Princípios do desenho a frio

Figura 1: o desenho da haste utiliza um dado para determinar a do do tubo e uma haste para determinar a ID do tubo.

desenhar um tubo de um tamanho para outro soa simples. O processo tem duas etapas principais: esmagar uma extremidade (também conhecido como apontar o tubo), em seguida, desenhá-lo através de um dado que tem o ID correto. Quando o processo estiver terminado, a overdose do tubo coincide com a identificação do dado.Na realidade, é muito mais complicado do que isso. Um sorteio bem sucedido é um produto de cinco etapas distintas:

1. Aquisição de matéria-prima
2. Preparando-a para o desenho
3. Desenho
4. Alisamento
5. Acabamento e inspeção final

Tubulação para redesenhar pode ser soldados ou sem costura. O processo de redesenhamento para cada um é essencialmente o mesmo; portanto, os processos descritos neste artigo se aplicam a ambos.Os tubos soldados são produzidos a partir de bandas laminadas, guilhotinadas e enroladas. Após a bobina ser entregue na instalação de produção de tubos, é destilado e alimentado em um moinho que o forma em uma forma tubular e a costura resultante é soldada. Os aços de carbono e de baixa liga são geralmente soldados com resistência elétrica (ERW), enquanto os aços inoxidáveis são soldados com arco de tungstênio a gás (GTAW).Os tubos sem costura podem ser originários de tubos perfurados (aço ao carbono ou aço de ligas baixas) ou de extrusões (aços inoxidáveis, de alta liga e ligas à base de níquel). Podem continuar a ser tratados por peregrinacao ou redução. Outra matéria-prima é uma barra perfurada, que geralmente é usada para ligas especiais ou tolerâncias.

embora os equipamentos e procedimentos aqui discutidos possam ser aplicáveis à maioria das ligas, destinam-se principalmente ao aço de carbono e baixa liga, aço inoxidável e ligas à base de níquel. Cobre e alumínio geralmente são produzidos por processos de alto volume, enquanto titânio e ligas de zircônio são mais adequados para processos de baixo volume, especializados, tais como a pilgering e laminagem de tubos.

aquisição

o desenho começa com a aquisição da matéria-prima. A ordem de compra deve especificar a química e as dimensões do material, incluindo tolerâncias—dimensão, espessura da parede, concentricidade e retidão. Na maioria dos casos, as propriedades recozidas são especificadas para a suavidade máxima. Estes requisitos podem ser incluídos numa especificação exclusiva ou num código ou especificação ASTM, AMS ou MIL.

apontando

o próximo passo é apontar, que é o processo de diminuir o diâmetro de várias polegadas de material no final do tubo para que ele possa entrar no desenho morrer. Os três métodos mais comuns para apontar são apontar empurrões, rotativo e apontar Apertos. Em alguns casos, o revestimento de fosfato ou película de sabão é aplicado antes do desenho.

Desenho

bancos de tracção são geralmente mecânicos e têm três componentes: um banco traseiro, a cabeça e a secção frontal. As mandíbulas num carrinho agarram o tubo e um gancho na parte de trás do carrinho engata uma corrente em movimento, puxando o tubo através de um dado. Dies são mais comumente inserções de carboneto de tungstênio sinterizado com um aglutinante de cobalto que foram encolhidos-caber em um invólucro de aço.

Tubos de são atraídos para um tamanho terminado de utilizar um ou mais das seguintes operações:

Figura 5: Alisadores de usar forças de flexão e um movimento de rotação para endireitar o tubo. Configurações comuns usam seis ou 10 rolos.

• desenho com haste ou mandrel
• Plug drawing, including fixed, floating, and semifloating (tethered)
• Sinking

Rod Drawing. Durante o desenho da haste, um mandril de aço endurecido é inserido no diâmetro do tubo que foi apontado. Após a introdução do tubo no tubo (ver Figura 1), o óleo lubrificante é bombeado para a superfície do tubo, as mandíbulas do carrinho agarram o tubo ou ponta da haste, o gancho do carrinho engaja a cadeia, e o tubo é puxado através do tubo. O diâmetro do traço determina a do; O diâmetro da haste determina o tamanho do ID. A selecção adequada limita as mudanças de espessura da parede antes do tubo contactar o mandril.

em geral, os tubos de parede pesada tendem a diluir-se antes de entrar em contacto com a haste; as paredes leves engrossam. As matrizes de alto ângulo tendem a diluir a parede e as de baixo ângulo tendem a engrossar a parede. É fundamental lembrar que o ângulo de saída ideal varia com a relação diâmetro-espessura (D/t).

após o tubo ser desenhado, deve ser expandido para remoção da haste. Um método comum é aplicar a pressão girando o tubo enquanto passa por rolos cruzados. Este processo gera tensões radiais e expande o tubo. O processo é repetido até que o tubo esteja em tamanho acabado.

as vantagens do desenho de haste são que as velocidades de desenho são relativamente altas e reduções de área elevadas (aproximadamente 45 por cento para o aço inoxidável) são possíveis. As desvantagens são que é uma operação de duas pessoas e requer uma operação de desenho adicional, como um desenho plug ou afundamento, para remover o padrão espiral.

Plug Drawing. Duas variedades de desenho de plug são fixas e flutuantes. O desenho de plug fixo usa uma haste oca ancorada na parte de trás do banco. Um lubrificante é bombeado através da haste para um pequeno buraco perto da frente, permitindo que o lubrificante entre no ID do tubo. Uma tomada ligeiramente afunilada de carboneto de tungsténio é roscada ou brasada na extremidade da haste; o tubo é carregado sobre a haste, o lubrificante bombeado para a superfície da OD, e o tubo é desenhado.

um dos benefícios do desenho de plug fixo (ver Figura 2) é que ele produz um ID suave. Outra vantagem é que o taper torna possível ajustar o ID para atender a uma certa flexibilidade. Embora exija apenas um operador, a velocidade de desenho é bastante lenta, e as reduções de área máxima são baixas—cerca de 25 por cento para o aço inoxidável.

o desenho de plug flutuante (ver Figura 3) é adequado para produzir long-lengthcoils economicamente. Este método foi usado para desenhar cobre e alumínio por muitos anos. Depois que o lubrificante é bombeado para o ID do tubo, um plug cónico é inserido, o tubo é cravado para segurar o plug no lugar, e o tubo é apontado. Durante o desenho o plug é mantido em posição por uma combinação de forças entre o tubo ID e o plug. O design de ferramentas é fundamental para o sucesso deste processo. Os ângulos de saída são geralmente entre 28 e 32 graus, com ângulos de ficha entre 20 e 24 graus. O comprimento do rolamento deve ser de cerca de 10 a 15 por cento do diâmetro da morte. Esteja ciente de que um plug que é demasiado longo pode causar arranhões no ID; um plug que é demasiado curto não se sentará.

Desenho Semifloante e desenho de plug amarrado são processos de plug flutuantes adaptados para desenho de comprimentos rectos. A ficha é ligada vagamente a uma haste traseira e o tubo é carregado sobre a haste e ficha para desenho (ver Figura 4).

naufrágio. Afundar é o termo para desenhar um tubo sem suporte interno. É geralmente realizada como um passe de dimensionamento após um Haste draw. O ângulo de saída apropriado depende da razão de theD / t; um ângulo de saída devidamente escolhido minimiza a mudança na espessura da parede. Se a parede se engrossar demasiado, o acabamento da superfície ID deteriorar-se-á.

o comprimento do rolamento é mais longo do que com outras operações, até 50 por cento do diâmetro do dado, para garantir a arredondamento do tubo acabado.

Plug drawing and sinking can be used to draw a tube to a finished size.

ao conceber um esquema de desenho, a relação entre a redução da parede e a redução do diâmetro é uma consideração importante da qualidade. As reduções de paredes tendem a ferro, ou lisa, a superfície ID; as reduções de diâmetro tendem a rugir a superfície. Uma expressão conveniente para a razão é o valor Q, Que é igual à redução da parede perce nt dividida pela redução de ID percentual. Um valor Q de 2 ou de pontos mais elevados para suavizar a superfície ID. Quando o escalonamento não se presta a uma série de empates de alto valor Q, é melhor usar um extrato de haste de alto valor Q seguido de um afundamento duro em vez de uma série de operações de desenho de baixo valor Q. Valores elevados de Q também resultam em baixos níveis de stress residual para tubos trabalhados a frio. Num projecto recente, um valor Q de 0.91 rendeu uma tensão residual de mais de 52.000 libras por polegada quadrada (PSI) como medida pelo procedimento Sachs e Espy descrito na ASTM E1928. Um empate com um valor Q de 2.2 tinha um nível de stress residual de apenas 5,200 PSI. Valores Q elevados resultariam em valores negativos, ou compressivos.

lubrificação. Lubrificação é outra consideração importante, juntamente com ferramentas e cronograma de desenho. A maioria das fábricas de tubos utilizam óleos clorados para lubrificar aços inoxidáveis e ligas de níquel. A viscosidade correta pode ser tão baixa quanto 8.000 SUS (Saybolt Universal Seconds) ou mais de 100.000 SUS dependendo da Liga, Tamanho do tubo, e tipo de redução.

endireitar

endireitar é normalmente realizado utilizando um endireitante rotativo de seis ou 10 rolos (ver Figura 5) com uma combinação de flexão e pressão. Enquanto flex tem pouco efeito sobre propriedades, a pressão tende a aumentar a força de rendimento e aumentar o nível de estresse residual. Exercer a pressão mínima é a melhor prática.

acabamento

operações de acabamento podem incluir polimento, decapagem ou jateamento de areia para melhorar a aparência da superfície e remover pequenas imperfeições. As técnicas finais de inspecção são determinadas pelos requisitos de encomenda dos clientes.

the editors of TPJ-The Tube & Pipe Journal® thank the Tube & Pipe Association, International® ‘ s Extrusion, Drawing & Tube Reducing Technology Council for its efforts in arranging the publication of this article.