Zergatik da laborategiko ebakidura-indar kritikoa teorikoa baino txikiagoa?

Materialen egitura errealak defektuak eta inperfekzioak dituztelako, hala nola dislokazioak, hutsuneak eta inklusioak. Horiek irristatzea errazten dute.

Zer da birkristaltzea?

Deformatutako materialean kristal berriak osatzen diren prozesua, gogortze handiena duten ale-ertzetan hasten dena. Metalak plastizitatea berreskuratzen du eta ezaugarri fisikoak deformazio aurreko balioetara itzultzen dira.

Zein da beroan eta hotzean egindako konformaketaren arteko aldea?

Beroan egindako konformaketa birkristaltze-tenperaturatik gora egiten da, eta deformatze-ahalmena handiagoa da. Hotzean egindakoan indar handiagoak behar dira eta deformatze-ahalmena txikiagoa da.

Materialen deformazio plastikoa eta konformaketa prozesuak: laburpena

Resumen

Dokumentuak materialen deformazio plastikoaren oinarriak azaltzen ditu: ebakidura-indar kritikoa, materialaren barneko defektuak eta deformazioan eragina duten faktoreak. Gainera, beroaren eraginez gertatzen diren birkristaltzea eta ale-hazkundea aztertzen dira, baita beroan eta hotzean egindako konformaketa prozesu nagusiak ere (forja, ijezketa eta xaflako konformaketa).

Puntos clave

Kristal batean irristaduraren bidezko deformazio plastikoa eragiteko ebakidura-indar kritiko bat gainditu behar da.
Laborategiko ebakidura-indar kritikoak teorikoak baino askoz txikiagoak dira materialen defektu eta inperfekzioengatik (dislokazioak, hutsuneak, inklusioak).
Gogortze-gradua, konposizioa, deformazio-abiadura eta tenperatura dira ebakidura-indar kritikoan eragina duten faktore nagusiak.
Birkristaltzea gertatzeko deformazio minimo bat behar da, eta deformazioa handitzean birkristaltze-tenperatura txikitu egiten da.
Beroan egindako konformaketa T > 0,6 Tf (K) tenperaturatik gora gertatzen da; hotzean egindakoa T < 0,35 Tf (K) tenperaturan.
Ijezketa da prozesu garrantzitsuena: materiala bi arrabolen artean pasarazten da lodiera txikitzeko.

Ponte a prueba

Alearen barneko deformazioa eta ebakidura-indarra

Kristal batean irristaduraren bidezko deformazio plastikoa eragiteko, ebakidura-indar minimo bat behar da (ebakidura-indar kritikoa). Deformazioa ebakidura-indarra materialak jasaten duen maximoa (τ_max) baino handiagoa denean gertatuko da.

Laborategiko lan esperimentaletan aurkitutako ebakidura-indar kritikoaren balioak teorikoak baino askoz txikiagoak dira. Arrazoia da materialen egitura errealak, teorikoarekin alderatuta, hainbat defektu eta inperfekzio dituela. Jarraian garrantzitsuenak aipatzen dira:

Lerroko defektuak: dislokazioak deiturikoak.
Puntuko defektuak: hutsuneak (bakanteak), atomo interstizialak (sarean gehiegizkoak diren atomoak) edota atomo arrotzak (ezpurutasunak).
Bolumeneko inperfekzioak: hutsuneak edo inklusioak (oxidoak, sulfuroak eta silikatoak bezalako elementu ez-metalikoak).

Ebakidura-indar kritikoan eragina duten faktoreak

Gogortze-gradua (garraztasuna): Hotzean deformatutako materialetan ageri da. Gogortasuna eta deformazioarekiko erresistentzia handitzen ditu, ebakidura-indar kritikoa igoz. Deformazio-prozesuan materialak energia metatzen du sarearen distortsio gisa; ondorioz, sare kristalinoa desantolatu egiten da eta irristatzea zailagoa da.
Konposizioa: Atomo arrotzek eta aleazio-elementuek ebakidura-indar kritikoa handitzen dute. Aleazioen artean, ezpurutasun disolbagarriek disolbaezinek baino gehiago handitzen dute indar hori.
Deformazio-abiadura: Gero eta altuagoa izan, orduan eta tentsio handiagoa beharko da deformazio-maila konkretu bat lortzeko.
Tenperatura: Ebakidura-indar kritikoaren balioa txikitu egiten da tenperatura igotzean. Horrek pieza handietan deformazio handiak eragitea ahalbidetzen du. Giro-tenperaturan, deformazio-tasaren efektua arbuiagarria izan ohi da.

Beroaren eragina eta egituraren berreskurapena

Giro-tenperaturan, materialak bere egoera egonkorrera itzultzeko abiadura oso txikia da. Tenperatura igotzean, agitazio termikoa eta atomoen mugikortasuna handitzen dira, eta hiru fase bereizten dira:

Restaurazioa: Atomoek egoera egonkorrera jotzeko joera dute, aleen ertzen mugimendurik gabe.
Birkristaltzea: Kristal berriak osatzen dira aurretik deformatutakoen artean. Gogortze handiena duten lekuetan (ale-ertzetan) agertzen diren germenen ondorioz hasten da. Metalak bere plastizitatea berreskuratzen du eta ezaugarri fisikoak deformazio aurreko balioetara itzultzen dira.
Alearen hazkundea: Aleen tamaina handitu egiten da.

Birkristaltzearen legeak

Birkristaltzea gertatzeko deformazio minimo bat behar da: ale berriek ezin dute hazteko behar den energia lortu deformazioa nahikoa ez bada.
Birkristaltze-tenperatura txikitu egiten da deformazioa handitzean: nukleazioa eta aleen hazkunde-prozesua azkarragoak dira.
Gero eta handiagoa izan deformazioa, orduan eta txikiagoa izango da alearen tamaina.
Deformazio bera jasan duten bi materialetan, birkristaltze-tenperatura handiagoa izango da ale-tamaina handiagoa duen materialean (nukleazio-leku gutxiago dituelako).

Konformaketa-prozesu plastikoak

Material baten deformazio plastikoa bi eratan eman daiteke: ale barneko deformazioaren bitartez edo aleen arteko deformazioaren bitartez (zedentzia plastikoa). Hau tenperaturaren eta abiaduraren araberakoa da.

Beroan egindako konformaketa: Birkristaltze-tenperaturatik gora egiten da [T > 0,6 T_f (K)]. Piezaren deformatze-ahalmena handitu egiten da eta egituran aldaketak gertatzen dira. Tenperatura limiteari ekikohesio-tenperatura deritzo.
Hotzean egindako konformaketa: Giro-tenperaturan egiten da [T < 0,35 T_f (K)]. Indar handiak behar dira eta deformatze-ahalmena txikiagoa da.

Industria-prozesu nagusiak

Forja: Hasierako piezak plastikoki deformatzen dira konpresio-indarrak aplikatuz nahi den forma lortu arte.

Ijezketa: Prozesu garrantzitsuena da. Materiala kontrako noranzkoan biratzen duten bi arrabolen artean pasarazten da lodiera txikitzeko. Gehienbat beroan egiten da, baina hotzean ere egin daiteke azken faseetan, doitasun geometriko eta gainazal hobea lortzeko.

Xaflako konformaketa: Geometria konplexuko piezak egiten dira xafla lauak erabiliz. Ezaugarri nagusiak:

Materialaren aprobetxamendu maximoa.
Materialaren fibratzea eta ezaugarri mekanikoen hobekuntza.
Bibrazioen prebentzioa pareta meheko mekanizazioan.
Serie handietarako egokia, nahiz eta tresneria garestia izan.
Eragiketa motak: ebaketa, tolesketa eta enbutizioa.