Teknologi Kawalan Variasi Ketebalan Dinding Paip Keluli Lancar

Mengurangkan jumlah variasi, atau mencapai lebih konsisten ketebalan dinding, boleh menjadi perbezaan antara memenuhi keperluan pelanggan atau tidak. Ia juga membantu mengurangkan atau mungkin menghapuskan keperluan pelanggan untuk proses seterusnya seperti pemesinan.

Tiub lancar biasanya dihasilkan pada kilang tindik dua gulung. Dalam sesetengah kes, langkah ini sahaja sudah memadai untuk menghasilkan tiub yang memenuhi keperluan pelanggan. Walau bagaimanapun, jika konsistensi ketebalan dinding memerlukan penambahbaikan selepas menindik, pengeluar tiub boleh menggunakan peralatan tambahan dan langkah proses. Dua jenis peralatan tersebut ialah kilang pemanjangan gulung silang (biasa dikenali dengan nama dagangannya, seperti kilang Assel atau Diescher), dan bangku seri yang sejuk.

Gambaran Keseluruhan Tiga Langkah Proses

Pembuatan tiub lancar biasanya bermula dengan guling silang panas dalam kilang piercer. Menindik adalah langkah proses pertama untuk membuat tiub dengan dinding berkualiti tinggi. Langkah ini biasanya diikuti oleh satu atau lebih proses pemanjangan yang boleh meningkatkan kualiti dinding sambil meningkatkan panjang tiub. Selepas tiub meninggalkan kilang lancar dan sejuk, ia boleh diselesaikan di atas bangku seri sejuk sebagai langkah ketiga untuk meningkatkan toleransi dinding.

Kilang Piercer. Kebanyakan perhatian tentang kualiti dinding yang lancar ditujukan kepada kilang penebuk. Perhatian ini wajar kerana kilang piercer mempunyai kesan terbesar pada variasi dinding. Tiub yang dihasilkan oleh kilang tindik boleh dioptimumkan untuk 7 kepada 10 peratus variasi dinding.

Walaupun cangkerang yang tertusuk mungkin mempunyai kurang daripada 10 peratus variasi dinding, jumlah variasi ini adalah untuk bahagian dinding yang agak tebal. Sebagai contoh, mencapai ±10 peratus toleransi dinding menghasilkan tiub dengan ketebalan julat dinding sebanyak 13.5 mm (0.531 dalam.) kepada 16.5 mm (0.650 dalam.) atau lebih apabila dipesan di 15 mm (0.590 dalam.). Pemprosesan lanjut oleh kilang elongator mungkin diperlukan untuk keperluan pelanggan yang lebih ketat.

Elongator Mill. Lima jenis utama kilang elongator digunakan dalam industri pengeluaran tiub: kilang paip mandrel, bangku tolak, kilang palam, kilang pengurangan regangan, dan kilang pemanjangan gelek silang. Lima puluh tahun penggunaan seluruh industri telah menunjukkannya, kilang pemanjangan ini, pemanjangan gulung silang memberikan peningkatan paling ketara dalam toleransi dinding tiub yang dihasilkan pada kilang penebuk. Kilang pemanjangan gulung silang menggunakan gulungan kerja pada OD dan mandrel pada ID (Sila lihat Rajah 1).

Bangku Cabutan Sejuk. Melukis di atas bangku ialah kaedah kemasan sejuk yang meningkatkan dimensi dinding tiub lancar. Dalam proses bangku seri, mula-mula tiub itu diikat dengan longgar pada mandrel yang dipasang pada batang. Kemudian pemasangan playar mencengkam tiub dan menariknya melalui karbida pegun atau acuan keluli alat. Hasilnya ialah tiub tersuai dengan kawalan dimensi yang sangat baik. Toleransi OD biasa ialah ±0.1 mm (±0.004 in.), iaitu kira-kira satu persepuluh toleransi tiub lancar siap panas biasa.

Faedah tambahan daripada proses lukisan termasuk kemasan permukaan yang dipertingkatkan, keupayaan untuk menyediakan toleransi ID, dan sifat mekanikal yang lebih baik. Tiub dihasilkan dengan proses ini memerlukan pemprosesan minimum atau tambahan dan dianggap sebagai produk nilai tambah.

Garis Panduan untuk Pemanjangan Gulungan Silang

Untuk pemanjangan guling silang, dua keperluan utama berkaitan dengan cangkerang yang ditembusi. Ini mengisi bahagian ketinggian bonggol ke 80 kepada 90 peratus reka bentuknya dan memaksimumkan cengkaman sisi masuk. Kedua-dua keperluan adalah berkaitan dengan reka bentuk roll pass di kilang Assel.3

Rajah 2
Bonggol gulung terletak berhampiran bahagian tengah gulungan kerja. Adalah penting untuk memadankan bahagian tiub yang masuk ke dalam kilang dengan ciri reka bentuk gulungan kerja. Melukis ihsan Copperweld, Shelby, Ohio.
Mengisi Bonggol. Bonggol ialah istilah umum untuk kawasan berhampiran bahagian tengah gulungan kerja yang mengandungi profil yang dinaikkan (Sila lihat Rajah 2). Mengisi bonggol adalah soal mengukur dinding yang ditebuk dan kemudian membandingkannya dengan dimensi bonggol yang diketahui dari cetakan. Kilang piercer kemudiannya dilaraskan untuk mendapatkan nilai yang sepatutnya. Sebagai contoh, jika reka bentuk bonggol adalah 8 mm (0.315 dalam.), cangkerang yang ditembusi hendaklah diukur 7 mm (0.276 dalam.) lebih daripada saiz pelanggan (kerana 7 adalah 90 peratus daripada 8).

Hubungan ini penting dalam pengeluaran tiub dinding nipis kerana toleransi dinding untuk tiub mekanikal adalah berasaskan peratusan (mengikut standard ASTM A519). Toleransi untuk tiub dinding nipis lebih sukar dicapai kerana, misalnya, 5 peratus daripada 5 mm (0.197 dalam.) adalah dimensi yang lebih ketat daripada 5 peratus daripada 10 mm (0.394 dalam.). Pengeluar tiub mesti memahami bahawa jika keupayaan kilang adalah 1 mm (0.040 dalam.) daripada variasi dinding, ini boleh mewakili separuh toleransi komersial untuk bahagian dinding sederhana (Nilai cp bagi 2.0) dan variasi di luar toleransi untuk bahagian dinding nipis (Kp kurang daripada 1.0).

Cangkerang dari kilang penebuk perlu dikurangkan dalam ketebalan dinding untuk memastikan pengisian ketinggian bonggol yang betul. Untuk tiub dinding yang sangat nipis, pengilang mungkin mendapati peningkatan kualiti dalam kilang gulung silang mungkin sukar jika tidak mustahil untuk dicapai kerana cangkerang yang ditikam mempunyai terlalu banyak variasi. Untuk beberapa saiz tiub, variasi dinding sebagai peratusan boleh meningkat dan bukannya menurun dalam kilang piercer. Peratusan variasi ditentukan oleh pengiraan yang teliti. Walaupun jumlah variasi dimensi mengurangkan pengangka, penyebut berkurangan pada kadar yang lebih besar kerana tiub dari kilang pemanjangan guling silang mempunyai 50 kepada 75 peratus ketebalan dinding kurang daripada tiub dari kilang piercer.

Pegang gulung silang. Keperluan kedua ialah mengekalkan cengkaman terbaik dalam proses guling silang. Cengkaman ditakrifkan sebagai bilangan lingkaran tiub sebelum garis tengah bonggol dalam reka bentuk pas gulung kilang memanjang guling-silang—dalam istilah mudah, cangkerang yang ditikam hendaklah menghubungi muka gulungan pada awal proses supaya suapan tiub diwujudkan sebelum ia menemui zon kerja di bahagian bonggol. Kerja yang dilakukan di bahagian bonggol memerlukan jumlah tenaga yang melampau, sehingga beberapa ribu kuasa kuda. Tenaga kerja digunakan dalam bahagian yang sangat singkat, selalunya 15 kepada 25 mm (kurang daripada 1 dalam.) lebar. Jika tiub tidak dicengkam dengan betul, ia akan berputar dan bukannya memberi makan, atau ia mungkin memberi makan secara tidak teratur melalui zon kerja, mencipta variasi.

Dalam kebanyakan kes, keadaan terbaik untuk cangkerang yang tertusuk dicapai dengan menghasilkan diameter luar maksimum yang sesuai dengan muka roll pemanjangan gelek silang.. Biasanya perhubungan ini diselesaikan dengan melaraskan persediaan kilang tindik untuk menghasilkan dimensi tiub yang betul. Tetapi dalam beberapa kes mungkin perlu untuk menambah atau mengurangkan sedikit sudut mencapah kilang pemanjangan untuk memastikan cangkerang akan muat dan digenggam dengan betul.

Eksperimen yang dijalankan ke atas kualiti dinding tiub yang diambil terus dari kilang pemanjangan digunakan untuk menentukan sama ada tiub mempunyai kualiti dinding yang lebih baik daripada tiub yang diproses selanjutnya oleh kilang saiz atau kilang pengurangan regangan. Ia telah ditentukan bahawa dalam proses pengurangan saiz, daya longitudinal dan mampatan bertindak pada dinding dan boleh meningkatkan variasi dinding. Tiub yang diambil terus dari kilang pemanjangan guling silang mempunyai konsistensi ketebalan dinding yang unggul dan kualiti permukaan yang lebih baik kerana ia tidak terdedah kepada keadaan bergolek dalam kilang saiz.. Tiub yang telah melalui kilang saiz, bagaimanapun, boleh mempunyai variasi dinding dikurangkan dengan lukisan sejuk pada bangku seri.

Garis Panduan untuk Lukisan Sejuk

Kejayaan dalam memproses tiub lancar yang ditarik sejuk bergantung pada mengekalkan kualiti dinding yang tinggi daripada kilang panas yang lancar dan memilih alatan bangku cabutan sejuk dengan betul (mandrel dan set mati).

Tiga perkara utama yang melibatkan lukisan tiub bertindik ialah:

• Beberapa pengurangan dinding diperlukan untuk memastikan mandrel menggigit dinding pada permulaan cabutan dan kemudian meletakkan mandrel dengan betul dalam galas dadu semasa cabutan.. Jika dinding masuk terlalu tidak teratur atau terlalu ringan, mandrel tidak akan maju ke dalam galas die, dan tiub yang terhasil tidak akan mempunyai toleransi yang baik untuk dimensi luar, dimensi dalam, dan ketebalan dinding.
• Lukisan bangku terhad kepada maksimum 40 peratus pengurangan kawasan. Jika dinding masuk terlalu berat, ia boleh menyebabkan logam gagal dan bukannya menghasilkan semasa lukisan, terutamanya untuk gred keluli aloi pengerasan kerja.
• Melukis adalah proses membujur. Terdapat potensi terhad untuk membetulkan variasi dinding longitudinal yang teruk kerana acuan dan mandrel terapung bebas dan akan mengikut variasi dinding dan bukannya membetulkannya.

Lukisan sejuk boleh dioptimumkan dengan memilih profil die yang paling sesuai (Sila lihat Rajah 3). Tiada reka bentuk tunggal yang paling sesuai untuk semua tiub lancar kerana reka bentuk bergantung kepada banyak faktor, seperti ketebalan dinding, keluli gred, syarat pengurangan lulus, dan lukis had bangku.

Rajah 3
Tiga profil die lukisan sejuk utama ialah jejari, lurus, dan campuran lurus/jejari, atau gabungan

Tiga profil mati adalah:

• Jejari die—alur masuk die ialah lengkok tanpa sudut tajam atau permukaan rata.
• Die lurus—alur masuk die mempunyai rata, permukaan bersudut, biasanya 10 kepada 20 darjah setiap sisi.
• Die gabungan—salur masuk die menggabungkan permukaan rata dan adunan jejari.

Bagi setiap pesanan pengeluaran yang dibuat, carta kawalan statistik atau kaedah ujian-t Pelajar boleh dilengkapkan dan digunakan untuk mengoptimumkan profil die dan dimensi die sebagai rekod kekal.

Untuk kebanyakan tiub lancar, die jejari menghasilkan kualiti dinding terbaik. Kerana die jejari mempunyai profil masuk yang lebih beransur-ansur dan campuran licin ke bahagian galas, cabutan tiub adalah lebih konsisten dan menghasilkan dimensi yang lebih berkualiti. Tetapi terdapat kelemahan untuk jenis die ini: Kerana profil salur masuk secara beransur-ansur, hanya sedikit pengurangan OD boleh dibuat pada tiub. Tiub lancar mesti disesuaikan untuk menggunakan acuan seperti ini, menambah perbelanjaan pertukaran.

Mencapai Konsistensi Secara Konsisten

Mencapai konsistensi memerlukan menganalisis proses ke belakang, dari akhir hingga mula. Ketebalan dinding yang ditentukan pelanggan bagi produk siap menyediakan dimensi akhir untuk tiub yang diproses oleh bangku cabutan, yang memandu die dan pemilihan mandrel. Pemilihan ini menentukan saiz tiub yang sesuai dari kilang lancar, yang menentukan tetapan dan parameter operasi yang betul.