เครื่องคำนวณน้ำหนักสแตนเลสและคู่มือเพลาเหล็กหลอม

วิธีการคำนวณน้ำหนักเหล็กกล้าไร้สนิม: สูตรและข้อมูลอ้างอิง

น้ำหนักของส่วนประกอบที่เป็นสเตนเลสจะเท่ากับปริมาตรคูณด้วยความหนาแน่น ความหนาแน่นของสเตนเลสจะแตกต่างกันไปเล็กน้อยตามเกรด แต่ตัวเลขการทำงานมาตรฐานที่ใช้ในงานวิศวกรรมและการจัดซื้อคือ 7.93 ก./ซม. (7,930 กก./ลบ.ม.) สำหรับเกรดออสเทนนิติกที่พบมากที่สุด (304, 316, 316L) เกรดเฟอริติกและมาร์เทนซิติกลดลงเล็กน้อยที่ 7.70–7.80 ก./ซม.³

สูตรพื้นฐานคือ:

น้ำหนัก (กก.) = ปริมาตร (m³) × ความหนาแน่น (กก./m³)

สำหรับรูปแบบผลิตภัณฑ์ทั่วไป สูตรปริมาตรจะลดความซับซ้อนดังนี้:

บาร์กลม / เพลาตัน

น้ำหนัก (กก.) = (D² × 0.00617) × L

โดยที่ D = เส้นผ่านศูนย์กลางเป็นมม. L = ความยาวเป็นเมตร ค่าคงที่ 0.00617 รวม π/4 และความหนาแน่น 7,930 กก./ลบ.ม. ซึ่งปรับขนาดไว้ล่วงหน้าเพื่อรับเส้นผ่านศูนย์กลาง มม. และความยาวเมตรได้โดยตรง ตัวอย่าง: แท่งสเตนเลส 304 เส้นผ่านศูนย์กลาง 60 มม. × 2 ม. มีน้ำหนัก 60² × 0.00617 × 2 = 44.4 กก .

บาร์แบน / จาน

น้ำหนัก (กก.) = กว้าง × ลึก × ยาว × 0.00793

โดยที่ W = ความกว้างเป็น mm, T = ความหนาเป็น mm, L = ความยาวเป็นเมตร ตัวอย่าง: แผ่นเพลทขนาด 150 มม. × 10 มม. ยาว 3 ม. หนัก 150 × 10 × 3 × 0.00793 = 35.7 กก .

ท่อกลวง / ท่อ

น้ำหนัก (กก.) = (OD - WT) × WT × 0.02466 × L

โดยที่ OD = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเป็นมม. WT = ความหนาของผนังเป็นมม. L = ความยาวเป็นเมตร ซึ่งเป็นสูตรมาตรฐานที่ใช้สำหรับการจัดซื้อท่อสเตนเลสตามกำหนดเวลา

น้ำหนักสแตนเลสตามเกรดและรูปแบบสินค้า: ตารางอ้างอิง

เครื่องคำนวณน้ำหนักที่ทำจากสเตนเลสสตีลที่เชื่อถือได้จะต้องพิจารณาถึงความแตกต่างด้านความหนาแน่นระหว่างเกรดด้วย ตารางด้านล่างแสดงค่าความหนาแน่นและตัวเลขน้ำหนักต่อเมตรโดยทั่วไปสำหรับเหล็กเส้นกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางทั่วไป ซึ่งครอบคลุมเกรดที่ระบุบ่อยที่สุดในโครงการทางวิศวกรรม

เพื่อวัตถุประสงค์ในการจัดซื้อและการจัดส่ง ให้เพิ่ม a เสมอ ความอดทนเกิน 3–5% ค่าเผื่อน้ำหนักที่คำนวณได้เพื่อพิจารณาความทนทานต่อเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของโรงงาน (ตามมาตรฐาน ASTM A484 และ EN 10060 สำหรับเหล็กเส้นกลม) ส่วนประกอบที่ปลอมแปลงแบบกำหนดเองจำเป็นต้องมีการประมาณน้ำหนักจากแบบวิศวกรรมมากกว่าตารางมาตรฐาน

"การหลอมด้วยเหล็ก" หมายถึงอะไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญสำหรับส่วนประกอบทางวิศวกรรม

เหล็กที่หลอมขึ้นรูปภายใต้แรงอัดที่อุณหภูมิสูงแทนที่จะหล่อในแม่พิมพ์ จะพัฒนาโครงสร้างภายในที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานจากการเลือกใช้แบบหล่อหรือกลึงจากแท่ง การตีจะจัดแนวการไหลของเกรนให้สอดคล้องกับรูปร่างของชิ้นส่วนที่เสร็จแล้ว โดยกำจัดการวางแนวคริสตัลแบบสุ่มของเหล็กหล่อ และขอบเขตเกรนที่ฉับพลันที่เหลือจากการตัดเฉือนข้ามสต็อกแท่ง

ประโยชน์ทางกลของเหล็กหลอมที่เหนือกว่าเหล็กหล่อหรือเครื่องจักรที่เทียบเท่ากันได้รับการบันทึกไว้เป็นอย่างดี:

• ความทนทานต่อแรงกระแทกที่สูงขึ้น — โดยทั่วไปแล้วค่าแรงกระแทกแบบชาร์ปีสำหรับส่วนประกอบเหล็กหลอม สูงขึ้น 20–40% กว่าการหล่อที่เทียบเท่ากับองค์ประกอบที่ระบุเดียวกันเนื่องจากการตีขึ้นรูปจะทำลายความพรุนและการแยกตัวของการหล่อ
• ต้านทานความเหนื่อยล้าได้ดีขึ้น — การไหลของเมล็ดพืชเชิงทิศทางช่วยลดความเข้มข้นของความเครียดที่จุดบกพร่องใต้ผิวดิน เพลาและหน้าแปลนปลอมแปลงแสดงอายุการใช้งานที่ล้า ยาวขึ้น 2–3 เท่า มากกว่าการหล่อในการใช้งานโหลดแบบวน
• ความสม่ำเสมอของมิติที่เข้มงวดยิ่งขึ้น — การตีขึ้นรูปมีความทนทานมากกว่าการหล่อทราย ซึ่งช่วยลดสต็อกการตัดเฉือนหยาบและต้นทุนการตกแต่งปลายน้ำ
• ไม่มีรูพรุนภายในหรือช่องว่างการหดตัว — ความเสี่ยงที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในการหล่อซึ่งอาจก่อให้เกิดความล้มเหลวร้ายแรงภายใต้แรงกดดันหรือภาระกระแทก

ข้อดีเหล่านี้ทำให้เหล็กหลอมเป็นข้อกำหนดบังคับสำหรับการใช้งานที่มีผลกระทบสูง: หน้าแปลนภาชนะรับความดัน (ASTM A182) เพลาข้อเหวี่ยง ช่องว่างเกียร์ ตัววาล์ว และเพลาหมุนในเครื่องจักรเทอร์โบ

เพลาเหล็กหลอม : เกรด กระบวนการ และข้อกำหนดการสมัคร

เพลาเหล็กหลอมผลิตโดยการตีเหล็กแท่งเล็กแบบแม่พิมพ์เปิดหรือแบบปิด ตามด้วยการระบายความร้อนหรือการบำบัดความร้อนแบบควบคุมเพื่อพัฒนาคุณสมบัติทางกลที่ต้องการ จากนั้นจึงตัดเฉือนอย่างแม่นยำจนถึงขนาดสุดท้าย การเลือกเกรดเหล็กและกระบวนการตีขึ้นรูปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการบริการ

เกรดเหล็กทั่วไปสำหรับเพลาฟอร์จ

• เหล็กกล้าคาร์บอน (AISI 1045, 1060) — ตัวเลือกมาตรฐานสำหรับเพลาอุตสาหกรรมทั่วไป 1045 ให้ความสมดุลที่ดีของความต้านทานแรงดึง (อบอ่อนประมาณ 620 MPa, สูงถึง 850 MPa ผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัว) และความสามารถในการขึ้นรูปด้วยต้นทุนที่ต่ำ ใช้ในเพลาปั๊ม สายพานลำเลียง และเครื่องจักรทั่วไป
• โลหะผสมเหล็ก (4140, 4340) — เกรดโครเมียม-โมลิบดีนัมและนิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัมสำหรับเพลาประสิทธิภาพสูง 4340 ถึงความต้านทานแรงดึงของ 1,000–1,400 เมกะพาสคัล หลังการอบชุบด้วยความร้อนมีความเหนียวเป็นเลิศ มาตรฐานในล้อลงจอดอากาศยาน เพลากดขนาดใหญ่ และระบบขับเคลื่อนทางทะเล
• สแตนเลส (316, 17-4 พีเอช, 410) — ระบุเมื่อเพลาทำงานในสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (น้ำทะเล สารเคมี การแปรรูปอาหาร) เพลาฟอร์จ 17-4 PH มีความต้านทานแรงดึงที่ 930–1,310 เมกะปาสคาล ขึ้นอยู่กับสภาพ (H900 ถึง H1150) ผสมผสานความต้านทานการกัดกร่อนเข้ากับความแข็งแรงสูง แนะนำให้ใช้เพลาปลอมแปลง 316 สำหรับปั๊มแรงเหวี่ยงที่ต้องจัดการกับของเหลวที่มีฤทธิ์รุนแรง
• เหล็กเครื่องมือ (H13, D2) — สำหรับเพลาและสปินเดิลที่มีการสึกหรอรุนแรงหรือใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น ในเครื่องอัดรีดร้อนและอุปกรณ์หล่อแบบตายตัว

Open-Die เทียบกับ Closed-Die Forging สำหรับเพลา

การตีขึ้นรูปแบบเปิด (เรียกอีกอย่างว่าการตีขึ้นรูปฟรีหรือการตีขึ้นรูปด้วยเหล็ก) ใช้แม่พิมพ์แบบแบนหรือแบบธรรมดาที่ไม่ปิดเหล็กแท่งไว้จนสุด ผู้ปฏิบัติงานจะจัดตำแหน่งและหมุนเหล็กแท่งซ้ำๆ ซ้ำๆ โดยใช้เครื่องอัดไฮดรอลิกหรือค้อนเพื่อสร้างรูปทรงอย่างต่อเนื่อง กระบวนการนี้เป็นมาตรฐานสำหรับเพลาขนาดใหญ่ ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 150 มม. และยาวไม่เกินหลายเมตร ซึ่งต้นทุนแม่พิมพ์สำหรับแม่พิมพ์แบบปิดถือเป็นเรื่องต้องห้าม เพลาฟอร์จแบบเปิดมีเกรนที่ประณีตตลอดทั้งหน้าตัด แต่ต้องมีการตัดเฉือนมากขึ้นเพื่อให้ได้ขนาดขั้นสุดท้าย

การตีขึ้นรูปแบบปิด ใช้ชุดแม่พิมพ์ที่ตรงกันซึ่งกำหนดรูปร่างที่ใกล้สุทธิในจังหวะเดียวหรือสองสามครั้ง ประหยัดสำหรับเพลาขนาดกลางที่ผลิตในปริมาณมาก — เพลาขั้นบันได เพลาหน้าแปลน และเพลาแบบเฟืองสำหรับการใช้งานด้านยานยนต์และการเกษตร ต้นทุนแม่พิมพ์ ($5,000–50,000 ต่อชุดแม่พิมพ์ ขึ้นอยู่กับความซับซ้อน) ตัดจำหน่ายตามขั้นตอนการผลิตจำนวน 500–50,000 ชิ้น

มาตรฐานคุณภาพและการตรวจสอบเพลาฟอร์จ

เพลาเหล็กหลอมที่สำคัญจะต้องใช้วิธีการตรวจสอบต่อไปนี้ร่วมกันก่อนจัดส่ง:

• การทดสอบอัลตราโซนิก (UT) — ตรวจจับข้อบกพร่องภายใน (รอบการตีขึ้นรูป ความพรุนที่เหลือ แถบการแยก) กำหนดตามมาตรฐาน ASTM A388 สำหรับส่วนประกอบที่มีแรงดันและการหมุนที่อยู่เหนือเกณฑ์เส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด
• การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MPI) — การตรวจจับการแตกร้าวที่พื้นผิวและใกล้พื้นผิวสำหรับเหล็กเฟอร์โรแมกเนติก มาตรฐานสำหรับช่องว่างเกียร์และฟิลเล็ตเพลา
• การทดสอบทางกล (แรงดึง ความแข็ง การกระแทกแบบชาร์ปี) — ดำเนินการกับคูปองทดสอบที่ถูกตัดจากการปลอมขยายหรือชิ้นส่วนตัวแทนปลอมแปลงตาม ASTM A370
• การตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมี — การวิเคราะห์ OES สเปกโตรมิเตอร์ขององค์ประกอบความร้อนเทียบกับขีดจำกัดเกรดที่ระบุ ใบรับรองการทดสอบวัสดุ (MTC / Mill Cert) ตามมาตรฐาน EN 10204 3.1 หรือ 3.2 เป็นใบรับรองมาตรฐานสำหรับการใช้งานที่สำคัญ

การประมาณน้ำหนักสำหรับเพลาเหล็กสเตนเลสฟอร์จ: แนวทางการปฏิบัติ

การประมาณน้ำหนักของเพลาเหล็กสเตนเลสฟอร์จก่อนการตัดเฉือนขั้นสุดท้ายต้องพิจารณาปัจจัยสองประการที่ไม่ใช้กับสต็อกแท่งมาตรฐาน: ค่าเผื่อการตีขึ้นรูปและสต็อกการตัดเฉือนหยาบ

แบบฉบับ เครื่องคำนวณน้ำหนักสแตนเลส สำหรับเพลาฟอร์จจะต้องดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้:

1. คำนวณปริมาตรชิ้นส่วนที่เสร็จแล้ว จากการเขียนแบบทางวิศวกรรม โดยถือว่าเพลาเป็นชุดของกระบอกสูบ (หนึ่งอันต่อเส้นผ่านศูนย์กลางขั้น) และสรุปปริมาตร
2. เพิ่มค่าเผื่อการตัดเฉือน — โดยทั่วไปแล้ว 5-15 มม. ต่อหน้า ในการตีขึ้นรูปแบบเปิดหรือ 2-6 มม. ต่อหน้า เมื่อปิดตาย เพิ่มส่วนนี้ลงในทุกมิติเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวก่อนคำนวณปริมาตรการตีขึ้นรูป
3. ใช้ปัจจัยการสูญเสียแฟลชและขนาด — สำหรับการตีขึ้นรูปแบบปิด ให้เติม 10–20% ไปยังน้ำหนักการตีสุทธิเพื่อประมาณน้ำหนักเหล็กแท่งที่ต้องการ (บัญชีสำหรับการสูญเสียและสเกลของแฟลชทริม) สำหรับแม่พิมพ์แบบเปิด ปัจจัยก็คือ 5–12% .
4. คูณด้วยความหนาแน่นของเกรด — ใช้ความหนาแน่นที่เหมาะสมจากตารางด้านบน (เช่น 7.98 ก./ซม. สำหรับสเตนเลส 316)

ตามตัวอย่างการทำงาน: เพลาฟอร์จสแตนเลส 316 ที่มีปริมาตรสุดท้าย 2,800 ซม. ³ ซึ่งตัดเฉือนจากการตีแบบปิดด้วยระยะเผื่อ 8 มม. ต่อหน้าและแฟกเตอร์บิลเล็ต 15% จะต้องใช้บิลเล็ตเริ่มต้นที่ประมาณ 3,700 ซม. × 7.98 ก./ซม. = 29.5 กก เทียบกับน้ำหนักเพลาสำเร็จรูปประมาณ 22.3 กก. ความแตกต่าง - อัตราส่วนการซื้อต่อการบิน — เป็นตัวขับเคลื่อนต้นทุนหลักในการจัดหาเพลาสเตนเลส และเป็นเหตุผลว่าทำไมการตีขึ้นรูปที่ใกล้เคียงกันจึงเป็นที่นิยมในเชิงพาณิชย์มากกว่าการตัดเฉือนจากแท่งขนาดใหญ่สำหรับส่วนประกอบขนาดใหญ่