Principer för kall ritning

Figur 1: Rod ritning använder en dö för att bestämma rörets OD och en stav för att bestämma rörets ID.

att rita ett rör från en storlek till en annan låter enkelt. Processen har två huvudsteg: krossning ena änden (även känd som pekar röret), sedan dra den genom ett munstycke som har rätt ID. När processen är klar matchar rörets OD munstyckets ID.

i verkligheten är det mycket mer komplicerat än så. En lyckad dragning är en produkt av fem olika steg:

1. anskaffa råvaran
2. förbereda den för ritning
3. ritning
4. rätning
5. efterbehandling och slutbesiktning

slangar för omritning kan antingen svetsas eller sömlösa. Omritningsprocessen för var och en är i huvudsak densamma; därför gäller processer som beskrivs i denna artikel för båda.

svetsade slangar är tillverkade av band som har rullats, slits, och lindade. Efter att spolen har levererats till rörproduktionsanläggningen rullas den upp och matas in i en kvarn som bildar den i en rörform och den resulterande sömmen svetsas. Kol-och låglegerade stål är vanligtvis elektriska motståndssvetsade (ERW), medan rostfria stål är gasvolframbågsvetsade (GTAW).

sömlösa rör kan härröra från genomborrade rör (kol eller låglegerat stål) eller profiler (rostfritt, höglegerat stål och nickelbaserade legeringar). De kan bearbetas ytterligare genom pilgering eller minskning. Ett annat råmaterial är en borrad bar, som vanligtvis används för speciella legeringar eller toleranser.

medan utrustningen och förfarandena som diskuteras här kan vara tillämpliga på de flesta legeringar, riktar de sig främst till kol och låglegerat stål, rostfritt stål och nickelbaserade legeringar. Koppar och aluminium produceras vanligtvis av högvolymprocesser, medan titan-och zirkoniumlegeringar är bättre lämpade för specialiserade processer med låg volym, såsom pilgering och rörvalsning.

upphandling

ritning börjar med att anskaffa råvaran. Inköpsordern ska ange materialets Kemi och dimensioner inklusive toleranser—storlek, väggtjocklek, koncentricitet och rakhet. I de flesta fall specificeras de glödgade egenskaperna för maximal mjukhet. Dessa krav kan ingå i en proprietär specifikation eller en ASTM -, AMS-eller MIL-kod eller-specifikation.

pekar

nästa steg pekar, vilket är processen att minska diametern på flera inches av material vid rörets ände så att den kan komma in i ritningen dö. De tre vanligaste metoderna för att peka är push pekar, roterande stukning, och pressa pekar. I vissa fall appliceras fosfatbeläggning eller tvålfilm före ritning.

ritning

Dragbänkar är vanligtvis mekaniska och har tre komponenter: en bakbänk, formhuvud och främre sektion. Käftar på en vagn grepp röret och en krok på baksidan av vagnen ingriper en rörlig kedja, dra röret genom en form. Dies är oftast sintrade volframkarbidinsatser med ett koboltbindemedel som har krympts-passar in i ett stålhölje.

rör dras till en färdig storlek med en eller flera av följande åtgärder:

Figur 5: plattång använder böjkrafter och en rullande rörelse för att räta ut röret. Vanliga konfigurationer använder antingen sex eller 10 rullar.

• stång eller Dorn ritning
• plugg ritning, inklusive fast, flytande och semifloating (bundna)
• sjunkande

Rod ritning. Under stångritning sätts en härdad ståldorn in i hålet på röret som har spetsats. Efter att röret har införts i munstycket (se Figur 1) pumpas smörjolja på rörets yta, vagnens käftar griper röret eller stångspetsen, vagnkroken ingriper i kedjan och röret dras genom munstycket. Formdiametern bestämmer OD; stångdiametern bestämmer ID-storleken. Korrekt val av formminimiserar förändringar i väggtjockleken innan röret kommer i kontakt med dornen.

i allmänhet tenderar tunga väggrör att tunna innan de kommer i kontakt med stången; lätta väggar tjocknar. Hög vinkel dör tenderar att tunna väggen och låg vinkel dör tenderar att tjockna väggen. Det är viktigt att komma ihåg att den optimala formvinkeln varierar med förhållandet mellan diameter och tjocklek (D/t).

efter att röret har dragits måste det expanderas för stångavlägsnande. En vanlig metod är att applicera tryck genom att rotera röret medan det passerar genom tvärrullar. Denna process genererar radiella spänningar och expanderar röret. Processen upprepas tills röret är i färdig storlek.

fördelarna med stavritning är att ritningshastigheterna är relativt höga och höga områdesminskningar (cirka 45 procent för rostfritt stål) är möjliga. Nackdelar är att det är en tvåpersonsoperation och det kräver en ytterligare ritningsoperation, såsom en pluggdragning eller sjunker, för att ta bort spiralmönstret.

Plugg Ritning. Två sorter av pluggritning är fasta och flytande. Fast plugg ritning använder en ihålig stång förankrad på baksidan av bänken. Ett smörjmedel pumpas genom stången till ett litet hål nära framsidan, vilket gör att smörjmedel kan komma in i rörets ID. En något avsmalnande volframkarbidplugg är gängad eller lödda på änden av stången; röret laddas över stången, smörjmedlet pumpas på OD-ytan och röret dras.

en av fördelarna med fast plugg ritning (se Figur 2) är att det ger en smidig ID. En annan fördel är att avsmalningen gör det möjligt att justera ID för att möta en tighttolerans. Även om det bara kräver en operatör är ritningshastigheten ganska långsam och maximala områdesminskningar är låga—cirka 25 procent för rostfritt stål.

flytande pluggritning (se Figur 3) är väl lämpad för att producera långlängdsspolar ekonomiskt. Denna metod användes för att dra koppar och aluminium i många år. Efter att smörjmedlet har pumpats in i rörets ID sätts en avsmalnande plugg in, röret krympas för att hålla pluggen på plats och röret är spetsigt. Under ritningen hålls kontakten på plats av en kombination av krafter mellan röret ID och kontakten. Verktygsdesignen är avgörande för framgången med denna process. Die vinklar är i allmänhet mellan 28 och 32 grader, med plugg vinklar mellan 20 och 24 grader. Lagerlängden bör vara cirka 10 till 15 procent av formdiametern. Tänk på att en plugg som är för lång kan orsaka repor på ID; en plugg som är för kort kommer inte att sitta.

Semifloating drawing och tethered plug drawing är flytande pluggprocesser anpassade för att dra raka längder. Pluggen är löst fastsatt på en bakstång och röret är belastat över stången och pluggen för ritning (se Figur 4).

sjunker. Sjunkande är termen för att dra ett rör utan internt stöd. Det utförs vanligtvis som ett dimensioneringspass efter en stavdragning. Rätt formvinkel beror på theD / t-förhållandet; en korrekt vald formvinkel minimerar förändringen i väggtjocklek. Om väggen tjocknar för mycket kommer ID-ytfinishen att försämras.

lagerlängden är längre än med andra operationer, upp till 50 procent av munstyckets diameter, för att säkerställa det färdiga rörets rundhet.

Plug drawing and sinking kan användas för att dra ett rör till en färdig storlek.

vid utformning av ett ritningsschema är förhållandet mellan väggreduktion och diameterreduktion en viktig kvalitetshänsyn. Väggreduktioner tenderar att stryka, eller släta, ID-ytan; diameterminskningar tenderar att grova ytan. Ett bekvämt uttryck för förhållandet är Q-värdet, vilket är lika med perce nt väggreduktion dividerat med procent ID-reduktion. Ett Q-värde på 2 eller högre för att jämna ut ID-ytan. När schemat inte lämpar sig för en serie hög-Q-värde drar, det är bättre att använda en hög-Q-värde rod draw följt av en hård diskbänk snarare än en serie av låg-Q-värde ritning operationer. Höga Q-värden resulterar också i låga restspänningsnivåer för kallbearbetade rör. I ett nyligen projekt, ett Q-värde på 0.91 gav en restspänning på mer än 52 000 pund per kvadrattum (PSI) mätt med Sachs och Espy-proceduren som beskrivs i ASTM E1928. En rita med ett Q-värde på 2,2 hade en restspänningsnivå på endast 5 200 PSI. Höga Q-värden skulle resultera i negativa eller komprimerande värden.

smörjning. Smörjning är ett annat viktigt övervägande, tillsammans med verktygs-och ritningsschema. De flesta rörverk använder klorerade oljor för smörjning av rostfritt stål och nickellegeringar. Den korrekta viskositeten kan vara så låg som 8 000 sus (Saybolt Universal Seconds) eller mer än 100 000 sus beroende på Legering, rörstorlek och typ av reduktion.

rätning

rätning utförs vanligtvis med en sex – eller 10-rullars roterande plattång (se Figur 5) med en kombination av flex och tryck. Medan flex har liten effekt på egenskaper tenderar trycket att öka sträckgränsen och höja restspänningsnivån. Att utöva minimalt tryck är den bästa praxis.

efterbehandling

efterbehandling kan innefatta polering, betning eller sandblästring för att förbättra ytutseendet och ta bort mindre brister. Slutinspektionstekniker bestäms av kundernas orderkrav.

redaktörerna för TPJ-the Tube & Pipe Journal exporterar tack röret & Pipe Association, International augars extrudering, ritning & Tube Reducing Technology Council för sina ansträngningar för att ordna publiceringen av denna artikel.