Principii de desen la rece

Figura 1: desenul tijei folosește o matriță pentru a determina OD-ul tubului și o tijă pentru a determina ID-ul tubului.

desenarea unui tub de la o dimensiune la alta sună simplu. Procesul are două etape principale: zdrobirea unui capăt (cunoscut și sub numele de îndreptarea tubului), apoi desenarea acestuia printr-o matriță care are ID-ul corect. Când procesul este terminat, OD-ul tubului se potrivește cu ID-ul matriței.

în realitate, este mult mai complicat decât atât. O remiză de succes este un produs de cinci etape distincte:

1. procurarea materiei prime
2. pregătirea acesteia pentru desen
3. desen
4. îndreptare
5. finisare și inspecție finală

tubulatura pentru redesenare poate fi sudată sau fără sudură. Procesul de redesenare pentru fiecare este în esență același; prin urmare, procesele descrise în acest articol se aplică ambelor.

tubulatura sudată este produsă din benzi care au fost laminate, tăiate și înfășurate. După ce bobina este livrată la instalația de producție a tuburilor, aceasta este desfăcută și introdusă într-o moară care o formează într-o formă tubulară și cusătura rezultată este sudată. Carbon și oțelurile slab aliate sunt de obicei sudate cu rezistență electrică (ERW), în timp ce oțelurile inoxidabile sunt sudate cu arc de tungsten cu gaz (GTAW).

tuburile fără sudură pot proveni din tuburi perforate (oțel carbon sau oțel slab aliat) sau extruziuni (oțeluri inoxidabile, oțeluri înalt aliate și aliaje pe bază de nichel). Acestea pot fi prelucrate ulterior prin pelerinare sau reducere. O altă materie primă este o bară forată, care de obicei este utilizată pentru aliaje sau toleranțe speciale.

în timp ce echipamentele și procedurile discutate aici pot fi aplicabile majorității aliajelor, acestea vizează în principal oțelul carbon și oțelul slab aliat, oțelul inoxidabil și aliajele pe bază de nichel. CUPRUL și aluminiul sunt de obicei produse prin procese cu volum mare, în timp ce aliajele de titan și zirconiu sunt mai potrivite pentru procese specializate cu volum redus, cum ar fi pilgrering și laminarea tuburilor.

achiziții

desenul începe cu procurarea materiei prime. Comanda de achiziție trebuie să specifice chimia și dimensiunile materialului, inclusiv toleranțele-dimensiunea, grosimea peretelui, concentricitatea și rectitudinea. În cele mai multe cazuri, proprietățile recoapte sunt specificate pentru o moale maximă. Aceste cerințe pot fi incluse într-o specificație proprietară sau într-un cod sau specificație ASTM, AMS sau MIL.

indicarea

următorul pas este indicarea, care este procesul de scădere a diametrului câtorva centimetri de material la capătul tubului, astfel încât să poată intra în matrița de desen. Cele mai frecvente trei metode de indicare sunt indicarea prin împingere, rotirea rotativă și indicarea prin strângere. În unele cazuri, stratul de fosfat sau filmul de săpun este aplicat înainte de desen.

desen

bancurile de tragere sunt de obicei mecanice și au trei componente: o bancă din spate, capul matriței și secțiunea frontală. Fălcile de pe un cărucior prind tubul și un cârlig pe partea din spate a căruciorului angajează un lanț în mișcare, trăgând tubul printr-o matriță. Matrițele sunt cel mai frecvent inserții din carbură de tungsten sinterizate cu un liant de cobalt care au fost micșorate-se potrivesc într-o carcasă din oțel.

tuburile sunt trase la o dimensiune finită folosind una sau mai multe dintre următoarele operații:

Figura 5: îndreptătorii folosesc forțe de îndoire și o mișcare de rulare pentru a îndrepta tubul. Configurațiile comune utilizează șase sau 10 role.

• tijă sau dorn desen
• Plug desen, inclusiv fixe, plutitoare, și semifloating (legați)
• scufundarea

Rod desen. În timpul tragerii tijei, un dorn din oțel călit este introdus în alezajul tubului care a fost îndreptat. După ce tubul a fost introdus în matriță (vezi Figura 1), uleiul lubrifiant este pompat pe suprafața tubului, fălcile căruciorului prind vârful tubului sau tijei, cârligul căruciorului angajează lanțul și tubul este tras prin matriță. Diametrul matriței determină OD; diametrul tijei determină dimensiunea ID. Selectarea corectă a matrițeiminimizează modificările grosimii peretelui înainte ca tubul să intre în contact cu dornul.

în general, tuburile cu pereți grei tind să se subțieze înainte de a intra în contact cu tija; pereții ușori se îngroașă. Matrițele cu unghi înalt tind să subțieze peretele, iar matrițele cu unghi mic tind să îngroșească peretele. Este esențial să ne amintim că unghiul optim al matriței variază în funcție de raportul diametru-grosime (D/t).

după ce tubul este tras, acesta trebuie extins pentru îndepărtarea tijei. O metodă obișnuită este aplicarea presiunii prin rotirea tubului în timp ce îl treceți prin rulouri încrucișate. Acest proces generează solicitări radiale și extinde tubul. Procesul se repetă până când tubul este la dimensiunea finită.

avantajele desenului tijei sunt că vitezele de desen sunt relativ ridicate și sunt posibile reduceri mari ale zonei (aproximativ 45% pentru oțelul inoxidabil). Dezavantajele sunt că este o operație de două persoane și necesită o operație suplimentară de desen, cum ar fi o tragere la priză sau scufundare, pentru a elimina modelul spiralat.

Plug Desen. Două soiuri de desen plug sunt fixe și plutitoare. Desenul cu dop fix folosește o tijă goală ancorată în partea din spate a bancului. Un lubrifiant este pompat prin tija într-o gaură mică lângă față, permițând lubrifiantului să intre în ID-ul tubului. Un dop de carbură de tungsten ușor conic este filetat sau brazat pe capătul tijei; tubul este încărcat peste tijă, lubrifiantul este pompat pe suprafața OD, iar tubul este tras.

unul dintre avantajele desenului cu dop fix (a se vedea Figura 2) este că produce un ID neted. Un alt avantaj este că conicitatea face posibilă ajustarea ID-ului pentru a satisface o tightoleranță. Deși necesită un singur operator, viteza de tragere este destul de lentă, iar reducerile maxime ale suprafeței sunt scăzute—aproximativ 25% pentru oțelul inoxidabil.

desenul plutitor (a se vedea Figura 3) este potrivit pentru producerea economică a bobinelor lungi. Această metodă a fost folosită pentru desenarea cuprului și a aluminiului timp de mulți ani. După ce lubrifiantul este pompat în ID-ul tubului, se introduce un dop conic, tubul este sertizat pentru a ține dopul în poziție și tubul este îndreptat. În timpul desenului, ștecherul este ținut în poziție printr-o combinație de forțe între ID-ul tubului și ștecher. Proiectarea sculelor este esențială pentru succesul acestui proces. Unghiurile de matriță sunt în general între 28 și 32 de grade, cu unghiuri de priză între 20 și 24 de grade. Lungimea rulmentului trebuie să fie de aproximativ 10 până la 15% din diametrul matriței. Rețineți că o priză prea lungă poate provoca zgârieturi pe ID; o priză prea scurtă nu se va așeza.

desenul Semiflotant și desenul cu ștecher sunt procese plutitoare de ștecher adaptate pentru desenarea lungimilor drepte. Ștecherul este atașat slab la o tijă din spate și tubul este încărcat peste tija și ștecherul pentru desen (a se vedea Figura 4).

scufundarea. Scufundarea este termenul pentru desenarea unui tub fără suport intern. De obicei se efectuează ca o trecere de dimensionare după o tragere a tijei. Unghiul corect al matriței depinde de raportul theD / t; un unghi de matriță ales corect minimizează modificarea grosimii peretelui. Dacă peretele se îngroașă prea mult, finisajul suprafeței ID se va deteriora.

lungimea rulmentului este mai lungă decât în cazul altor operații, până la 50% din diametrul matriței, pentru a asigura rotunjirea tubului finit.

Plug desen și scufundarea poate fi folosit pentru a trage un tub la o dimensiune finit.

la proiectarea unui program de desen, raportul dintre reducerea peretelui și reducerea diametrului este un aspect important al calității. Reducerile de perete au tendința de a călca sau de a netezi suprafața ID; reducerile de diametru tind să înrăutățească suprafața. O expresie convenabilă pentru raport este valoarea Q, care este egală cu reducerea peretelui perce nt împărțită la reducerea procentuală ID. O valoare Q de 2 sau mai maretinde pentru a netezi suprafața ID. Când programul nu se pretează la o serie de extrageri cu valoare înaltă Q, este mai bine să folosiți o extragere cu tijă cu valoare înaltă Q urmată de o chiuvetă dură, mai degrabă decât o serie de operații de desen cu valoare scăzută Q. Valorile Q ridicate duc, de asemenea, la niveluri scăzute de stres rezidual pentru tuburile prelucrate la rece. Într-un proiect recent, o valoare Q de 0.91 a produs o tensiune reziduală de peste 52.000 de lire sterline pe inch pătrat (PSI), măsurată prin procedura Sachs și Espy descrisă în ASTM E1928. O remiză cu o valoare Q de 2,2 a avut un nivel de stres rezidual de numai 5.200 PSI. Valorile Q ridicate ar duce la valori negative sau compresive.

lubrifiere. Lubrifierea este un alt aspect important, împreună cu scule și programul de desen. Majoritatea fabricilor de tuburi folosesc uleiuri clorurate pentru lubrifierea oțelurilor inoxidabile și a aliajelor de nichel. Vâscozitatea corectă poate fi de până la 8.000 SUS (secunde universale Saybolt) sau mai mult de 100.000 SUS, în funcție de aliaj, dimensiunea tubului și tipul de reducere.

îndreptarea

îndreptarea se realizează de obicei folosind un dispozitiv de îndreptare rotativ cu șase sau 10 role (vezi Figura 5) cu o combinație de flexiune și presiune. În timp ce flex are un efect redus asupra proprietăților, presiunea tinde să crească rezistența la randament și să crească nivelul de stres rezidual. Exercitarea presiunii minime este cea mai bună practică.

finisarea

operațiile de finisare pot include lustruirea, decaparea sau sablarea pentru a îmbunătăți aspectul suprafeței și a elimina imperfecțiunile minore. Tehnicile de inspecție finală sunt determinate de cerințele de comandă ale clienților.

editorii de TPJ-tub & țeavă Jurnalul de la XV mulțumesc tub & Pipe Association, extrudare internațional de la Al-Qaeda, desen & tub reducerea Consiliului tehnologie pentru eforturile sale în organizarea publicării acestui articol.