เทคโนโลยีการควบคุมการเปลี่ยนแปลงความหนาของผนังท่อเหล็กไร้รอยต่อ

ลดปริมาณการแปรผัน, หรือบรรลุความหนาของผนังที่สม่ำเสมอมากขึ้น, สามารถเป็นความแตกต่างระหว่างการตอบสนองความต้องการของลูกค้าได้หรือไม่. นอกจากนี้ยังช่วยลดหรืออาจขจัดความต้องการของลูกค้าสำหรับกระบวนการที่ตามมา เช่น การตัดเฉือน.

โดยทั่วไปแล้วท่อไม่มีรอยต่อผลิตขึ้นโดยใช้เครื่องเจาะแบบสองม้วน. ในบางกรณี ขั้นตอนนี้เพียงอย่างเดียวก็เพียงพอแล้วสำหรับการผลิตหลอดที่ตอบสนองความต้องการของลูกค้า. อย่างไรก็ตาม, หากจำเป็นต้องปรับปรุงความสม่ำเสมอของความหนาของผนังหลังจากเจาะ, ผู้ผลิตหลอดสามารถใช้อุปกรณ์และขั้นตอนการผลิตเพิ่มเติมได้. อุปกรณ์สองประเภทดังกล่าวคือเครื่องยืดตัวยาวข้ามลูกกลิ้ง (ที่รู้จักกันทั่วไปโดยใช้ชื่อทางการค้าว่า, เช่น Assel หรือ Diescher mill), และม้านั่งจับสลากเย็น.

ภาพรวมของสามขั้นตอนของกระบวนการ

การผลิตท่อแบบไม่มีรอยต่อมักจะเริ่มต้นด้วยการรีดร้อนในโรงสีเจาะ. การเจาะเป็นขั้นตอนแรกในการผลิตท่อที่มีผนังคุณภาพสูง. ขั้นตอนนี้มักจะตามมาด้วยกระบวนการยืดหนึ่งหรือหลายขั้นตอน ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพของผนังในขณะเดียวกันก็เพิ่มความยาวท่อด้วย. หลังจากที่ท่อออกจากโรงสีที่ไร้รอยต่อและเย็นตัวลง, สามารถทำได้บนม้านั่งดึงเย็นเป็นขั้นตอนที่สามในการปรับปรุงความทนทานต่อผนัง.

เพียร์ซ มิลล์. ความสนใจส่วนใหญ่เกี่ยวกับคุณภาพของผนังที่ไร้รอยต่อนั้นมุ่งไปที่โรงสีเจาะ. ความสนใจนี้สมเหตุสมผลเพราะโรงสีเจาะมีผลกระทบมากที่สุดต่อความผันแปรของผนัง. ท่อที่ผลิตโดยโรงสีเจาะสามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อ 7 ถึง 10 ความผันแปรของผนังร้อยละ.

แม้ว่าเปลือกที่เจาะอาจมีน้อยกว่า 10 ความผันแปรของผนังร้อยละ, ความผันแปรนี้สำหรับส่วนผนังที่ค่อนข้างหนา. ตัวอย่างเช่น, การได้ค่าความคลาดเคลื่อนของผนัง ±10 เปอร์เซ็นต์ จะทำให้เกิดท่อที่มีช่วงความหนาของผนังเท่ากับ 13.5 มม. (0.531 ใน.) ถึง 16.5 มม. (0.650 ใน.) ขึ้นไปเมื่อสั่งซื้อที่ 15 มม. (0.590 ใน.). อาจจำเป็นต้องมีการประมวลผลเพิ่มเติมโดยเครื่องยืดผมเพื่อความต้องการของลูกค้าที่เข้มงวดมากขึ้น.

เครื่องยืดผม. เครื่องยืดสายหลักห้าประเภทใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตท่อ: โรงสีท่อแมนเดรล, ม้านั่งดัน, โรงสีปลั๊ก, โรงสีลดแรงตึง, และโรงสียืดตัวข้ามกลิ้ง. ห้าสิบปีของการใช้งานในอุตสาหกรรมได้แสดงให้เห็นว่า, ของโรงสียืดเหล่านี้, เครื่องยืดแบบกลิ้งขวางให้การปรับปรุงที่สำคัญที่สุดในความทนทานต่อผนังของท่อที่ผลิตในโรงสีเจาะ. โรงสีเครื่องยืดตัวแบบข้ามเส้นใช้ม้วนงานบน OD และแกนหมุนบน ID (ดู รูป 1).

ม้านั่งดึงเย็น. การวาดภาพบนม้านั่งเป็นวิธีการตกแต่งแบบเย็นที่ช่วยเพิ่มมิติของผนังท่อไร้รอยต่อ. ในกระบวนการจับฉลาก, ขั้นแรกให้เกลียวท่ออย่างหลวม ๆ บนแมนเดรลที่ติดอยู่กับแกน. จากนั้นให้ประกอบคีมจับท่อและดึงผ่านคาร์ไบด์ที่อยู่นิ่งหรือแม่พิมพ์เหล็กกล้าเครื่องมือ. ผลลัพธ์ที่ได้คือหลอดที่ปรับแต่งได้พร้อมการควบคุมมิติที่ดีมาก. ค่าเผื่อ OD ทั่วไปคือ ±0.1 mm (±0.004 นิ้ว), ซึ่งเป็นค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ประมาณหนึ่งในสิบของท่อไร้รอยต่อแบบร้อนสำเร็จรูปทั่วไป.

ประโยชน์เพิ่มเติมจากกระบวนการวาดรวมถึงการตกแต่งพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น, ความสามารถในการให้ค่าความคลาดเคลื่อนของ ID, และปรับปรุงคุณสมบัติทางกล. ท่อ ผลิตด้วยกระบวนการนี้ต้องใช้กระบวนการน้อยที่สุดหรือเพิ่มเติมและถือเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าเพิ่ม.

แนวทางสำหรับการยืดตัวข้ามม้วน

สำหรับการยืดตัวในแนวขวาง, ข้อกำหนดหลักสองประการที่เกี่ยวข้องกับเปลือกที่เจาะแล้ว. เหล่านี้กำลังเติมส่วนสูงโคกถึง 80 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ของการออกแบบและเพิ่มประสิทธิภาพการยึดจับด้านข้างขาเข้า. ข้อกำหนดทั้งสองเกี่ยวข้องกับการออกแบบโรลพาสในโรงสี Assel.3

รูป 2
โคกม้วนอยู่ใกล้ตรงกลางของม้วนงาน. สิ่งสำคัญคือต้องจับคู่ส่วนท่อที่เข้ามาในโรงสีกับคุณสมบัติการออกแบบของม้วนงาน. ได้รับความอนุเคราะห์จาก Copperweld, เชลบี้, โอไฮโอ สหรัฐ.
เติม Hump. Hump ​​เป็นศัพท์ทั่วไปสำหรับบริเวณใกล้ตรงกลางของม้วนงานที่มีโปรไฟล์ที่ยกขึ้น (ดู รูป 2). การเติมโคกเป็นเรื่องของการวัดผนังที่เจาะแล้วเปรียบเทียบกับมิติโคกที่ทราบจากการพิมพ์. โรงสีเจาะจะถูกปรับเพื่อให้ได้ค่าที่เหมาะสม. ตัวอย่างเช่น, ถ้าการออกแบบโคกคือ 8 มม. (0.315 ใน.), เปลือกที่เจาะควรวัด 7 มม. (0.276 ใน.) มากกว่าขนาดลูกค้า (เพราะ 7 มี 90 เปอร์เซ็นต์ของ 8).

ความสัมพันธ์นี้มีความสำคัญในการผลิตท่อผนังบางเนื่องจากความทนทานต่อผนังสำหรับท่อกลเป็นเปอร์เซ็นต์ (ตามมาตรฐาน ASTM A519). ความคลาดเคลื่อนสำหรับท่อผนังที่บางกว่าจะทำได้ยากขึ้นเพราะ, เช่น, 5 เปอร์เซ็นต์ของ 5 มม. (0.197 ใน.) เป็นมิติที่คับแคบกว่า .มาก 5 เปอร์เซ็นต์ของ 10 มม. (0.394 ใน.). ผู้ผลิตท่อต้องเข้าใจว่าถ้าความสามารถของโรงสีเป็น 1 มม. (0.040 ใน.) ของการแปรผันของผนัง, ซึ่งอาจแสดงถึงความคลาดเคลื่อนทางการค้าสำหรับส่วนผนังขนาดกลางได้ครึ่งหนึ่ง (ค่า Cp ของ 2.0) และค่าความคลาดเคลื่อนที่ไม่คลาดเคลื่อนสำหรับส่วนผนังบาง (Cp น้อยกว่า 1.0).

เปลือกจากโรงเจาะเจาะจะต้องลดความหนาของผนังเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเติมความสูงของโคกที่เหมาะสม. สำหรับท่อผนังบางมาก, ผู้ผลิตอาจพบว่าการปรับปรุงคุณภาพในโรงสีโรลลิ่งสอาจทำได้ยากหากไม่สามารถทำได้เพราะเปลือกที่เจาะมีความผันแปรมากเกินไป. สำหรับท่อบางขนาด, ความผันแปรของผนังเป็นเปอร์เซ็นต์อาจเพิ่มขึ้นแทนที่จะลดลงในโรงสีเจาะ. เปอร์เซ็นต์ของการเปลี่ยนแปลงถูกกำหนดโดยการคำนวณอย่างรอบคอบ. แม้ว่าความแปรผันของมิติทั้งหมดจะทำให้ตัวเศษลดลง, ตัวส่วนลดลงในอัตราที่มากขึ้นเนื่องจากท่อจากเครื่องยืดตัวรีดข้ามมี 50 ถึง 75 เปอร์เซ็นต์ความหนาของผนังน้อยกว่าท่อจากโรงสีเจาะ.

Cross-rolling Grip. ข้อกำหนดที่สองคือการรักษาการยึดเกาะที่ดีที่สุดในกระบวนการกลิ้งข้าม. กริปถูกกำหนดให้เป็นจำนวนเกลียวของท่อก่อนถึงแนวกึ่งกลางของโคกในการออกแบบทางผ่านของโรลมิลโรลโรลลิ่งเอเตอร์—ในแง่ง่ายๆ, เปลือกที่เจาะควรสัมผัสกับหน้าม้วนในกระบวนการเพื่อให้ป้อนท่อก่อนที่จะพบโซนงานในส่วนโคก. งานที่ทำในส่วนโคกต้องใช้พลังงานอย่างมาก, มากถึงหลายพันแรงม้า. แรงงานถูกนำไปใช้ในส่วนที่สั้นมาก, โดยปกติ 15 ถึง 25 มม. (น้อยกว่า 1 ใน.) กว้าง. หากจับท่อไม่ถูกวิธี, มันจะหมุนมากกว่าให้อาหาร, หรืออาจป้อนไม่ผ่านโซนงาน, การสร้างความหลากหลาย.

ในกรณีส่วนใหญ่ สภาพที่ดีที่สุดสำหรับเปลือกที่เจาะได้นั้นทำได้โดยการสร้างเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสูงสุดที่จะพอดีกับหน้าม้วนของตัวยืดตัวยาวแบบม้วนขวางได้อย่างเหมาะสม. โดยปกติความสัมพันธ์นี้จะได้รับการแก้ไขโดยการปรับการตั้งค่าโรงสีเจาะเพื่อสร้างขนาดท่อที่ถูกต้อง. แต่ในบางกรณีอาจจำเป็นต้องเพิ่มหรือลดมุมที่แตกต่างกันเล็กน้อยของตัวกัดเกลียวเพื่อให้แน่ใจว่าเปลือกจะพอดีและยึดเกาะได้อย่างเหมาะสม.

การทดลองที่ดำเนินการเกี่ยวกับคุณภาพผนังของท่อที่นำมาโดยตรงจากเครื่องยืดตัวได้ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบว่าท่อมีคุณภาพของผนังที่ดีกว่าหลอดที่ดำเนินการต่อไปโดยเครื่องคัดขนาดหรือเครื่องลดขนาดการยืดตัวหรือไม่. ได้พิจารณาแล้วว่าในกระบวนการลดขนาด, แรงตามยาวและแรงอัดกระทำกับผนังและสามารถเพิ่มการแปรผันของผนังได้. ท่อที่นำมาจากเครื่องรีดเกลียวแบบม้วนขวางโดยตรงมีความหนาสม่ำเสมอของผนังที่เหนือกว่าและคุณภาพพื้นผิวที่ดีขึ้น เนื่องจากท่อไม่สัมผัสกับสภาวะการรีดในเครื่องคัดขนาด. ท่อที่ผ่านโรงคัดขนาด, อย่างไรก็ตาม, สามารถมีความผันแปรของผนังลดลงโดยการวาดเย็นบนม้านั่งวาด.

แนวทางการวาดเย็น

ความสำเร็จในการประมวลผลท่อไร้รอยต่อดึงเย็นขึ้นอยู่กับการรักษาคุณภาพของผนังในระดับสูงจากโรงสีร้อนที่ไร้รอยต่อ และการเลือกเครื่องมือม้านั่งดึงเย็นอย่างเหมาะสม (ชุดแมนเดรลและดาย).

สามประเด็นหลักที่เกี่ยวข้องกับการวาดท่อเจาะคือ:

• จำเป็นต้องมีการลดผนังบางส่วนเพื่อให้แน่ใจว่าแมนเดรลกัดกับผนังเมื่อเริ่มการจับฉลาก จากนั้นจึงจัดวางแมนเดรลอย่างเหมาะสมในตลับลูกปืนดายในระหว่างการจับสลาก. หากผนังที่เข้ามาไม่สม่ำเสมอหรือเบาเกินไป, แมนเดรลจะไม่เข้าสู่ตลับลูกปืน, และท่อที่ได้จะไม่มีความคลาดเคลื่อนที่ดีสำหรับมิติภายนอก, มิติภายใน, และความหนาของผนัง.
• การวาดภาพแบบตั้งโต๊ะถูก จำกัด ไว้ที่สูงสุด 40 เปอร์เซ็นต์การลดพื้นที่. ถ้าผนังที่เข้ามาหนักเกินไป, มันอาจทำให้โลหะล้มเหลวมากกว่าที่จะให้ผลผลิตในระหว่างการวาด, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเกรดเหล็กโลหะผสมชุบแข็ง.
• การวาดเป็นกระบวนการตามยาว. มีศักยภาพจำกัดในการแก้ไขความผันแปรของผนังตามยาวที่รุนแรงเนื่องจากแม่พิมพ์และแมนเดรลลอยได้อิสระและจะเป็นไปตามรูปแบบผนังมากกว่าแก้ไข.

การวาดภาพเย็นสามารถปรับให้เหมาะสมได้โดยการเลือกโปรไฟล์แม่พิมพ์ที่เหมาะสมที่สุด (ดู รูป 3). ไม่มีการออกแบบใดที่ได้ผลดีที่สุดสำหรับท่อไร้ตะเข็บทั้งหมด เนื่องจากการออกแบบขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย, เช่นความหนาของผนัง, เกรดเหล็ก, ข้อกำหนดการลดบัตรผ่าน, และวาดข้อจำกัดของม้านั่ง.

รูป 3
โปรไฟล์การวาดเย็นหลักสามรูปแบบคือรัศมี, ตรง, และเส้นตรง/รัศมีผสม, หรือรวมกัน

สามโปรไฟล์ตายคือ:

• Radius die—ทางเข้าของ die เป็นส่วนโค้งที่ไม่มีมุมแหลมหรือพื้นผิวเรียบ.
• ไดย์ตรง—ทางเข้าของดายมีแบน, พื้นผิวเชิงมุม, โดยทั่วไป 10 ถึง 20 องศาต่อด้าน.
• แม่พิมพ์ผสม—ช่องทางเข้าของแม่พิมพ์จะรวมพื้นผิวเรียบและส่วนผสมรัศมี.

สำหรับแต่ละใบสั่งผลิตที่ออก, แผนภูมิควบคุมทางสถิติหรือวิธีการทดสอบ t ของนักเรียนสามารถทำได้และใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโปรไฟล์แม่พิมพ์และมิติของแม่พิมพ์เป็นบันทึกถาวร.

สำหรับท่อไร้รอยต่อส่วนใหญ่, ดายรัศมีให้คุณภาพของผนังที่ดีที่สุด. เนื่องจากรัศมีดายมีโปรไฟล์ทางเข้าที่ค่อยเป็นค่อยไปและผสมผสานอย่างราบรื่นในส่วนของตลับลูกปืน, การดึงท่อมีความสม่ำเสมอมากขึ้นและส่งผลให้มีมิติที่มีคุณภาพสูงขึ้น. แต่มีข้อเสียของแม่พิมพ์ประเภทนี้: เนื่องจากโปรไฟล์ทางเข้าที่ค่อยเป็นค่อยไป, สามารถลด OD ได้เพียงเล็กน้อยบนหลอด. ต้องปรับแต่งท่อไร้รอยต่อเพื่อใช้แม่พิมพ์ประเภทนี้, เพิ่มค่าใช้จ่ายการเปลี่ยนแปลง.

บรรลุความสม่ำเสมอสม่ำเสมอ

การบรรลุความสอดคล้องต้องวิเคราะห์กระบวนการย้อนหลัง, ตั้งแต่ต้นจนจบ. ความหนาของผนังที่ลูกค้ากำหนดของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปให้มิติสุดท้ายสำหรับท่อที่ประมวลผลโดยแท่นดึง, ซึ่งมัคคุเทศก์ตายและการเลือกแมนเดรล. การเลือกนี้จะกำหนดขนาดท่อที่เหมาะสมจากโรงงานที่ไร้รอยต่อ, ซึ่งกำหนดการตั้งค่าและพารามิเตอร์การทำงานที่เหมาะสม.