Pažangių konstrukcijų ir kompozitinių medžiagų srityje nuolatinis siekis, kad būtų didesnis patvarumas, atsparumas įtrūkimams ir bendras konstrukcijos vientisumas. Tarp įvairių turimų sutvirtinimų plieno pluoštas tapo pagrindiniu komponentu, žymiai pagerinančiu betono matricų fizines savybes. Specializuota kategorija šioje srityje yra šaltai temptas plieno pluoštas, pagamintas tiksliai šalto apdirbimo procesu, suteikiančiu išskirtines mechanines charakteristikas.
Šaltojo piešimo gamybos procesas
Šaltai tempto plieno pluošto gamyba yra sudėtinga metalurginė operacija, kuri prasideda nuo plieno luito arba storo strypo. Skirtingai nuo organinio ar stiklo pluošto, pagaminto verpimo būdu, plieninė viela gaminama naudojant šaltojo tempimo procesą. Tai apima pradinės plieno žaliavos ištraukimą per daugybę apskritų -formų štampų, paprastai pagamintų iš didelio-kietumo medžiagų, pvz., volframo karbido. Kiekvieno štampo skersmuo yra šiek tiek mažesnis nei ankstesnio, todėl palaipsniui mažėja plieno skerspjūvis dėl plastinės deformacijos, nenaudojant šilumos.
Procesą galima suskirstyti į pagrindinius etapus:
1. Paruošimas:Plieninio strypo galai dažnai būna nusmailinti, kad būtų lengviau patekti į štampą.
2. Paviršiaus apdorojimas:Prieš tempiant strypas nukalkinamas, kad pašalintų kietojo oksido sluoksnius, o tada sutepamas. Šis veiksmas yra labai svarbus norint išvengti štampo dilimo ir užtikrinti, kad galutinio pluošto paviršius būtų lygus,{1}}be defektų.
3. Šaltasis piešimas:Paruoštas strypas nuosekliai traukiamas per štampus. Kiekviename etape plienas patiria dideles gniuždymo ir tempimo jėgas, todėl vidinės grūdėtosios struktūros persirikiuoja ir pailgėja tempimo kryptimi.
4. Apdaila ir kokybės kontrolė:Galutinai ištraukta viela patikrinama, ar nėra defektų, pvz., paviršiaus įbrėžimų ar neatitikimų, užtikrinant, kad gaminys atitiktų griežtas specifikacijas.
Šis daugiapakopis šaltas apdirbimas yra būtinas norint pasiekti norimą pluošto skersmenį, dėl kurio paprastai gaunamas ilgio ir skersmens santykis nuo 20 iki 100, todėl jis idealiai tinka tolygiai sklaidyti betono mišiniuose.
Aukščiausios mechaninės savybės, suteiktos naudojant šaltą darbą
Šaltojo tempimo procesas nėra tik formavimo operacija; tai sukelia esminius plieno mikrostruktūros pokyčius, dėl kurių pagerėja mechaninės savybės, kurios yra labai svarbios sutvirtinimui.
Padidėjęs tempimo ir takumo stiprumas:Plastinė deformacija tempimo metu sukelia išnirimo judesius ir grūdelių rafinavimą pliene. Šis darbo kietėjimo efektas gali padidinti gauto pluošto atsparumą tempimui nuo 50% iki 90%, palyginti su jo pradine būsena. Dėl to pluoštai suteikia daug didesnį atsparumą ištraukimui iš betono matricos veikiant stresui.
Pagerintas kietumas ir atsparumas dilimui:Tie patys dislokacijos mechanizmai, didinantys stiprumą, taip pat žymiai padidina plieno pluošto kietumą. Dėl to jis yra atsparesnis trinčiai ir nusidėvėjimui maišant, dedant ir per visą kompozicinės medžiagos naudojimo laiką.
Padidintas atsparumas nuovargiui:Išlyginta ir rafinuota grūdelių struktūra, sukurta šaltojo tempimo metu, prisideda prie geresnių nuovargio savybių. Pluoštas gali atlaikyti pasikartojančius apkrovos ciklus be gedimų – tai gyvybiškai svarbi savybė konstrukcijoms, kurias veikia dinaminės apkrovos, pavyzdžiui, tiltai ar šaligatviai.
Kontroliuojamas lankstumas:Nors apdirbimas šaltuoju būdu padidina stiprumą ir kietumą, paprastai sumažina bendrą plastiškumą. Tačiau betone naudojamo plieno pluošto{1}}problema yra kruopščiai valdoma. Procesu siekiama išlaikyti pakankamą kietumą, kad pluoštai galėtų sulenkti ir užtaisyti įtrūkimus be lūžių, o tai būtina siekiant pagerinti betono atsparumą ir po-įtrūkimų.
Kompozitinių medžiagų pritaikymas ir pranašumai
Puikios šaltai tempto plieno pluošto savybės tiesiogiai paverčiamos pluoštu{0}}armuoto betono (FRC) našumo pranašumais. Atsitiktinai paskirstyti betone šie pluoštai veikia kaip trimatis mikro-armavimo tinklas.
Įtrūkimų kontrolė ir tvirtumas:Pagrindinis vaidmuo yra slopinti mikro{0}}įtrūkimų atsiradimą ir plitimą. Esant apkrovai, pluoštai susikerta per plyšius, perkeldami įtampą ir reikalaudami žymiai daugiau energijos, kad plyšys būtų išplėstas. Tai labai padidina medžiagos atsparumą smūgiams, lenkimui ir nuovargiui.
Patvarumo padidinimas:Kontroliuodami įtrūkimą, pluoštai sumažina agresyvių medžiagų, tokių kaip vanduo, chloridai ir sulfatai, prasiskverbimą į betoną. Tai pagerina ilgalaikį-konstrukcijų patvarumą ir tarnavimo laiką, ypač atšiaurioje aplinkoje.
Struktūrinis efektyvumas:Naudojant šaltai temptą plieno pluoštą tam tikrais atvejais galima sumažinti įprasto armatūros strypą, supaprastinti konstrukciją ir sukurti plonesnius, lengvesnius konstrukcinius elementus, nepakenkiant eksploatacinėms savybėms.
Išvada
Šaltai temptas plieno pluoštas yra tradicinės metalurgijos išminties ir šiuolaikinių medžiagų mokslo poreikių konvergencija. Šaltojo tempimo procesas yra kruopščiai kontroliuojamas šalto apdirbimo metodas, kurio metu pagrindinė plieninė viela paverčiama didelio našumo{1}}armavimo medžiaga. Iš esmės pakeitus plieno mikrostruktūrą, šis procesas suteikia išskirtinį atsparumą tempimui, kietumą ir atsparumą nuovargiui. Dėl šių patobulintų mechaninių savybių šaltai tempti plieno pluoštai yra nepakeičiamas komponentas pažangiuose pluoštu -sustiprintuose kompozituose, kur jie žymiai padidina atsparumą įtrūkimams, kietumą ir bendrą ilgaamžiškumą. Infrastruktūros poreikiams einant į atsparesnius ir tvaresnius sprendimus, inžinerinių medžiagų, tokių kaip šaltai temptas plieno pluoštas, vaidmuo dar labiau išryškės formuojant statybos ateitį.