Elementi essenziali per la formatura dei tubi: Classificazioni e approfondimenti sui materiali

Rispetto ai materiali in acciaio pieno, come i tubi in acciaio e l'acciaio tondo, a parità di resistenza alla flessione e alla torsione, ha un peso inferiore, il che lo rende un acciaio di sezione economico. Inoltre, la produzione di parti ad anello con tubi in acciaio può migliorare l'utilizzo del materiale, semplificare i processi di produzione e risparmiare materiali e tempi di lavorazione, come ad esempio gli anelli per cuscinetti volventi, i manicotti per martinetti, ecc.

I tubi d'acciaio sono anche materiali indispensabili per varie armi convenzionali, come le canne dei fucili e dei cannoni, che sono fatte di tubi d'acciaio. Pertanto, le parti di formatura dei tubi sono sempre più utilizzate in alcuni componenti della struttura delle macchine agricole, delle macchine da costruzione, dell'industria automobilistica e dei prodotti dell'industria della difesa nazionale.

I. Classificazione delle parti di formatura del materiale per tubi

Esistono molti tipi di raccordi per tubi e i metodi di classificazione comuni sono i seguenti.

1. Classificato per metodo di produzione

(1) Tubo senza saldatura

Il tubo senza saldatura è un tipo di materiale in acciaio lungo con una sezione cava e senza giunture lungo il perimetro. I tubi in acciaio hanno una sezione cava e sono ampiamente utilizzati come condutture per il trasporto di fluidi, ad esempio per il trasporto di petrolio, gas naturale, gas, acqua e alcuni materiali solidi, ecc.

A seconda dei diversi progetti e utilizzi, i tubi in acciaio senza saldatura utilizzati nelle macchine agricole comprendono generalmente tubi in acciaio senza saldatura strutturali (GB/T8162-2008), tubi in acciaio senza saldatura di precisione trafilati o laminati a freddo (GB3639-2009) e tubi in acciaio senza saldatura di forma speciale.

I tubi in acciaio senza saldatura sono utilizzati per strutture generali e strutture meccaniche. I tubi in acciaio senza saldatura di precisione trafilati o laminati a freddo sono utilizzati per strutture meccaniche e apparecchiature idrauliche con elevata precisione dimensionale e buona levigatezza superficiale. I tubi in acciaio senza saldatura di forma speciale si riferiscono a tubi in acciaio senza saldatura di altre forme sezionali oltre ai tubi tondi.

In base alle diverse dimensioni delle sezioni trasversali dei tubi d'acciaio, essi possono essere suddivisi in tubi d'acciaio speciali senza saldatura di uguale spessore (codice D), tubi d'acciaio speciali senza saldatura di uguale spessore (codice BD) e tubi d'acciaio speciali senza saldatura di diametro variabile (codice BJ). I tubi in acciaio speciale senza saldatura sono ampiamente utilizzati in varie parti strutturali, utensili e parti meccaniche. Rispetto ai tubi rotondi, i tubi di forma speciale hanno generalmente momenti d'inerzia e moduli di sezione maggiori, una maggiore resistenza alla flessione e alla torsione, possono ridurre significativamente il peso strutturale e risparmiare acciaio.

(2) Tubo saldato

Il tubo d'acciaio saldato, noto anche come tubo saldato, è un tubo d'acciaio realizzato mediante saldatura dopo che la lamiera o il nastro d'acciaio sono stati laminati e formati. Il processo di produzione dei tubi d'acciaio saldati è semplice, con un'elevata efficienza produttiva, molte varietà e specifiche e un minore investimento in attrezzature, ma la loro resistenza è generalmente inferiore a quella dei tubi d'acciaio senza saldatura.

Dagli anni '30, con il rapido sviluppo della produzione di nastri di alta qualità a laminazione continua e il progresso della tecnologia di saldatura e ispezione, la qualità delle saldature è stata costantemente migliorata, le varietà e le specifiche dei tubi di acciaio saldati sono aumentate e hanno sostituito i tubi di acciaio senza saldatura in un numero sempre maggiore di settori.

1) In base al processo, può essere suddiviso in tubo saldato ad arco, tubo saldato a resistenza (alta frequenza, bassa frequenza), tubo saldato a gas e tubo saldato in forno.

2) In base al cordone di saldatura, può essere suddiviso in tubo saldato con cordone dritto e tubo saldato a spirale.

Il processo di produzione dei tubi saldati a cordone liscio è semplice, con un'elevata efficienza produttiva, un basso costo e un rapido sviluppo. La resistenza dei tubi saldati a spirale è generalmente superiore a quella dei tubi saldati a cordone diritto, che possono produrre tubi saldati di diametro maggiore con billette più strette e possono anche produrre tubi saldati di diametro diverso con billette della stessa larghezza.

2. Classificati in base alla forma della sezione trasversale

Tuttavia, rispetto ai tubi con cucitura diritta della stessa lunghezza, la lunghezza di saldatura aumenta da 30% a 100% e la velocità di produzione è inferiore. Pertanto, i tubi saldati con diametri più piccoli utilizzano per lo più la saldatura a cordone diritto, mentre i tubi saldati di grande diametro utilizzano per lo più la saldatura a spirale.

I tubi in acciaio possono essere suddivisi in tubi in acciaio a sezione semplice e tubi in acciaio a sezione complessa in base alle diverse forme di sezione.

(1) Tubo in acciaio a sezione semplice

I tubi in acciaio a sezione semplice comprendono tubi in acciaio rotondi, tubi in acciaio quadrati, tubi in acciaio ellittici, tubi in acciaio triangolari, tubi in acciaio esagonali, tubi in acciaio a diamante, tubi in acciaio ottagonali, tubi in acciaio semicircolari e altri tubi in acciaio sagomati. Le figure 4-6 mostrano le forme comuni delle sezioni trasversali dei tubi.

Poiché, a parità di circonferenza, l'area circolare è la più grande, l'utilizzo di tubi rotondi consente di trasportare più fluidi. Inoltre, la sezione trasversale circolare è sollecitata in modo più uniforme quando è sottoposta a una pressione radiale interna o esterna, pertanto la stragrande maggioranza dei tubi in acciaio è costituita da tubi rotondi.

Tuttavia, i tubi circolari hanno anche alcune limitazioni: in condizioni di flessione piana, i tubi circolari non hanno la stessa resistenza alla flessione dei tubi quadrati e rettangolari, che sono spesso utilizzati nei telai delle macchine agricole, nei mobili in acciaio-legno, ecc. In base ai diversi utilizzi, sono necessarie anche altre forme di sezione trasversale di tubi in acciaio di forma speciale.

(2) Tubo in acciaio a sezione complessa

I tubi d'acciaio a sezione complessa comprendono tubi d'acciaio esagonali disuguali, tubi d'acciaio a forma di prugna a cinque petali, tubi d'acciaio a doppia convessità, tubi d'acciaio a doppia concavità, tubi d'acciaio a forma di seme, tubi d'acciaio conici, tubi d'acciaio ondulati, tubi d'acciaio a guscio e altri tubi d'acciaio sagomati.

3. Classificati in base allo spessore delle pareti

I materiali dei tubi possono essere suddivisi in tubi di acciaio a parete sottile e tubi di acciaio a parete spessa in base ai diversi spessori delle pareti. Per i raccordi delle macchine agricole, quelli con uno spessore ≤2 mm sono definiti raccordi a parete sottile, mentre quelli con uno spessore di 2~6 mm sono definiti raccordi a parete spessa.

4. Classificato per uso

I materiali dei tubi possono essere suddivisi in tubi per condutture, tubi per impianti termici, tubi per l'industria meccanica, tubi per la perforazione geologica del petrolio, tubi per contenitori, tubi per l'industria chimica, tubi per scopi speciali, ecc.

5. Classificato per materiale

I materiali dei tubi possono essere suddivisi in raccordi in acciaio fuso, raccordi in ghisa, raccordi in acciaio inossidabile, raccordi in plastica, raccordi in PVC, raccordi in gomma, raccordi in grafite, ecc.

II. Requisiti tecnici dei materiali per i pezzi formati

Per garantire la qualità di formatura dei raccordi per tubi, parti di piegatura hanno determinati requisiti per le proprietà meccaniche e l'accuratezza dimensionale del materiale del tubo. Attrezzature e parti diverse hanno requisiti diversi per i materiali dei tubi. Di seguito vengono illustrati i requisiti tecnici dei materiali di formatura sulla base della situazione reale della piegatura dei tubi presso la China YTO Group Corporation (di seguito denominata YTO Company).

L'apparecchiatura di piegatura utilizzata da YTO Company è una piegatrice automatica a controllo numerico CNC. Affinché la piegatrice automatica a controllo numerico sia in grado di produrre normalmente, di ridurre l'incoerenza dei raccordi per tubi causata da fattori quali il ritorno elastico di piegatura e di ridurre la quantità di lavori di correzione successivi, gli standard interni di approvvigionamento utilizzati dall'azienda sono stati determinati in base allo standard nazionale per l'acciaio strutturale formato a freddo. Si tratta del cosiddetto approvvigionamento di precisione dei tubi. I requisiti specifici sono i seguenti:

1) La composizione chimica e le proprietà meccaniche dell'acciaio strutturale al carbonio devono essere conformi alle disposizioni di GB/T700-2006; la composizione chimica e le proprietà meccaniche dell'acciaio strutturale a bassa lega devono essere conformi a GB/T1591-2008. Le principali proprietà meccaniche dei materiali per tubi di precisione comunemente utilizzati sono riportate nella Tabella 4-1.

Tabella 4-1 Principali proprietà meccaniche dei materiali per tubi di precisione comunemente utilizzati

Nota: rispetto a GB/T700-2006 e GB/T1591-2008, le proprietà meccaniche dei tubi di precisione hanno aumentato le specifiche per il limite superiore del carico di snervamento del materiale.

2) La deviazione consentita delle dimensioni esterne degli acciai a sezione cava formati a freddo comunemente utilizzati e la quantità di fluttuazione delle dimensioni esterne dei lotti sono riportate nella Tabella 4-2.

Tabella 4-2 Deviazione consentita delle dimensioni esterne e quantità di fluttuazione delle dimensioni esterne dei lotti per i profilati cavi comunemente usati a freddo

Nota: rispetto a GB/T6728-2002 e GB/T6725-2008, le dimensioni esterne dei tubi di precisione hanno migliorato l'accuratezza dimensionale delle deviazioni ammissibili e aumentato i requisiti di tolleranza per le fluttuazioni delle dimensioni del lotto.

3) Lo scostamento consentito per le dimensioni dello spessore delle pareti dei tubi di precisione è indicato nella Tabella 4-3.

Tabella 4-3 Deviazione consentita per le dimensioni dello spessore della parete dei tubi di precisione

4) L'angolo consentito tra i piani adiacenti degli acciai per tubi cavi di precisione rettangolari e quadrati è di 90°±45'.

5) Per la planarità della sezione trasversale dei tubi di precisione, è ammessa principalmente la convessità, che deve essere inferiore a 0,6% della lunghezza del lato; in caso di concavità, questa non deve superare 0,5% della lunghezza del lato e, per lunghezze del lato superiori a 100 mm, la concavità minima è di 0,4 mm.

6) La curvatura per metro dei tubi di precisione deve essere inferiore a 1 mm e la curvatura totale deve essere inferiore a 0,15% della lunghezza totale.

7) La deviazione della posizione del cordone di saldatura a (vedere Figura 4-7) nei tubi saldati di precisione deve essere inferiore a 6 mm.

8) L'altezza interna h del cordone di saldatura nei tubi saldati di precisione (vedi Figura 4-7) è specificata nella Tabella 4-4.

Tabella 4-4 Altezza interna del cordone di saldatura nei tubi saldati di precisione

9) I tubi d'acciaio devono essere contrassegnati con il grado e il codice standard dell'acciaio e la qualità dei tubi d'acciaio deve soddisfare i requisiti delle norme tecniche corrispondenti per i tubi d'acciaio.

I materiali dei tubi in acciaio devono essere accettati in base al certificato di qualità o al certificato di garanzia della qualità. Il certificato di qualità o di garanzia della qualità deve indicare la qualità dell'acciaio, la composizione chimica e le proprietà meccaniche.