ASTM-staalsoorten converteren

Staal specificeren voor productie overzee

Wanneer Noord-Amerikaanse ontwerpers in het buitenland produceren, moeten ze mogelijk omgaan met verschillen in gesproken taal. Technische specificaties zijn ook een taal en standaardspecificaties voor materialen en processen worden in elk land ter wereld anders gedefinieerd. Voor een nieuwe ontwerper lijken staalsoorten misschien eenvoudig, waarbij roestvrij staal 316 het ene materiaal is en gietijzer het andere, maar er zijn variaties in elk van deze metaalcategorieën. Er gaan geruchten over mensen die staal van slechte kwaliteit uit andere rechtsgebieden ontvangen. Sommige ontwerpers vragen zich af of er iets intrinsieks is in de officiële normen in andere landen dat tot deze klachten kan leiden.

Internationale normen vertalen niet, metaal-voor-metaal, zoals woorden zouden kunnen vertalen. Bij het converteren van de ene standaard naar de andere is het bijna onmogelijk om identieke samenstellingen te vinden voor een bepaald type metaal. De vraag wordt:kun je een equivalent vinden? Dit kan verwarrend zijn, aangezien elke genoemde metaalsoort zijn eigen chemie- en productierichtlijnen heeft.

Voor mensen zonder materiaalachtergrond kunnen deze verschillen de aankoop van in het buitenland gemaakt metaal dubieus maken, zoals het bestellen van een inferieure namaak. De kwaliteit van de staalsoorten is echter van land tot land even goed. Begrijpen wat een staalnorm of -specificatie maakt, kan een Noord-Amerikaans bedrijf helpen bij het navigeren door overzeese productie.

Staalkwaliteiten uitgelegd

Metaallegeringen zijn een mengsel van verschillende verhoudingen van elementen. Een norm omvat de chemie, of het "recept" voor de legering, en documenteert welke verschillende elementen erin moeten worden gesmolten. Er kunnen ook specifieke instructies worden gegeven over smelttemperatuur, koeling en behandeling.

Gepubliceerde normen registreren ook de mechanische eigenschappen van een gespecificeerd metaal. Als het correct is gemaakt, moet een metaal niet alleen de juiste chemische analyse hebben, maar ook binnen het juiste bereik presteren in mechanische tests.

Staalsoorten bevatten ijzer en koolstof. Normen voor elke staalsoort specificeren de gewichtsverhoudingen van elk van deze elementen, evenals eventuele aanvullende elementen die ermee zijn gelegeerd. Deze toevoegingen kunnen verschillende eigenschappen creëren:chroom is bijvoorbeeld aanwezig in roestvrij staal om roesten te helpen voorkomen.

In de meeste consumentenmetaalnormen krijgen de verhoudingen van elk element een acceptabel bereik, in plaats van een precies aantal. Het ASTM 1050-staal wordt bijvoorbeeld zo genoemd omdat het ongeveer 0,50% koolstof per gewicht is. De tolerantie voor het koolstofpercentage in de ASTM 1050-standaard is echter 0,48-0,55%. Een vergelijkbare Japanse specificatie stelt koolstof in tussen 0,47 en 0,53%, en laat silicium en andere sporenelementen toe, terwijl de ASTM-standaard dat niet doet.

Staalspecificaties bieden vaak bereiken voor koolstof, mangaan, silicium, fosfor, zwavel, chroom, nikkel en molybdeen, en geen enkele stelt identieke bereiken voor elk element. Om deze reden zijn staalnormen van verschillende organisaties geen exacte matchen:de toleranties overlappen elkaar alleen maar. Als het ene staal een zwavelgehalte van minder dan .007% specificeert, en een ander staal tot .040%, zijn het dan verschillende staalsoorten? Kleine veranderingen zijn in veel situaties niet van belang, maar kunnen relevant zijn, afhankelijk van het beoogde gebruik van het metaal.

Het is niet alleen de chemie, maar ook de verwerking die het gedrag van een metaal verandert. Metaal is kristallijn en vormt korrelmicrostructuren als het afkoelt. Chemie, smelten, afkoelen en warmtebehandeling kunnen allemaal de korrel van het metaal veranderen. Dit heeft direct invloed op de treksterkte, hardheid en brosheid. Daarom kan staalspecificatie ook de productiestappen omvatten die nodig zijn om bepaalde microstructuren te creëren, waaronder martensiet-, austeniet- of ferrietkorrels.

Bij het maken van een vervanging tussen de ene standaard en de andere, zal een ervaren metallurg of ingenieur vergelijkbare kwaliteiten evalueren op basis van mechanische eigenschappen. De engineer bedenkt wat het eindproduct moet doen en onder welke omstandigheden. Met behulp van hun kennis van chemie, de verwachte werkbelasting en kennis van de omstandigheden waarin het product zal werken, kunnen ze in elke norm een ​​staal vinden voor de vereisten van het product. Alle erkende staalnormen zijn over het algemeen even streng, waardoor deze vertaling mogelijk is.

Het is geen verschil in gepubliceerde normen die de bron zijn van buitenlandse metalen van slechte kwaliteit.

Een gids voor standaardisatieorganisaties

Er zijn veel standaardisatieorganisaties die specificaties voor fabricage opstellen.

In de meeste landen werden metaalnormen ingevoerd toen metaalproductieorganisaties samenkwamen om een ​​"receptenboek" voor leden van hun branche te maken en te verspreiden.

Naarmate de industriële revolutie vorderde, leek deze standaardisatie zo'n voordeel voor de industrie dat overkoepelende normalisatie-organisaties, die verschillende verwante organisaties samenbrachten, begonnen op te duiken.

Het American Iron and Steel Institute (AISI) specificeert bijvoorbeeld veel staalsoorten; zij zijn de oorspronkelijke productieorganisatie om staal in de Verenigde Staten te standaardiseren. Hun expertise, samen met andere instanties die geïnteresseerd zijn in de productie en het gebruik van staal, werd gebruikt om de American Standard for Testing and Materials (ASTM) te creëren, een meer algemene standaardorganisatie die documenten creëert voor productie en testen op veel gerelateerde productiegebieden. ASTM specificeert niet alleen staal, maar ook andere materialen (metalen, kunststoffen, verf) en diverse testprocedures - van het meten van het gewicht van coatings tot het testen hoe goed bolders beschermen tegen aanvallen van voertuigen.

Er zijn ook organisaties op het hoogste niveau die niet hun eigen normen maken, maar andere instanties organiseren en degenen accrediteren die volledige en strenge normdocumenten publiceren. ANSI, of de American National Standards, accrediteert 41 gespecialiseerde organisaties die vergelijkbaar zijn met ASTM. Deze omvatten een reeks van textielkleurspecialisten tot de boomverzorgingsindustrie.

ISO, de International Organization for Standardization, is een internationale normalisatie-instelling die voor expertise een beroep doet op aangesloten instanties, één uit elk land. ANSI is het Amerikaanse orgaan voor ISO.

Navigeren door deze hiërarchie van normen lijkt misschien onmogelijk, maar omdat zovelen het eerder hebben gedaan, staan ​​vergelijkbare metalen bekend om de meest regelmatig gebruikte legeringen.

Een voorbeeld van standaardisatieorganisaties die staal specificeren

Deze lijst met standaardisatieorganisaties is niet compleet, maar is gekozen om de complexiteit en variatie van standaardisatie over de hele wereld weer te geven en om de standaarden aan te tonen waar een metaalingenieur tegenaan kan lopen bij het specificeren van een product.

Internationaal

• ISO:Internationale Organisatie voor Standaardisatie
  • Het kan lijken alsof 'ISO' een verkeerd acroniem is, zou het niet 'IOS' moeten zijn? Nee; ISO is niet bedoeld als acroniem. Het voorvoegsel "iso" komt uit het Grieks en betekent "gelijk". ISO is een wereldwijd netwerk van de beste standaardenorganisaties in elk land. ISO biedt normen voor metalen die los staan ​​van, maar worden geïnformeerd door wereldwijde lidorganisaties.
• ASTM International:Amerikaanse norm voor testen en materialen
  • ASTM was oorspronkelijk een Amerikaanse normalisatieorganisatie, maar heeft nu 12.000 normen in 140 deelnemende landen. ASTM integreert de standaarden van kleinere, door de industrie geleide standaardisatieorganisaties (zie AISI en ASME hieronder.)

Amerika

• AISI:The American Iron and Steel Institute
  • Begon in 1855 als de American Iron Association om "de juiste maatregelen te nemen om de belangen van de handel in al haar branches te bevorderen", was AISI een van de eersten die Noord-Amerikaanse normen voor verschillende staalproductlijnen opleverde.
• ASME:The American Society of Mechanical Engineers
  • Mechanische ingenieurs hebben deze organisatie in 1880 opgericht. In 1905 zorgde een ketelexplosie ervoor dat ASME begon te kijken naar het creëren van normen om te voorkomen dat soortgelijke tragedies zich opnieuw zouden voordoen. Staalnormen zijn belangrijk voor ASME omdat materiaaleigenschappen veilige werkbelastingen bepalen.
• ANSI:American National Standards Institute
  • ANSI is de overkoepelende organisatie op het hoogste niveau die toezicht houdt in de VS, en is het Amerikaanse lid van ISO. Het werd opgericht in 1918 en beheert de vrijwillige consensusnormen voor producten, diensten, processen, systemen en personeel in de VS.
• CSA-groep:Canadian Standards Association
  • De Canadian Standards Association specificeert staal in Canada. Het ontstond in 1919 toen de industrie ontdekte dat het onvermogen om gemakkelijk te communiceren het voor Canadese bedrijven moeilijk maakte om snel genoeg op de oorlogsinspanning te reageren. Het standaardiseren van industriële processen maakte het voor de industrie mogelijk om de productie samen te voegen op een manier die nog nooit was geprobeerd. CSA werkt op industrieel niveau, maar er is een hogere instantie, de SCC of Standards Council of Canada, die het ANSI-equivalent is. In Canada is het een openbare onderneming, geen particuliere onderneming.
• DGN:Dirección General de Normas
  • Deze normalisatieorganisatie is de Mexicaanse organisatie die lid is van de ISO. Het is een overheidsinstantie in plaats van een vrijwillige, die normen creëert en de bevoegdheden en voorschriften van verschillende overheidsafdelingen uitoefent.

Europa

Europa heeft drie overkoepelende instanties:CEN, CENELEC en ETSI. In staalspecificaties komt het vaker voor dat u het volgende tegenkomt:

• DIN:Deutsches Institut für Normung
  • Din werd in 1917 opgericht als een organisatie voor industriestandaarden en werd in de jaren twintig omgevormd tot een belangrijke standaardorganisatie. Dit is het Duitse orgaan van ISO.
• BSI Group:British Standards Institution
  • BSI was 's werelds eerste instantie voor nationale normen, opgericht in 1901. Een van de allereerste specificaties was dat het staal in trams zou worden gebruikt, om de veiligheid en duurzaamheid te garanderen. Het is een van de oprichters van de ISO en het Britse lidmaatschap van die organisatie.

Azië

• JISC:Japanese Industrial Standards Committee
  • De JISC is het Japanse orgaan van de ISO en handhaaft de JIS, of Japanse industriële standaarden, die tijdens de Tweede Wereldoorlog zijn opgesteld om de materiaaluitvoer te vereenvoudigen. In 1949 werden wetten aangenomen om de juridische basis van de JIS te creëren.
• GB:Guobiao
  • De Standardization Administration of China (SAC) is de lidorganisatie van de ISO. De normen die het uitgeeft, staan ​​bekend als de GB- of Guobiao-normen. Deze vormen de basis voor het testen en certificeren van producten in China.

In de praktijk specificeren

In al deze specificaties zijn er vaak duidelijke vervangingen voor veelgebruikte legeringen. Het eerder genoemde ASTM 1050-staal kan GB#50 of JIS S 50 C vervangen. Voor elke specificatie zijn er kleine variaties in de chemie. Een ingenieur met kennis van de toepassing kan adviseren of deze verschillen een probleem vormen voor het eindproduct.

Wat in de meeste gevallen echt verandert, is niet het metaal, maar het papierwerk. Zelfs als de normen iets anders zijn, zal het materiaal dat er aan het einde uitkomt bijna hetzelfde zijn. Hierbij lijkt het specificeren van metaal een beetje op het mengen van verfkleuren, waarbij gedoseerde toevoegingen van pigment aan een basisverf worden toegevoegd. Twee bijna identieke kleuren zullen door verschillende fabrikanten verschillende namen worden genoemd en zullen verschillende pigmenttoeslagen hebben. Verder kan elke gemengde partij verf minutieus verschillen van de vorige. Toch weten experts welke vervangingen tussen fabrikanten kunnen worden gemaakt, en een neongroen zal nooit worden aangezien voor een robijnrood.

Evenzo zal een metallurg weten wat "dichtbij genoeg" betekent. Bij het ontwerpen van een product zullen ingenieurs een veiligheidsfactor meenemen. Dit betekent dat ze het product overontwerpen, zodat het materiaal grotere krachten kan weerstaan ​​dan waarvoor ze zijn beoordeeld (een typische veiligheidsfactor wanneer er mensenlevens op het spel staan, is een factor vijf). Deze veiligheidsfactor is over het algemeen minstens een orde van grootte groter dan de kleine variaties in mechanische eigenschappen die tussen standaarden bestaan, dus de variaties worden geen ontwerpproblemen.

Uitzonderingen hierop zijn in militaire en ruimtevaarttoepassingen, waar de tolerantie voor variantie veel, veel kleiner is. Zelfs een kleine verschuiving in mechanische eigenschappen kan een ramp betekenen. Voor deze gevallen moet altijd dezelfde norm strikt worden toegepast.

Koper pas op - in elk rechtsgebied

Papierwerk is gemakkelijk genoeg om te doen. Normen zijn niet zo verschillend, en niet zo slordig, dat ze de reden zijn voor de geruchten over buitenlands staal.

Het belangrijkste is de kwaliteitscontrole in de fabriek. Goed staal moet vrij zijn van insluitsels, overal consistent zijn en zeer kleine en meestal oppervlaktefouten hebben. Bij het gieten zijn er veel plaatsen waar een goed gespecificeerde staalsoort slecht kan worden gemaakt:inputvoorraad, leeftijd en onderhoud van de ovens, de tijd bij verhitting, ontslakken, het ambacht van het patroon en zorg tijdens het gieten. bijdragen aan het succes van het gemaakte product.

Slecht staal kan op elke specificatie worden geproduceerd, als het niet zorgvuldig wordt gemaakt.

Het papierwerk voor elkaar krijgen is lang niet zo belangrijk als ervoor zorgen dat een fabrikant met de nodige zorg en aandacht kwaliteit produceert. Dit is een van de redenen waarom staal uit andere rechtsgebieden een slechte naam kan krijgen. Als u van ver weg bestelt, kan het niet bezoeken van de fabriek betekenen dat u die aanwijzingen mist die erop wijzen dat een fabrikant slordig is in zijn werk. Als de fabrikant over de hele wereld zit in plaats van verderop, is dit moeilijker te beoordelen.

Zakenreizen maken de wereld echter veel kleiner dan ze ooit was. Relaties en toezicht in de toeleveringsketen zijn net zo belangrijk in een mondiale economie als in een lokale. Mensen ontmoeten en leren wie ze zijn, onderzoeken wat ze waarderen in hun bedrijf, maakt het verschil bij het zoeken naar de juiste leverancier. Kwaliteitsborging aan beide kanten is belangrijk om de afwijkingen te controleren die zich tijdens een productierun kunnen voordoen.

Zoals met zoveel in het bedrijfsleven, is het probleem menselijk. Normen en automatisering zijn belangrijk, maar ze zijn geen vervanging voor gezond verstand en streven naar uitmuntendheid. Uiteindelijk is de kwaliteit van staal een product van de zorg en aandacht bij de fabricage, in welk rechtsgebied het ook wordt vervaardigd.

Neem contact met ons op voor meer informatie over staal of om een ​​offerte aan te vragen voor een project op maat.