Zasady rysowania na zimno

Rysunek 1: rysunek pręta wykorzystuje matrycę do określenia OD Rury i pręt do określenia ID rury.

rysowanie tuby z jednego rozmiaru do drugiego brzmi prosto. Proces składa się z dwóch głównych etapów: zgniatanie jednego końca (znanego również jako wskazywanie rury), a następnie przeciąganie go przez matrycę o prawidłowym identyfikatorze. Po zakończeniu procesu OD Rury pasuje do identyfikatora matrycy.

w rzeczywistości jest to o wiele bardziej skomplikowane. Pomyślne losowanie jest wynikiem pięciu różnych kroków:

1. pozyskiwanie surowca
2. przygotowanie go do rysowania
3. rysunek
4. prostowanie
5. wykończenie i kontrola końcowa

rury do przerysowania mogą być spawane lub bez szwu. Proces przerysowywania dla każdego jest zasadniczo taki sam; dlatego procesy opisane w tym artykule odnoszą się do obu.

spawane rury są produkowane z taśmy, która została walcowana, rozcięta i zwinięta. Po dostarczeniu cewki do Zakładu Produkcyjnego rur, jest ona rozwijana i podawana do młyna, który tworzy ją w kształt rurowy, a powstały szew jest spawany. Stale węglowe i niskostopowe są zwykle spawane elektrycznie (ERW), podczas gdy stale nierdzewne są spawane łukiem wolframowym (GTAW).

rury bez szwu mogą pochodzić z przebitych rur (stal węglowa lub niskostopowa) lub wytłaczania (stale nierdzewne, wysokostopowe i stopy na bazie niklu). Mogą być dalej przetwarzane przez pilgering lub redukcję. Innym surowcem jest wiercony pręt, który zwykle jest używany do specjalnych stopów lub tolerancji.

podczas gdy sprzęt i procedury omówione tutaj mogą mieć zastosowanie do większości stopów, są one skierowane głównie do stali węglowej i niskostopowej, stali nierdzewnej i stopów na bazie niklu. Miedź i aluminium są zwykle wytwarzane w procesach o dużej objętości, podczas gdy stopy tytanu i cyrkonu lepiej nadają się do specjalistycznych procesów o małej objętości, takich jak pilgering i walcowanie rur.

zamówienia

rysunek rozpoczyna się od pozyskania surowca. Zamówienie zakupu powinno określać chemię i wymiary materiału, w tym tolerancje—rozmiar, grubość ścianki, koncentryczność i prostoliniowość. W większości przypadków właściwości wyżarzane są określone dla maksymalnej miękkości. Wymagania te mogą być zawarte w zastrzeżonej specyfikacji lub kodzie lub specyfikacji ASTM, AMS lub MIL.

wskazywanie

następnym krokiem jest wskazywanie, czyli proces zmniejszania średnicy kilku cali materiału na końcu rury, aby mógł wejść do matrycy rysunkowej. Trzy najczęstsze metody Wskazywania są push pointing, Rotary swaging i squeeze pointing. W niektórych przypadkach przed rysowaniem nakłada się powłokę fosforanową lub folię mydlaną.

rysunek

ławki rysunkowe są zwykle mechaniczne i mają trzy elementy: tylną ławkę, głowicę matrycy i przednią część. Szczęki na wózku chwytają rurę, a hak z tyłu wózka angażuje ruchomy łańcuch, ciągnąc rurę przez matrycę. Matryce to najczęściej spiekane wkładki Z Węglika Wolframu ze spoiwem kobaltowym, które zostały skurczone-dopasowane do stalowej obudowy.

rury są ciągnione do gotowego rozmiaru przy użyciu jednej lub więcej z następujących operacji:

Rysunek 5: Prostownice wykorzystują siły zginające i ruch toczny do prostowania rury. Typowe konfiguracje używają sześciu lub 10 rolek.

• rysunek pręta lub trzpienia
• rysunek wtyczki, w tym rysunek pręta stałego, pływającego i półplatującego (na uwięzi)
• rysunek pręta tonącego

. Podczas ciągnienia pręta w otwór rury, który został spiczasty, wkładany jest trzpień ze stali hartowanej. Po wprowadzeniu rury do matrycy (patrz rysunek 1) olej smarowy jest pompowany na powierzchnię rury, szczęki wózka chwytają końcówkę rury lub pręta, hak wózka angażuje łańcuch, a rura jest przeciągana przez matrycę. Średnica matrycy określa OD; Średnica pręta określa rozmiar ID. Właściwy wybór matrycyminiminizuje zmiany grubości ścianki przed kontaktem rury z trzpieniem.

ogólnie rzecz biorąc, rury o grubych ściankach mają tendencję do cieńszego kontaktu z prętem; lekkie ścianki zagęszczają się. Matryce o wysokim kącie mają tendencję do cienkiej ściany, a matryce o niskim kącie mają tendencję do zagęszczania ściany. Ważne jest, aby pamiętać, że optymalny kąt matrycy zmienia się w zależności od stosunku średnicy do grubości (D/t).

po wyciągnięciu rury należy ją rozszerzyć w celu usunięcia pręta. Powszechną metodą jest wywieranie nacisku poprzez obracanie rury podczas przechodzenia przez rolki poprzeczne. Proces ten generuje naprężenia promieniowe i rozszerza rurę. Proces powtarza się, aż rurka jest w gotowym rozmiarze.

zalety ciągnienia prętów polegają na tym, że prędkości ciągnienia są stosunkowo wysokie i możliwe jest duże zmniejszenie powierzchni (około 45 procent dla stali nierdzewnej). Wadą jest to, że jest to operacja dwuosobowa i wymaga dodatkowej operacji rysowania, takiej jak rysowanie wtyczki lub zatapianie, aby usunąć spiralny wzór.

Rysunek Wtyczki. Dwie odmiany rysunku wtyczki są stałe i pływające. Stały rysunek wtyczki wykorzystuje wydrążony pręt zakotwiczony z tyłu ławki. Smar jest pompowany przez pręt do małego otworu w pobliżu przodu, umożliwiając smar do wprowadzenia ID rury. Lekko stożkowa wtyczka z węglika wolframu jest gwintowana lub lutowana na końcu pręta; rura jest ładowana na pręt, smar pompowany na powierzchnię OD, A rura jest ciągniona.

jedną z zalet stałego rysunku wtyczki (patrz rysunek 2) jest to, że tworzy płynny identyfikator. Kolejną zaletą jest to, że stożek umożliwia dostosowanie identyfikatora w celu spełnienia szczelności. Chociaż wymaga tylko jednego operatora, prędkość Ciągnienia jest dość powolna, a maksymalne zmniejszenie powierzchni jest niskie—około 25 procent dla stali nierdzewnej.

rysunek pływającej wtyczki (patrz rysunek 3) jest dobrze dostosowany do ekonomicznej produkcji długich rowków. Metoda ta była stosowana do rysowania miedzi i aluminium przez wiele lat. Po wpompowaniu środka smarnego do identyfikatora rury wkłada się stożkową wtyczkę, rurę zaciska się, aby utrzymać wtyczkę w miejscu, a rura jest skierowana. Podczas rysowania wtyczka jest utrzymywana w pozycji przez kombinację sił między ID rury A wtyczką. Konstrukcja oprzyrządowania ma kluczowe znaczenie dla sukcesu tego procesu. Kąty matrycy wynoszą zwykle od 28 do 32 stopni, a kąty wtyczki od 20 do 24 stopni. Długość łożyska powinna wynosić około 10 do 15 procent średnicy matrycy. Należy pamiętać, że zbyt długa wtyczka może spowodować zadrapania na identyfikatorze; zbyt krótka wtyczka nie znajdzie miejsca.

rysunek półfinałowy i rysunek wtyczki na uwięzi są pływającymi procesami wtyczek dostosowanymi do rysowania prostych długości. Korek jest luźno przymocowany do pręta tylnego, a rura jest obciążona na pręt i korek do rysowania (patrz rysunek 4).

Tonący to termin na narysowanie rury bez wewnętrznego podparcia. Zwykle odbywa się to jako przejście wymiarowe po losowaniu pręta. Właściwy kąt matrycy zależy od stosunku theD/t; odpowiednio dobrany kąt matrycy minimalizuje zmianę grubości ścianki. Jeśli ściana zgęstnieje zbyt mocno, wykończenie powierzchni ID ulegnie pogorszeniu.

długość łożyska jest dłuższa niż w przypadku innych operacji, do 50 procent średnicy matrycy, aby zapewnić okrągłość gotowej rury.

rysowanie i tonenie wtyczki można wykorzystać do narysowania rury do gotowego rozmiaru.

podczas projektowania harmonogramu rysowania stosunek redukcji ściany do redukcji średnicy jest ważnym czynnikiem jakości. Redukcje ścian mają tendencję do prasowania lub gładkości powierzchni ID; redukcje średnicy mają tendencję do szorstkowania powierzchni. Wygodnym wyrażeniem dla tego stosunku jest wartość Q, która jest równa redukcji ściany Perce nt podzielonej przez procentową redukcję ID. Wartość Q równa 2 lub wyższa, aby wygładzić powierzchnię ID. Gdy harmonogram nie nadaje się do serii losowań o wysokiej wartości Q, lepiej jest użyć losowania pręta o wysokiej wartości Q, po którym następuje twardy zlew, niż serii operacji losowania o niskiej wartości Q. Wysokie wartości Q skutkują również niskim poziomem naprężeń szczątkowych dla rur obrabianych na zimno. W ostatnim projekcie wartość Q równa 0.91 dało naprężenie szczątkowe przekraczające 52 000 funtów na cal kwadratowy (PSI), mierzone za pomocą procedury Sachs i Espy opisanej w ASTM E1928. Remis z wartością Q 2.2 miał poziom stresu szczątkowego wynoszący tylko 5200 PSI. Wysokie wartości Q skutkowałyby ujemnymi lub ściskającymi wartościami.

smarowanie. Smarowanie jest kolejnym ważnym czynnikiem, wraz z oprzyrządowaniem i harmonogramem rysowania. Większość młynów rurowych używa chlorowanych olejów do smarowania stali nierdzewnych i stopów niklu. Prawidłowa lepkość może wynosić nawet 8000 SUS (Saybolt Universal Seconds) lub więcej niż 100 000 SUS w zależności od stopu, rozmiaru rury i rodzaju redukcji.

prostowanie

prostowanie jest zwykle wykonywane za pomocą sześcio – lub dziesięciorolkowej prostownicy obrotowej (patrz rysunek 5) z połączeniem flex i pressure. Podczas gdy flex ma niewielki wpływ na właściwości, ciśnienie ma tendencję do zwiększenia granicy plastyczności i podniesienia poziomu naprężeń resztkowych. Wywieranie minimalnej presji jest najlepszą praktyką.

wykończenie

operacje wykończeniowe mogą obejmować polerowanie, trawienie lub piaskowanie w celu poprawy wyglądu powierzchni i usunięcia drobnych niedoskonałości. Techniki kontroli końcowej są określane przez wymagania klientów dotyczące zamówienia.

redaktorzy TPJ-The Tube & Pipe Journal ® dziękują Tube & Pipe Association, International ® ‘ s Extrusion, rysunek & Tube Reduction Technology Council za jego wysiłki w zorganizowaniu publikacji tego artykułu.