Bakır temperi ve minimum bükme yarıçapı

"Bakır bara, 100 × 10, 3 metre" satın alınabilir bir tanım değildir. Bir metalin ve bir kesitin adını verir; baranın çizimdeki yarıçapa bükülüp bükülmeyeceğine ya da ilk parçada dış yüzeyi boyunca çatlayıp çatlamayacağına karar veren tek özelliği dışarıda bırakır. O özellik temperdir ve bir atölye sorunu olmadan önce bir tedarik zinciri alanıdır: bara rafa girdikten sonra fırın olmadan kimse onu değiştiremez.

Aşağıdaki metin, bükme yarıçapı rehberliğini yalnızca kalınlığa değil, satın alma siparişlerinde ve malzeme sertifikalarında görünen temper kodlarına göre indeksliyor. Kalınlık önemlidir ama ikinci değişkendir.

EN 13601 kodları ne anlama geliyor

EN 13601 elektrik amaçlı bakır çubuk, lama ve teli kapsar ve bara işi için ilgilenilen kalite Cu-ETP, tanımı CW004A'dır. Standart malzeme durumunu iki şekilde tanımlar ve ikisi de sertifikalarda görünür.

R tanımı N/mm² cinsinden minimum çekme dayanımına göre verilir. R220, minimum 220 çekme dayanımı demektir. H tanımı minimum Vickers sertliğine göre verilir. H040, minimum 40 HV demektir. İkisi paralel ilerler; birlikte yazıldıklarını görmenizin nedeni budur.

Çekme aralıkları standarda aittir. Akma dayanımı, uzama ve sertlik değerleri, haddehane teknik veri sayfalarının Cu-ETP için bu tanımların yanında yayımladığı değerlerdir ve normatif değil tipik olarak ele alınmalıdır; Copper Development Association'ın bara rehberliği, tam tavlanmış bara kesitli bakır için 50–55 N/mm², yarı sert için 170–200 N/mm² akma dayanımı veriyor ki bu, yumuşak uçta yukarıdaki şerit değerlerinden düşüktür.

Tablodan iki şey çıkar ve ikisi de sayıların kendisinden önemlidir.

Birincisi, zincir tek yönlüdür. Soğuk işlem çekme dayanımını yükseltir, akma dayanımını yükseltir, sertliği yükseltir ve uzamayı düşürür. Satırdaki her özellik birlikte hareket eder, çünkü hepsi aynı dislokasyon yoğunluğundan gelir. Aynı zamanda yumuşak bakırın şekillenebilirliğine sahip sert bakır satın alamazsınız.

İkincisi, uzama sütunu, dayanım sütunlarının yükselmesinden çok daha hızlı çöker. R220'den R290'a geçmek çekme dayanımında yaklaşık %40 kazandırır ve uzamanızın yaklaşık %88'ine mal olur. Temper seçimine dayanım değil şekillendirme kaygılarının hâkim olmasının nedeni bu asimetridir.

Kimsenin söz etmediği boyut etkisi

Sert temperde, büyük kesitlerde insanları yakalayan bir çekince var. Elde edilebilecek azami dayanım kesite bağlıdır; çünkü bir haddehanenin bir baraya verebileceği soğuk deformasyon miktarı, prosesin izin verdiği alan azaltma oranıyla sınırlıdır. CDA rehberliği sert durumdaki barayı, kesit alanına bağlı olarak 250 ile 340 N/mm² aralığında veriyor; büyük kesitler alt uçta.

Yani 30 × 5 bir baradaki "sert" ile 200 × 12 bir baradaki "sert", iki sertifika da R290 dese bile aynı malzeme durumu değildir. Büyük kesit bandın alt ucuna daha yakın oturacak, bükmede biraz daha bağışlayıcı olacak ve biraz daha az geri yaylanacaktır. Kanıtlanmış bir ofset tablosunu küçük bir kesitten büyük bir kesite taşıyorsanız, tablonun yanlış değil muhafazakâr olmasını bekleyin.

Yatay (yassı) bükmede minimum bükme yarıçapı

Yayımlanmış başlangıç noktası, CDA'nın yarı sert ya da sert temperdeki yüksek iletkenlikli bakır için verdiği rehberliktir; minimum kalıp yarıçaplarını kalınlığın katı olarak verir:

50 mm'nin üzerinde bara normalde hiç bükülmez; CDA, şekillendirmeden önce yerel tavlamayla yapılabileceğini not düşüyor.

Bu değerler zaten sert temperleri varsayar, dolayısıyla R240 ve R290 için güvenli bir tabandır. R220'de daha dara inebilirsiniz, ama bunun nadiren bir nedeni olur. Kalınlık bantlarının göstermediği şey temper eksenidir; dolayısıyla uygulamada çalışma tablosu daha çok şuna benzer:

R220 sütununu ve R290 sütununu gösterge olarak değerlendirin. Doğrulanmış çıpa CDA tablosudur; iki yanındaki yayılım olağan atölye uygulamasını yansıtır ve her malzeme, kalınlık ve takım bileşimi için ilk numunede doğrulanmalıdır.

Uzama temperleri sıralar; büküm şekil değiştirmesi için bütçe vermez

Bir bükümün dış lifindeki mühendislik şekil değiştirmesi doğrudan geometriden çıkar:

ε = t / (2R + t) = 1 / (2·(R/t) + 1)

R/t = 1'de bu %33'tür. R/t = 2'de %20. R/t = 4'te %11. Bunları uzama sütunuyla karşılaştırın: R290 asgari %4 olarak belirtilmiştir ve naif bir okumayla, dış lifin hayatta kalması için R/t'nin 11'in üzerinde olmasını gerektirirdi.

Gerektirmiyor ve nedenini bilmek insanların yarıçapları fazla belirtmesini önlüyor. Bir çekme deneyi, boyun vermenin serbestçe oluşup ilerleyebildiği tekdüze bir ölçü boyunda kopmaya kadar uzamayı ölçer. Bir bükümde tepe şekil değiştirme yalnızca dış yüzeyde, kısa bir yay üzerinde vardır ve çevredeki şekil değiştirmemiş malzeme herhangi bir boyun oluşumunu engeller. Dolayısıyla ulaşılabilir büküm şekil değiştirmesi çekme uzamasını geniş bir farkla aşar; CDA'nın %4 uzamalı bir malzemede 10 mm kalınlığa kadar sert bakır için 1 t belirtebilmesinin yolu tam olarak budur.

Uzama değerini temperleri birbirine göre sıralamak ve hangisinin önce çatlayacağını öngörmek için kullanın. Onu bir büküm şekil değiştirme bütçesi olarak kullanmayın.

Hata neye benziyor

Dış lifteki çatlama tanınabilir aşamalardan geçer ve ilk aşamada yakalamak partiyi kurtarır.

Önce portakal kabuğu gelir. Tek tek taneler bağımsız şekil değiştirdikçe dış yüzey görünür bir dokuya doğru kabalaşır. Tek başına kozmetiktir, ama size dış lifin sınırına yaklaştığını söyler ve kaba tane boyutuyla birlikte kötüleşir; kaba tane de kendi başına aşırı tavlamanın bir belirtisidir.

Ardından, dış yüzeyde büküm eksenine paralel ilerleyen enine mikro çatlaklar gelir. Kaplanmış bir barada bunlar yalnızca kaplamadaki kopmalar olarak görünebilir. Parça bu noktada hurdadır, çünkü çatlak, serviste yorulma yükünün en yüksek olduğu yerde duran bir gerilme yığılmasıdır. Boydan boya çatlama son aşamadır ve tarif gerektirmez.

İç yüzeyde hata biçimi farklıdır: basma kararsızlığı, yani burkulma ya da kırışma olarak görünür. Yatay bir bükümde bu genellikle baranın yeterince desteklenmediğinin işaretidir. Dikey bir bükümde ise tesadüfi değil, belirleyici kısıttır.

Dikey bükme köklü biçimde daha büyük yarıçap ister

Yukarıdakilerin tamamı, baranın kalınlığı boyunca katlandığı ve şekil değiştirmeyi küçük boyutun belirlediği yatay bükme içindir. Aynı barayı zor yoldan, genişliği boyunca bükün: geometri tamamen değişir. Dış lif artık nötr eksenden kalınlığın yarısı kadar değil, bara genişliğinin yarısı kadar uzaktadır ve iç lif basma altında uzun, desteksiz bir açıklığa sahiptir.

Pratik kanıt makine kapasite tablolarındadır. SMART-603CNC-S yatay bükmede 260 × 20 mm, dikey bükmede 125 × 15 mm olarak verilmiştir ve her iki boyutun da kabaca yarıya inmesi, bara bükme ekipmanlarında genel olarak göreceğiniz bir örüntüdür. Dikey bükmede minimum yarıçaplar kalınlığın değil bara genişliğinin katları olarak verilir ve genellikle yatay değerin birkaç katıdır. Dikey ve yatay bara bükmenin karşılaştırması mekaniği ve tasarım alternatiflerini ele alıyor.

Yatay bir yarıçap kuralını dikey bir büküme taşımayın. Çatlamış bir dış kenara giden en hızlı yoldur.

Tane yönü

Haddelenmiş ve çekilmiş bakır, işleme yönüyle hizalanmış bir kristalografik doku taşır ve şekillenebilirlik bunun sonucu olarak yönlüdür. Sac şekillendirmeden gelen genel kural geçerlidir: ekseni haddeleme yönüne dik ilerleyen bir büküm elverişli yönlenmedir; ekseni ona paralel ilerleyen büküm ise çatlayandır.

Sıradan barada bu, hiç çaba harcamadan lehinize işler. Bara boyunca haddelenir ya da çekilir ve normal bir enine büküm, büküm eksenini baranın enine, işleme yönüne dik koyar. Zaten iyi yönlenmedesiniz.

Bunun kendiliğinden olmaktan çıktığı yer, geniş levhadan kesilmiş ya da ruloda dilinmiş baradır; burada bitmiş baranın uzunluğu özgün haddeleme yönüyle hizalı olmayabilir. Bir tedarikçi çekilmiş bara yerine dilinmiş malzeme koyarsa, sertifika dayanım açısından birebir aynı okunsa bile bükme davranışı değişebilir. Bükme proses kaydına yalnızca kaliteyi ve temperi değil, malzeme formunu da yazmak için bu iyi bir nedendir.

Malzeme sertifikasını okumak

Bara için işe yarar bir sertifika kaliteyi ve standardı taşır: EN 13601'e göre Cu-ETP CW004A. Haddehane her ikisini de veriyorsa temper tanımını iki biçimde de taşır: R240 / H065. Döküm ya da parti numarasına karşı ölçülmüş çekme dayanımını, uzamayı ve sertliği taşır. IACS yüzdesi olarak iletkenliği taşır; tavlanmış malzeme için bu %100 ya da daha iyi, sert çekilmiş malzeme için en az %97 olmalıdır, çünkü soğuk işlem iletkenlikten %2–3 götürür.

İstemediğiniz sürece genellikle taşımadığı şey, ölçülmüş %0,2 akma dayanımıdır. Geri yaylanma hesabının ihtiyaç duyduğu sayı odur ve R220'de izin verilen en geniş yayılımı taşır. Standart yumuşak malzeme için akma dayanımına bir tavan koyar, taban değil; dolayısıyla uygun olan iki R220 barası ne kadar geri yaylandıkları bakımından iki kat farklılaşabilir. Üretimde yumuşak bakır çalıştırıyorsanız satın alma siparişine ölçülmüş Rp0.2 yazın.

Kontrol edilecek diğer şey, sertifikanın bir tip testine değil teslim edilen partiye atıf yapmasıdır. Tip test sertifikaları yaygındır ve aynı kanıt değildir.

Tavlamanın doğru cevap olduğu durum

Meşru durumlar var. 50 mm'den kalın bara; burada şekillendirmeden önce büküm bölgesinin yerel tavlanması tek pratik yoldur. Zaten şekillendirilmiş bir baranın yeniden işlenmesi; burada büküm bölgesi ilk operasyonla pekleşmiştir ve aynı yerde ikinci bir büküm çatlar. Baranın zaten kesilmiş olduğu ve alternatifin hurda olduğu bir tadilatta çok dar yarıçaplar.

Bir de meşru bir gerekçe olmayan yaygın bir durum var: tüccarda o vardı diye sert bara satın alıp sonra bükülebilir olsun diye onu tavlamak. Bu sıra önce soğuk işlemin parasını öder, sonra onu geri almanın parasını öder ve sert temperin sağladığı mekanik özellikleri çöpe atar. Sert bara uzun desteksiz açıklıklarda sarkmaya ve kısa devre elektromanyetik kuvvetleri altında kalıcı bozulmaya direnir. Baranın tamamını tavlayın: ne R220'nin şekillenebilirliğini ne de R290'ın rijitliğini satın almış olursunuz.

Tavlamaya karar vermeden önce iki teknik kısıt geçerlidir. Cu-ETP yaklaşık 150 °C'nin üzerinde giderek yumuşar ve tam yeniden kristalleşme tavı tipik olarak 400 °C civarında yapılır; burada yeniden kristalleşme esasen dakikalar içinde tamamlanır. Daha uzun bekletmeler taneyi kabalaştırır ve kaba tane bir sonraki bükümde portakal kabuğu verir; dolayısıyla uzun bir tavlama, malzemeyi yumuşatırken yüzey bitişini kötüleştirebilir.

İkinci kısıt bu kaliteye özgüdür. Cu-ETP artık oksijen içerir. Onu hidrojen içeren bir atmosferde tavlarsanız hidrojen içeri yayılır, oksit kalıntılarını indirger ve tane sınırlarında buhar oluşturur; bu da malzemeyi geri dönüşsüz biçimde gevrekleştirir. EN 13601 tam bu nedenle bir hidrojen gevrekliğinden muafiyet şartı taşır. Tavlama prosesinizin parçasıysa fırın atmosferini denetleyin ya da bunun yerine oksijensiz bir kalite belirtin.

Satın alma siparişini yazmak

Bir bara siparişi için asgari set kalite ve standart, temper tanımı, kesit, form ve sertifika şartıdır. Ölçülmüş akma dayanımı eklemek haddehaneye hiçbir şeye mal olmaz ve bükmedeki en büyük tek kayma kaynağını ortadan kaldırır. Bir bara, saklanmış geri yaylanma ofset tablosu olan bir bükme makinesine girecekse, o tablonun indekslendiği şey temper kodudur ve belirtilmemiş bir temper, tabloda geçerli kayıt olmaması demektir.

Temperin akım taşıma kapasitesiyle de hiçbir ilgisi yoktur; onu kesit, düzen ve ısıl ortam belirler. Çalıştığınız kısıt buysa, bara akım taşıma kapasitesi hesaplayıcısı bunu baranın nasıl işlendiğinden bağımsız olarak ele alıyor. İki karar ayrılabilir ve onları ayrı tutmak, şekillenebilirlik tartışmalarının boyutlandırma tartışmalarına sızmasını önler.