Koudtrekken principes

figuur 1: Staaftekening gebruikt een matrijs om de OD van de buis te bepalen en een staaf om de ID van de buis te bepalen.

een tube van de ene Grootte naar de andere tekenen klinkt eenvoudig. Het proces heeft twee belangrijke stappen: het breken van een uiteinde (ook bekend als het Wijzen van de buis), dan het tekenen van het door een matrijs die de juiste ID heeft. Als het proces is voltooid, komt de OD van de buis overeen met de ID van de dobbelsteen.

in werkelijkheid is het veel ingewikkelder dan dat. Een succesvolle draw is een product van vijf verschillende stappen:

1. grondstoffen verkrijgen
2. trekken
3. trekken
4. rechttrekken
5. afwerking en eindcontrole

buizen voor het opnieuw tekenen kunnen gelast of naadloos worden. Het hertekeningsproces voor elk is in wezen hetzelfde; daarom zijn de in dit artikel beschreven processen op beide van toepassing.

gelaste buizen worden vervaardigd uit band die is gewalst, gesneden en opgerold. Nadat de spoel aan de buisproductiefaciliteit is geleverd, wordt deze afgerold en in een molen gevoerd die het in een buisvormige vorm vormt en de resulterende naad wordt gelast. Koolstof en laaggelegeerd staal zijn meestal elektrische weerstand gelast (ERW), terwijl roestvrij staal zijn gas wolfraam boog gelast (GTAW).

naadloze buizen kunnen afkomstig zijn van doorboorde buizen (koolstofstaal of laaggelegeerd staal) of extrusies (roestvrij staal, hooggelegeerd staal en nikkellegeringen). Ze kunnen verder worden verwerkt door pelgrimeren of verminderen. Een andere grondstof is een geboorde bar, die meestal wordt gebruikt voor speciale legeringen of toleranties.

hoewel de hier besproken apparatuur en procedures van toepassing kunnen zijn op de meeste legeringen, zijn zij voornamelijk gericht op koolstofstaal en laaggelegeerd staal, roestvrij staal en nikkellegeringen. Koper en aluminium worden meestal geproduceerd door processen met een hoog volume, terwijl titanium en zirkoniumlegeringen beter geschikt zijn voor gespecialiseerde processen met een laag volume, zoals pelgrimeren en buizenwalsen.

inkoop

het tekenen begint met het verkrijgen van de grondstof. De inkooporder moet de chemie en afmetingen van het materiaal, waaronder toleranties—grootte, wanddikte, concentriciteit en rechtheid specificeren. In de meeste gevallen worden de gegloeide eigenschappen gespecificeerd voor maximale zachtheid. Deze eisen kunnen worden opgenomen in een eigen specificatie of een ASTM, AMS, of MIL code of specificatie.

wijzen

de volgende stap is wijzen, dat is het proces van het verkleinen van de diameter van enkele centimeter materiaal aan het uiteinde van de buis, zodat het de tekening matrijs kan invoeren. De drie meest voorkomende methoden voor het wijzen zijn push pointing, roterende swaging, en squeeze pointing. In sommige gevallen wordt fosfaatcoating of zeepfilm aangebracht voor het tekenen.

tekenen

Tekenbanken zijn meestal mechanisch en bestaan uit drie componenten: een achterbank, een matrijskop en een frontgedeelte. Bekken op een trolley houden de buis vast en een haak aan de achterkant van de trolley houdt een bewegende ketting vast, waardoor de buis door een matrijs wordt getrokken. Matrijzen zijn meestal gesinterd wolfraamcarbide inserts met een kobalt bindmiddel die zijn gekrompen-passen in een stalen behuizing.

buizen worden getrokken tot een voltooide grootte met behulp van een of meer van de volgende bewerkingen:

Figuur 5: stijltangen gebruiken buigkrachten en een rolbeweging om de buis recht te trekken. Gemeenschappelijke configuraties gebruiken zes of 10 rollen.

• tekening van stangen en doornen
• pluggen, inclusief vast, drijvend en halfzwevend (aangebonden)
• zinken

trekken van stangen. Tijdens het trekken van de staaf wordt een gehard stalen doorn in de boring van de buis geplaatst die is gericht. Nadat de buis in de matrijs is gebracht (zie Figuur 1), wordt smeerolie op het oppervlak van de buis gepompt, de trolleybekken grijpen de buis of staafpunt, de trolleyhaak grijpt de ketting en de buis wordt door de matrijs getrokken. De matrijsdiameter bepaalt de OD; de staafdiameter bepaalt de ID-grootte. Juiste sterven selectieminimaliseert de wanddikte veranderingen voordat de buis contact met de doorn.

in het algemeen zijn buizen met een zware wand meestal dun voordat ze in contact komen met de staaf; lichte wanden worden dikker. Hoge hoek sterft hebben de neiging om de muur dun en lage hoek sterft hebben de neiging om de muur verdikken. Het is van cruciaal belang om te onthouden dat de optimale matrijshoek varieert met de diameter-dikte (D/t) verhouding.

nadat de buis is getrokken, moet deze worden uitgeschoven om de staaf te verwijderen. Een veelgebruikte methode is om druk uit te oefenen door de buis te draaien terwijl deze door dwarsrollen wordt gevoerd. Dit proces genereert radiale spanningen en breidt de buis uit. Het proces wordt herhaald totdat de buis klaar is.

voordelen van het trekken van staven zijn dat de treksnelheden relatief hoog zijn en dat grote oppervlakverminderingen (ongeveer 45% voor roestvrij staal) mogelijk zijn. Nadelen zijn dat het een twee-persoons operatie en het vereist een extra tekening operatie, zoals een plug trekken of zinken, om het spiraal patroon te verwijderen.

Plug Drawing. Twee soorten plug tekening zijn vast en drijvend. Vaste plug tekening maakt gebruik van een holle staaf verankerd aan de achterkant van de bank. Een smeermiddel wordt gepompt door de staaf naar een klein gat in de buurt van de voorkant, waardoor smeermiddel om de ID van de buis. Een iets taps toelopende wolfraamcarbide plug wordt schroefdraad of gesoldeerd op het einde van de staaf; de buis wordt geladen over de staaf,smeermiddel gepompt op het OD-oppervlak, en de buis wordt getrokken.

een van de voordelen van een vaste stekker tekening (zie Figuur 2) is dat het een gladde ID produceert. Een ander voordeel is dat de taper het mogelijk maakt om de ID aan te passen aan een straktolerance. Hoewel het slechts één operator vereist, is de tekensnelheid vrij traag en zijn de maximale oppervlakverlagingen laag—ongeveer 25 procent voor roestvrij staal.

Floating plug drawing (zie Figuur 3) is zeer geschikt voor het economisch produceren van lange lengtecoils. Deze methode werd gebruikt voor het tekenen van koper en aluminium voor vele jaren. Nadat het smeermiddel in de ID van de buis is gepompt, wordt een taps toelopende stekker ingebracht, wordt de buis gekrompen om de stekker op zijn plaats te houden en wordt de buis gericht. Tijdens het trekken wordt de stekker in positie gehouden door een combinatie van krachten tussen de buis ID en de stekker. Het gereedschapsontwerp is van cruciaal belang voor het succes van dit proces. Matrijshoeken liggen over het algemeen tussen 28 en 32 graden, met stekkerhoeken tussen 20 en 24 graden. De draaglengte moet ongeveer 10 tot 15 procent van de matrijsdiameter zijn. Houd er rekening mee dat een te lange stekker krassen op het ID kan veroorzaken; een te korte stekker zal niet zitten.

trekken van Halfzweven en vastgebonden plug-tekenen zijn drijvende plug-processen die zijn aangepast voor het trekken van rechte lengtes. De plug wordt losjes aan een achterstang bevestigd en de buis wordt voor het tekenen over de stang en de plug geladen (zie Figuur 4).

zinken. Zinken is de term voor het tekenen van een buis zonder interne ondersteuning. Het wordt meestal uitgevoerd als een sizing pass na een staaf trekken. De juiste matrijshoek hangt af van de verhouding van theD / t; een goed gekozen sterven hoek minimaliseert de verandering in de wanddikte. Als de wand te dik wordt, zal de ID-oppervlakteafwerking verslechteren.

de draaglengte is langer dan bij andere bewerkingen, tot 50% van de diameter van de matrijs, om de rondheid van de voltooide buis te garanderen.

het trekken en zinken van pluggen kan worden gebruikt om een buis tot een voltooide grootte te tekenen.

bij het ontwerpen van een tekenschema is de verhouding tussen wandreductie en diameterreductie een belangrijk kwaliteitsaspect. Wandreducties hebben de neiging om het ID-oppervlak te strijken of glad te maken; diameter reducties hebben de neiging om het oppervlak opruwen. Een handige uitdrukking voor de verhouding is de Q-waarde, die gelijk is aan de Perce nt wandreductie gedeeld door de procent ID-reductie. Een Q-waarde van 2 of hoger is bedoeld om het ID-oppervlak glad te maken. Wanneer het schema zich niet leent voor een reeks high-Q-waarde draws, is het beter om een high-Q-waarde staaf draw gevolgd door een harde gootsteen in plaats van een reeks low-Q-waarde Draw operaties. Hoge Q-waarden resulteren ook in lage restspanning voor koudbewerkte buizen. In een recent project, Een Q waarde van 0.91 leverde een restspanning op van meer dan 52.000 pond per vierkante inch (PSI), gemeten volgens de Sachs-en Espy-procedure zoals beschreven in ASTM E1928. Een draw met een Q-waarde van 2.2 had een restspanning van slechts 5.200 PSI. Hoge Q-waarden zouden resulteren in negatieve, of drukwaarden.

smering. Smering is een andere belangrijke overweging, samen met tooling en tekening schema. De meeste buismolens gebruiken gechloreerde oliën voor het smeren van roestvrij staal en nikkellegeringen. De juiste viscositeit kan zo laag zijn als 8.000 sus (Saybolt Universele seconden) of meer dan 100.000 sus, afhankelijk van de legering, buisgrootte en het type reductie.

rechttrekken

rechttrekken wordt gewoonlijk uitgevoerd met een roterende stijltang met zes of tien rollen (zie Figuur 5) met een combinatie van flex en druk. Hoewel flex weinig effect heeft op eigenschappen, heeft druk de neiging om de opbrengststerkte te verhogen en het restspanningsniveau te verhogen. Het uitoefenen van de minimale druk is de beste praktijk.

afwerking

afwerking kan polijsten, beitsen of zandstralen omvatten om het oppervlak te verbeteren en kleine onvolkomenheden te verwijderen. De technieken van de eindinspectie worden bepaald door de ordervereisten van de klanten.De redactie van TPJ-The Tube & Pipe Journal® danken De Tube & Pipe Association, International® ‘ s Extrusion, Drawing & Tube Reducing Technology Council voor zijn inspanningen om de publicatie van dit artikel te regelen.