ما هي تفاصيل عملية التثقيب الساخنة لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة

تعتبر الأنابيب الفولاذية الكربونية غير الملحومة مكونات أساسية في تصنيع الآلات، وناقل الحركة الهيدروليكي، والآلات الهندسية. تنقسم عمليات الإنتاج بشكل أساسي إلى فئتين: الدرفلة على الساخن والسحب على البارد. من بينها، أصبحت عملية التثقيب بالدرفلة الساخنة، مع مزاياها المتمثلة في كفاءة التشكيل العالية، والقدرة الكبيرة، والتكلفة المنخفضة، والملاءمة لإنتاج غلاف بمواصفات كبيرة، طريقة التشكيل السائدة لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة متوسطة وكبيرة الحجم (القطر الخارجي 80 ~ 200 مم)، وتستخدم على نطاق واسع في سيناريوهات الإنتاج الضخم. تستخدم عملية الثقب المتدحرج على الساخن سبائك مستديرة من الفولاذ الكربوني كمواد خام. بعد تسخينها إلى حالة بلاستيكية في الفرن، تتم معالجة السبائك المستديرة الصلبة إلى أنابيب مجوفة من خلال العمل المنسق للمكونات مثل طاحونة الثقب، ولوحة التوجيه، والشياق، مما يضع الأساس لعمليات التشطيب والمعالجة الحرارية اللاحقة. عملية التثقيب بالدرفلة على الساخن هي مرحلة 'التشكيل' في تشكيل أنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة. تحدد درجة المطابقة لمعلمات العملية الرئيسية بشكل مباشر تجانس سمك الجدار، والاستدارة، وجودة السطح، والبنية المجهرية الداخلية للأنبوب المجوف.

أولاً، ما هو مبدأ عملية التثقيب الساخنة للأنابيب الفولاذية الكربونية غير الملحومة؟

المبدأ الأساسي لتقنية الثقب الساخن للأنابيب الفولاذية الكربونية غير الملحومة هو الاستفادة من خصائص التشوه البلاستيكي للمعادن عند درجات حرارة عالية. من خلال العمل المنسق لفات طاحونة الثقب، وألواح التوجيه، والشياق، يتم دحرجة سبيكة فولاذية مستديرة صلبة تدريجيًا إلى أنبوب مجوف. تنقسم العملية برمتها بشكل أساسي إلى ثلاث مراحل: مرحلة العض، ومرحلة الثقب، ومرحلة التسوية.

1. مرحلة العض: مرحلة العض هي المرحلة الأولية للثقب الساخن. يتم تسخين السبيكة الدائرية المصنوعة من الفولاذ الكربوني إلى حالة بلاستيكية، ويتم إدخالها في مطحنة الثقب. من خلال الاحتكاك الدوراني للفات، يتم عض السبيكة بين اللفات والشياق. عند هذه النقطة، تبدأ السبيكة في تحمل الضغط الشعاعي والتوتر المحوري، ويخضع المعدن السطحي لتشوه بلاستيكي أولي، مما يضع الأساس للثقب اللاحق. الشرط الأساسي لهذه المرحلة هو ضمان العض السلس للسبائك، وتجنب الانزلاق أو الانحراف؛ وإلا فإنه سيؤدي إلى ثقب غريب الأطوار في المراحل اللاحقة.

2. مرحلة الثقب: مرحلة الثقب هي جوهر العملية برمتها. بعد عض السبائك الفولاذية المستديرة، تحت ضغط اللفائف، ودفع الشياق، وتوجيه لوحة التوجيه، يتم ثقب المعدن الداخلي تدريجيًا، وتشكيل أنبوب مجوف. في هذه المرحلة، يكون التشوه البلاستيكي للمعدن أكثر كثافة، مع حدوث التشوه الشعاعي والمحوري في وقت واحد. يتم تقليل سمك الجدار تدريجيًا إلى الحجم المحدد مسبقًا، ويحدد توحيد هذا التشوه بشكل مباشر توحيد سمك الجدار واستدارة الأنبوب المجوف.

3. مرحلة التحجيم: مرحلة التحجيم هي المرحلة النهائية من عملية الثقب. بعد مرحلة الثقب، يدخل الأنبوب المجوف إلى قسم التحجيم. من خلال المزيد من الضغط والتشذيب بواسطة بكرات التحجيم، يتم تصحيح سمك الجدار والانحرافات الدائرية للأنبوب المجوف، ويتم تكرير الحبوب المعدنية، وتحسين جودة السطح، مما يضمن أن دقة الأبعاد وجودة سطح الأنبوب المجوف تلبي متطلبات المعالجة اللاحقة.

ثانيًا، ما هي تأثيرات المعلمات الرئيسية في عملية التثقيب الساخنة للأنابيب الفولاذية الكربونية غير الملحومة على جودة المنتج؟

باستخدام الأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ الكربوني 20# و45# كأشياء بحثية، والجمع بين ممارسات الإنتاج، تحلل هذه الورقة آلية تأثير المعلمات الأربعة الرئيسية - درجة حرارة التسخين، وسرعة الثقب، وتمديد الشياق، وتباعد لوحة التوجيه - على جودة المنتج، وتوضح نطاق التحكم المعقول لكل معلمة، وتوفر أساسًا نظريًا لتحسين المعلمة اللاحقة.

1. تأثير درجة حرارة التسخين: درجة حرارة التسخين هي المعلمة الأساسية في عملية التثقيب الساخنة، حيث تحدد بشكل مباشر اللدونة ومقاومة التشوه والبنية المجهرية المعدنية للفولاذ الكربوني، ولها التأثير الأكثر أهمية على جودة المنتج. تزداد مرونة الفولاذ الكربوني مع زيادة درجة حرارة التسخين، بينما تقل مقاومته للتشوه. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة بشكل مفرط إلى عيوب مختلفة في الجودة. عندما تكون درجة حرارة التسخين منخفضة جدًا، فإن الفولاذ الكربوني يفتقر إلى اللدونة الكافية ولديه مقاومة عالية للتشوه، مما يجعل تشوه المعدن صعبًا أثناء الثقب. يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشاكل مثل الانزلاق أثناء الإدخال وقوة الثقب المفرطة، مما يؤدي إلى عيوب في الأنبوب المجوف، بما في ذلك سمك الجدار غير المتساوي، والانحراف المركزي، وخدوش السطح. في الوقت نفسه، يكون تركيز الإجهاد كبيرًا أثناء التشوه، مما يؤدي بسهولة إلى حدوث تشققات سطحية، خاصة في الفولاذ الكربوني المتوسط ​​45#، والذي يحتوي على محتوى كربون أعلى ولدونة أقل نسبيًا؛ يزداد حدوث عيوب الشقوق بشكل ملحوظ أثناء الثقب في درجات الحرارة المنخفضة. عندما تكون درجة حرارة التسخين مرتفعة جدًا، سوف يسخن الفولاذ الكربوني ويحترق، مما يتسبب في خشونة حبيبات المعدن بسرعة، مما يؤدي إلى انخفاض الخواص الميكانيكية للأنبوب المجوف (انخفاض القوة والصلابة، وضعف الصلابة). وفي الوقت نفسه، فإن درجات الحرارة المرتفعة بشكل مفرط سوف تسرع عملية الأكسدة على سطح المعدن، وتشكل مقياس أكسيد سميك. سيؤدي تقشير هذا المقياس إلى حدوث عيوب مثل الحفر والحفر على سطح الأنبوب المجوف، وفي الحالات الشديدة، الشقوق السطحية. علاوة على ذلك، سيؤدي ارتفاع درجة الحرارة أيضًا إلى هيكل معدني داخلي فضفاض وعيوب في التصفيح، مما يؤثر على قدرة تحمل الأنبوب.

2. تأثير سرعة الثقب: تشير سرعة الثقب إلى السرعة الخطية للفات، والتي تحدد بشكل مباشر سرعة التشوه وكفاءة الثقب للمعدن، مما يؤثر على توحيد تشوه المعدن وحالة الضغط. ستؤدي سرعات الثقب السريعة جدًا أو البطيئة جدًا إلى تشوه المعدن بشكل غير متساوٍ وتسبب عيوبًا في الجودة. عندما تكون سرعة الثقب بطيئة جدًا، يظل المعدن في منطقة الثقب لفترة طويلة جدًا، ويخضع لدورات ضغط مفرطة، مما يؤدي إلى تشوه مفرط موضعي وعيوب مثل سمك الجدار الرقيق وخدوش السطح. في الوقت نفسه، يؤدي وقت المكوث الطويل إلى تفاقم أكسدة السطح، مما يتسبب في التصاق مقياس الأكسيد بسطح الأنبوب المجوف ويؤثر على جودة السطح. علاوة على ذلك، فإن سرعات الثقب البطيئة بشكل مفرط تقلل من كفاءة الإنتاج وتزيد من تكاليف الإنتاج. عندما تكون سرعة الثقب سريعة جدًا، يتشوه المعدن بسرعة كبيرة، مما يمنع تشوه البلاستيك بشكل كافٍ ويسبب تركيز الضغط الداخلي، مما قد يؤدي بسهولة إلى تشققات سطحية وطيات داخلية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للسرعات المفرطة أن تسبب عضًا غير مستقر، مما يؤدي إلى الانحراف والانحراف، مما يؤثر على تجانس سمك الجدار واستدارة الأنبوب المجوف. علاوة على ذلك، فإن سرعات الثقب السريعة للغاية تعمل أيضًا على تسريع تآكل الشياق، مما يؤدي إلى تقصير عمر الشياق والتأثير بشكل غير مباشر على جودة المنتج.

3. تأثير امتداد الشياق الأمامي: يشير امتداد الشياق الأمامي إلى الإزاحة بين رأس الشياق وخط مركز اللفة. إنه يحدد بشكل مباشر موضع الاختراق وحالة الضغط للمعدن أثناء الثقب، وله التأثير الأكثر أهمية على توحيد سمك الجدار وعيوب الانحراف في الأنبوب المجوف. سيؤدي تمديد الشياق المفرط أو غير الكافي إلى ضغط غير متساوٍ على المعدن، مما يسبب عيوبًا مثل الانحراف المركزي وانحراف سمك الجدار. إذا كان امتداد الشياق صغيرًا جدًا، فإن قوة الدفع على المعدن تكون غير كافية، مما يؤدي إلى اختراق المعدن بعيدًا للخلف. أثناء الثقب، يتعرض المعدن لتشوه شعاعي مفرط وتشوه محوري غير كافٍ، مما يؤدي إلى أنبوب شعري مجوف أكثر سمكًا مع جدار داخلي خشن وميل إلى عيوب الطي الداخلي. وفي الوقت نفسه، يمكن أن تؤدي قوة الدفع غير الكافية إلى عض غير مستقر، مما يؤدي إلى الانحراف وتفاقم الانحراف. إذا كان امتداد الشياق كبيرًا جدًا، فإن قوة الدفع على المعدن تكون مفرطة، مما يؤدي إلى اختراق المعدن إلى الأمام كثيرًا. أثناء الثقب، يتعرض المعدن لتشوه محوري مفرط وتشوه شعاعي غير كافي، مما يؤدي إلى أنبوب شعري مجوف أرق مع ضعف تجانس سمك الجدار وميل للطي الخارجي والشقوق السطحية. علاوة على ذلك، فإن قوة الدفع المفرطة ستؤدي إلى تسريع تآكل الشياق وقد تؤدي إلى تلف الشياق، مما يؤدي إلى مقاطعة عملية الإنتاج.

4. تأثير تباعد لوحة التوجيه: يشير تباعد لوحة التوجيه إلى المسافة بين لوحة التوجيه والبكرات. وتتمثل وظيفتها في توجيه ووضع السبيكة الفولاذية المستديرة والأنبوب المجوف، مما يضمن الاستقرار أثناء تشوه المعدن ومنع المشاكل مثل الانحراف والانحراف. إنه يؤثر بشكل مباشر على الاستدارة وتوحيد سمك الجدار للأنبوب المجوف. سيؤثر التباعد المفرط أو غير الكافي للوحة التوجيه على التأثير التوجيهي ويسبب عيوبًا في الجودة. إذا كانت المسافة بين لوحة التوجيه صغيرة جدًا، فإن قوة البثق المفرطة على المعدن ستؤدي إلى عيوب مثل الخدوش والسحجات على سطح الأنبوب المجوف. في نفس الوقت، قوة البثق المفرطة سوف تسبب أيضًا تشوهًا غير متساوٍ للمعادن، مما يؤدي إلى انحرافات في سمك الجدار واستدارة غير قابلة للتسامح. علاوة على ذلك، فإن المسافة الصغيرة جدًا بين لوحة التوجيه ستزيد من مقاومة حركة المعدن، وتسرع من تآكل البكرات وألواح التوجيه، وتؤثر على استقرار الإنتاج. عندما تكون المسافة بين لوحات التوجيه كبيرة جدًا، تضعف وظائف التوجيه وتحديد المواقع الخاصة بها. يمكن أن يؤدي هذا إلى مشاكل مثل اختلال المحاذاة وتذبذب السبائك الفولاذية المستديرة والأنبوب المجوف أثناء عملية الثقب، مما يؤدي إلى عيوب مثل الانحراف وعدم تساوي سمك الجدار في الأنبوب المجوف. علاوة على ذلك، تؤدي المسافات الكبيرة جدًا إلى عدم وجود قيود أثناء تشوه المعدن، مما يسبب عيوب السطح مثل النتوءات والانخفاضات الموضعية، مما يؤثر على جودة السطح.

ثالثًا، التدابير الوقائية لعملية التثقيب المحسنة للأنابيب الفولاذية الكربونية غير الملحومة:

(1) تعزيز التحكم في درجة حرارة التسخين: اعتماد نظام ذكي للتحكم في درجة الحرارة لمراقبة درجة حرارة الفرن في الوقت الحقيقي، مما يضمن أن تكون تقلبات درجة الحرارة ±±10°C. قم بمعايرة معدات التحكم في درجة الحرارة بانتظام لتجنب انحرافات درجة الحرارة.

(2) تحسين التحكم في سرعة الثقب: اعتماد نظام تحكم رقمي لضبط السرعة الخطية للفة بدقة، والحفاظ على استقرار السرعة وتجنب التقلبات.

(3) تعزيز صيانة الشياق ولوحة التوجيه: تحقق بانتظام من امتداد الشياق وتباعد لوحة التوجيه، واضبط الانحرافات على الفور، واستبدل الشياق البالية وألواح التوجيه بانتظام لضمان التوجيه وتحديد المواقع بدقة.

(4) إنشاء دفتر أستاذ لتسجيل مجموعات المعلمات المثالية لدرجات ومواصفات الفولاذ المختلفة. قم بتحليل بيانات الإنتاج بانتظام وضبط المعلمات حسب الحاجة بناءً على التغييرات في جودة المواد الخام وحالة المعدات.

(5) تعزيز تدريب المشغلين: تحسين الكفاءة المهنية للمشغلين والتأكد من أنهم يعملون بدقة وفقًا للمعايير المحسنة لتجنب الأخطاء البشرية.

رابعا، الاستنتاج.

تؤثر المعلمات الأربعة الرئيسية لعملية التثقيب الساخنة - درجة حرارة التسخين، وسرعة الثقب، وتمديد الشياق، وتباعد لوحة التوجيه - بشكل كبير على جودة أنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة. وهذه المعلمات مترابطة ومقيدة بشكل متبادل؛ ولذلك، يعد تحديد مجموعة معقولة من المعلمات أمرًا بالغ الأهمية لتحسين جودة المنتج وتقليل معدلات العيوب. إن عملية التثقيب المحسنة للدرفلة على الساخن مستهدفة للغاية ومجدية، ومناسبة للإنتاج الضخم لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة متوسطة إلى كبيرة الحجم، ويمكن أن توفر الدعم النظري والمرجع العملي للمؤسسات. في المستقبل، من خلال الجمع بين تكنولوجيا المحاكاة الرقمية وتكنولوجيا الكشف الذكي، يمكن تحسين معلمات العملية بشكل أكبر لمحاكاة أنماط تشوه المعدن أثناء الثقب وتحقيق التحكم الذكي في المعلمات. في الوقت نفسه، من خلال دمج تكنولوجيا معالجة الأسطح لتقليل أكسدة سطح المعدن، يمكن تحسين جودة المنتج بشكل أكبر، مما يدفع صناعة الأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ الكربوني نحو التحسين والكفاءة.