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L'essentiel sur le formage des tubes : Classifications et aperçu des matériaux

Dernière mise à jour :
2 mai 2024
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Table des matières

Par rapport aux matériaux en acier massif tels que les tubes en acier et l'acier rond, à résistance égale à la flexion et à la torsion, il est plus léger, ce qui en fait un acier profilé économique. En outre, la fabrication de pièces en forme d'anneau avec des tubes en acier peut améliorer l'utilisation des matériaux, simplifier les processus de fabrication et économiser des matériaux et du temps de traitement, comme les anneaux de roulement, les manchons de vérin, etc. qui sont maintenant largement fabriqués avec des tubes en acier.

Les tubes d'acier sont également des matériaux indispensables pour diverses armes conventionnelles, telles que les canons de fusils et de canons, qui sont fabriqués à partir de tubes d'acier. Par conséquent, les pièces de formage de tuyaux sont de plus en plus utilisées dans certains composants de la structure du cadre des machines agricoles, des machines de construction, de l'industrie automobile et des produits de l'industrie de la défense nationale.

I. Classification des pièces de formage du matériau des tuyaux

Il existe de nombreux types de raccords de tuyauterie, et les méthodes de classification courantes sont les suivantes.

1. Classés par méthode de production

(1) Tube sans soudure

Un tuyau sans soudure est un type de matériau en acier long avec une section creuse et sans soudure autour du périmètre. Les tubes en acier ont une section creuse et sont largement utilisés comme pipelines pour le transport de fluides, tels que les pipelines pour le transport de pétrole, de gaz naturel, de gaz, d'eau, et de certains matériaux solides, etc.

En fonction des différentes conceptions et utilisations, les tubes en acier sans soudure utilisés dans les machines agricoles comprennent généralement des tubes structurels en acier sans soudure (GB/T8162-2008), des tubes de précision en acier sans soudure étirés ou laminés à froid (GB3639-2009) et des tubes en acier sans soudure de forme spéciale.

Les tubes en acier sans soudure sont utilisés pour les structures générales et les structures mécaniques. Les tubes en acier de précision sans soudure, étirés ou laminés à froid, sont utilisés pour les structures mécaniques et les équipements hydrauliques avec une grande précision dimensionnelle et une bonne surface lisse. Les tubes en acier sans soudure de forme spéciale désignent les tubes en acier sans soudure ayant d'autres formes de section que les tubes ronds.

En fonction des différentes dimensions des sections transversales des tubes en acier, on distingue les tubes en acier sans soudure de forme spéciale à épaisseur de paroi égale (code D), les tubes en acier sans soudure de forme spéciale à épaisseur de paroi inégale (code BD) et les tubes en acier sans soudure de forme spéciale à diamètre variable (code BJ). Les tubes en acier sans soudure de forme spéciale sont largement utilisés dans diverses pièces structurelles, outils et pièces mécaniques. Par rapport aux tubes ronds, les tubes de forme spéciale ont généralement des moments d'inertie et des modules de section plus importants, une plus grande résistance à la flexion et à la torsion, ce qui permet de réduire considérablement le poids de la structure et d'économiser de l'acier.

(2) Tube soudé

Le tube d'acier soudé, également connu sous le nom de tube soudé, est un tube d'acier fabriqué par soudage après que la plaque d'acier ou la bande d'acier a été laminée et formée. Le processus de production du tube d'acier soudé est simple, avec une efficacité de production élevée, de nombreuses variétés et spécifications, et moins d'investissement en équipement, mais sa résistance est généralement inférieure à celle des tubes d'acier sans soudure.

Depuis les années 1930, avec le développement rapide de la production de bandes de haute qualité par laminage continu et les progrès de la technologie de soudage et d'inspection, la qualité des soudures s'est continuellement améliorée, les variétés et les spécifications des tubes d'acier soudés ont augmenté, et ils ont remplacé les tubes d'acier sans soudure dans de plus en plus de domaines.

1) En fonction du processus, on distingue les tuyaux soudés à l'arc, les tuyaux soudés par résistance (haute fréquence, basse fréquence), les tuyaux soudés au gaz et les tuyaux soudés au four.

2) En fonction du cordon de soudure, on distingue les tuyaux soudés à cordon droit et les tuyaux soudés en spirale.

Le processus de production des tubes soudés à joint droit est simple, avec une efficacité de production élevée, un faible coût et un développement rapide. La résistance des tubes soudés en spirale est généralement plus élevée que celle des tubes soudés à joint droit, ce qui permet de produire des tubes soudés de plus grand diamètre avec des billettes plus étroites, ainsi que des tubes soudés de diamètres différents avec des billettes de même largeur.

2. Classification selon la forme de la section transversale

Toutefois, par rapport aux tubes à soudure droite de même longueur, la longueur de soudure augmente de 301 à 1001 TTP3T, et la vitesse de production est plus faible. Par conséquent, les tuyaux soudés de petit diamètre utilisent principalement le soudage à la molette, tandis que les tuyaux soudés de grand diamètre utilisent principalement le soudage en spirale.

Les tubes d'acier peuvent être divisés en tubes d'acier à section simple et en tubes d'acier à section complexe en fonction des différentes formes de section.

(1) Tube d'acier à section simple

Les tubes d'acier à section transversale simple comprennent les tubes d'acier ronds, les tubes d'acier carrés, les tubes d'acier elliptiques, les tubes d'acier triangulaires, les tubes d'acier hexagonaux, les tubes d'acier diamantés, les tubes d'acier octogonaux, les tubes d'acier semi-circulaires et d'autres tubes d'acier façonnés. Les figures 4 à 6 illustrent les formes de section transversale les plus courantes.

Figure 4-6 Formes de la section transversale des tuyaux
Figure 4-6 Formes de la section transversale des tuyaux

Parce qu'à circonférence égale, la surface circulaire est la plus grande, l'utilisation de tubes ronds permet de transporter plus de fluide. En outre, la section circulaire est plus uniformément sollicitée lorsqu'elle est soumise à une pression radiale interne ou externe, c'est pourquoi la grande majorité des tuyaux en acier sont des tuyaux ronds.

Toutefois, les tubes circulaires présentent également certaines limites, telles que la résistance à la flexion des tubes circulaires en cas de flexion plane, qui n'est pas aussi forte que celle des tubes carrés et rectangulaires, lesquels sont souvent utilisés dans les châssis de machines agricoles, les meubles en bois et en acier, etc. En fonction des différentes utilisations, d'autres formes de section transversale de tubes en acier de forme spéciale sont également nécessaires.

(2) Tube en acier à section complexe

Les tubes d'acier à section complexe comprennent les tubes d'acier hexagonaux inégaux, les tubes d'acier en forme de prune à cinq pétales, les tubes d'acier doublement convexes, les tubes d'acier doublement concaves, les tubes d'acier en forme de graine, les tubes d'acier coniques, les tubes d'acier ondulés, les tubes d'acier en forme de coquille, et d'autres tubes d'acier façonnés.

3. Classés selon l'épaisseur de la paroi

Les matériaux des tuyaux peuvent être divisés en tuyaux d'acier à paroi mince et en tuyaux d'acier à paroi épaisse en fonction des différentes épaisseurs de paroi. Pour les raccords de tuyauterie des machines agricoles, ceux dont l'épaisseur est ≤2 mm sont appelés raccords à paroi mince, et ceux dont l'épaisseur est comprise entre 2 et 6 mm sont appelés raccords à paroi épaisse.

4. Classés par utilisation

Les matériaux des tuyaux peuvent être divisés en tuyaux pour les pipelines, tuyaux pour les équipements thermiques, tuyaux pour l'industrie des machines, tuyaux pour le forage géologique du pétrole, tuyaux pour les conteneurs, tuyaux pour l'industrie chimique, tuyaux pour des usages spéciaux, etc. en fonction des différentes utilisations.

5. Classés par matière

Les matériaux des tuyaux peuvent être divisés en raccords en acier moulé, raccords en fonte, raccords en acier inoxydable, raccords en plastique, raccords en PVC, raccords en caoutchouc, raccords en graphite, etc. en fonction des différents matériaux des raccords.

II. Exigences techniques relatives aux matériaux pour les pièces formées

Pour garantir la qualité du formage des raccords de tuyauterie, les pièces de cintrage doivent répondre à certaines exigences en matière de propriétés mécaniques et de précision dimensionnelle du matériau du tuyau. Des équipements et des pièces différents ont des exigences différentes en ce qui concerne les matériaux des tuyaux. Ce qui suit est une explication des exigences techniques pour les matériaux de formage, basée sur la situation réelle du cintrage des tuyaux à China YTO Group Corporation (ci-après dénommée YTO Company).

L'équipement de cintrage utilisé par l'entreprise YTO est une cintreuse à commande numérique automatique CNC. Pour que la cintreuse à commande numérique automatique puisse produire normalement, réduire l'incohérence des raccords de tuyauterie causée par des facteurs tels que le retour élastique du cintrage et réduire la quantité de travaux de correction ultérieurs, les normes d'approvisionnement internes utilisées par l'entreprise ont été déterminées sur la base de la norme nationale pour l'acier de construction formé à froid. C'est ce qu'on appelle l'approvisionnement en tubes de précision. Les exigences spécifiques sont les suivantes :

1) La composition chimique et les propriétés mécaniques de l'acier de construction au carbone doivent être conformes aux dispositions de la norme GB/T700-2006 ; la composition chimique et les propriétés mécaniques de l'acier de construction faiblement allié doivent être conformes à la norme GB/T1591-2008. Les principales propriétés mécaniques des matériaux couramment utilisés pour les tubes de précision sont indiquées dans le tableau 4-1.

Tableau 4-1 Principales propriétés mécaniques des matériaux couramment utilisés pour les tubes de précision

Qualité du matériauRésistance à la traction R m / (N/mm²)Limite d'élasticité σ s / (N/mm²)Élongation δ/%
Q215335~450215~340≥31
Q235375~500235~375≥26
Q255410~550255~415≥24
Q275490~630275~475≥20
Q345470 ~630345~475≥21
Q390490~650390 ~ 490≥19
Q420520~680420~510≥18
Q460550~720460~540≥17

Note : Par rapport aux normes GB/T700-2006 et GB/T1591-2008, les propriétés mécaniques des tubes de précision ont augmenté la spécification de la limite supérieure de la limite d'élasticité du matériau.

2) L'écart admissible des dimensions extérieures des profilés creux formés à froid couramment utilisés et la quantité de fluctuation des dimensions extérieures des lots sont indiqués dans le tableau 4-2.

Tableau 4-2 Écart admissible des dimensions extérieures et quantité de fluctuation des dimensions extérieures des lots pour les profilés creux en acier formés à froid couramment utilisés

ProjetDimensions et tolérances /mm
Longueur de l'arête20304050607080
Écart admissible±0.2±0.2±0. 25±0.25±0.25±0.3±0.3
Fluctuation de la taille des lots0.20.20.250. 250.250.30.3
Longueur de l'arête90100110120130--
Écart admissible±0.3±0.4±0.4±0. 4±0. 45--
Fluctuation de la taille des lots0.30.40.40.40.45--

Note : Par rapport aux normes GB/T6728-2002 et GB/T6725-2008, les dimensions extérieures des tubes de précision ont amélioré la précision dimensionnelle des écarts admissibles et augmenté les exigences de tolérance pour les fluctuations de la taille des lots.

3) L'écart admissible pour les dimensions de l'épaisseur de la paroi des tubes de précision est indiqué dans le tableau 4-3.

Tableau 4-3 Écart admissible pour les dimensions de l'épaisseur de paroi des tubes de précision

ProjetDimensions et précision /mm
Épaisseur de la paroi t23456
Écart admissible±0.1±0.1±0.15±0.15±0.2

4) L'angle admissible entre les plans adjacents des tubes creux de précision rectangulaires et carrés est de 90°±45'.

5) Pour la planéité de la section transversale des tubes de précision, la convexité est principalement autorisée, la convexité étant inférieure à 0,6% de la longueur du côté ; s'il y a concavité, la concavité ne doit pas dépasser 0,5% de la longueur du côté, et pour les longueurs de côté supérieures à 100 mm, la concavité minimale est de 0,4 mm.

6) La courbure par mètre des tubes de précision doit être inférieure à 1 mm et la courbure totale doit être inférieure à 0,15% de la longueur totale.

7) La déviation de la position du cordon de soudure a (voir figure 4-7) dans les tubes soudés avec précision doit être inférieure à 6 mm.

Figure 4-7 Dimensions du cordon de soudure dans les tubes soudés de précision
Figure 4-7 Dimensions du cordon de soudure dans les tubes soudés de précision

8) La hauteur intérieure h du cordon de soudure dans les tubes soudés de précision (voir figure 4-7) est spécifiée dans le tableau 4-4.

Tableau 4-4 Hauteur intérieure du cordon de soudure dans les tubes soudés de précision

ProjetDimensions et précision /mm
Épaisseur de la paroi tt≤44<t<8t≥8
Hauteur h≤2mm≤4mm≤5mm

9) Les tubes d'acier doivent être marqués de la catégorie d'acier et du code standard, et la qualité des tubes d'acier doit répondre aux exigences des normes techniques correspondantes pour les tubes d'acier.

Les matériaux des tuyaux en acier doivent être acceptés conformément au certificat de qualité ou au certificat d'assurance qualité. Le certificat de qualité ou d'assurance qualité doit indiquer la nuance d'acier, la composition chimique et les propriétés mécaniques.

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