Fundamentos da conformação de tubos: Classificações e percepções sobre materiais

Em comparação com materiais de aço sólidos, como tubos de aço e aço redondo, com a mesma resistência à flexão e à torção, ele é mais leve, o que o torna um aço de seção econômica. Além disso, a fabricação de peças em forma de anel com tubos de aço pode melhorar a utilização do material, simplificar os processos de fabricação e economizar materiais e tempo de processamento, como anéis de rolamento, mangas de macaco etc., que agora são amplamente fabricados com tubos de aço.

Os tubos de aço também são materiais indispensáveis para várias armas convencionais, como canos de armas e canhões, que são feitos de tubos de aço. Portanto, as peças formadoras de tubos são cada vez mais usadas em alguns componentes da estrutura da estrutura de máquinas agrícolas, máquinas de construção, indústria automotiva e produtos da indústria de defesa nacional.

I. Classificação das peças formadoras de material para tubos

Há muitos tipos de acessórios para tubos, e os métodos comuns de classificação são os seguintes.

1. Classificados por método de produção

(1) Tubo sem costura

O tubo sem costura é um tipo de material de aço longo com uma seção oca e sem costuras ao redor do perímetro. Os tubos de aço têm uma seção oca e são amplamente utilizados como tubulações para o transporte de fluidos, como tubulações para o transporte de petróleo, gás natural, gás, água e determinados materiais sólidos, etc.

Dependendo dos diferentes projetos e usos, os tubos de aço sem costura usados em máquinas agrícolas geralmente incluem tubos de aço sem costura estruturais (GB/T8162-2008), tubos de aço sem costura de precisão estirados ou laminados a frio (GB3639-2009) e tubos de aço sem costura com formatos especiais.

Os tubos de aço sem costura são usados para estruturas gerais e estruturas mecânicas. Os tubos de aço sem costura de precisão estirados ou laminados a frio são usados para estruturas mecânicas e equipamentos hidráulicos com alta precisão dimensional e boa suavidade de superfície. Os tubos de aço sem costura de formato especial referem-se a tubos de aço sem costura de outros formatos seccionais além dos tubos redondos.

Dependendo dos diferentes tamanhos das seções transversais dos tubos de aço, eles podem ser divididos em tubos de aço sem costura com espessura de parede igual (código D), tubos de aço sem costura com espessura de parede desigual (código BD) e tubos de aço sem costura com diâmetro variável (código BJ). Os tubos de aço sem costura com formato especial são amplamente utilizados em várias peças estruturais, ferramentas e peças mecânicas. Em comparação com os tubos redondos, os tubos com formatos especiais geralmente têm momentos de inércia e módulo de seção maiores, maior resistência à flexão e à torção, podem reduzir significativamente o peso estrutural e economizar aço.

(2) Tubo soldado

O tubo de aço soldado, também conhecido como tubo soldado, é um tubo de aço fabricado por soldagem depois que a chapa de aço ou a tira de aço é laminada e formada. O processo de produção do tubo de aço soldado é simples, com alta eficiência de produção, muitas variedades e especificações e menos investimento em equipamentos, mas sua resistência é geralmente menor do que a dos tubos de aço sem costura.

Desde a década de 1930, com o rápido desenvolvimento da produção de laminação contínua de tiras de alta qualidade e o progresso da tecnologia de soldagem e inspeção, a qualidade das soldas tem sido continuamente aprimorada, as variedades e especificações dos tubos de aço soldados têm aumentado e eles têm substituído os tubos de aço sem costura em cada vez mais campos.

1) De acordo com o processo, ele pode ser dividido em tubo soldado a arco, tubo soldado por resistência (alta frequência, baixa frequência), tubo soldado a gás e tubo soldado em forno.

2) De acordo com a costura de solda, ele pode ser dividido em tubo soldado com costura reta e tubo soldado em espiral.

O processo de produção do tubo soldado com costura reta é simples, com alta eficiência de produção, baixo custo e rápido desenvolvimento. A resistência dos tubos soldados em espiral é geralmente maior do que a dos tubos soldados com costura reta, que podem produzir tubos soldados de diâmetro maior com tarugos mais estreitos e também podem produzir tubos soldados de diâmetros diferentes com tarugos da mesma largura.

2. Classificados por formato de seção transversal

Entretanto, em comparação com os tubos de costura reta do mesmo comprimento, o comprimento da solda aumenta de 30% a 100%, e a velocidade de produção é menor. Portanto, os tubos soldados com diâmetros menores usam principalmente a soldagem com costura reta, enquanto os tubos soldados de grande diâmetro usam principalmente a soldagem em espiral.

Os tubos de aço podem ser divididos em tubos de aço de seção transversal simples e tubos de aço de seção transversal complexa, de acordo com diferentes formatos de seção transversal.

(1) Tubo de aço de seção transversal simples

Os tubos de aço de seção transversal simples incluem tubos de aço redondos, tubos de aço quadrados, tubos de aço elípticos, tubos de aço triangulares, tubos de aço hexagonais, tubos de aço diamantados, tubos de aço octogonais, tubos de aço semicirculares e outros tubos de aço com formato. As Figuras 4 a 6 mostram formas comuns de seções transversais de tubos.

Como sob a condição de circunferência igual, a área circular é a maior, o uso de tubos redondos pode transportar mais fluido. Além disso, a seção transversal circular é mais uniformemente tensionada quando submetida à pressão radial interna ou externa, portanto, a grande maioria dos tubos de aço é redonda.

No entanto, os tubos circulares também têm certas limitações, como, por exemplo, sob a condição de flexão plana, os tubos circulares não são tão fortes em resistência à flexão quanto os tubos quadrados e retangulares, que são frequentemente usados em estruturas de máquinas agrícolas, móveis de aço e madeira etc. De acordo com diferentes usos, também são necessárias outras formas de seção transversal de tubos de aço com formatos especiais.

(2) Tubo de aço de seção complexa

Os tubos de aço de seção complexa incluem tubos de aço hexagonais desiguais, tubos de aço em forma de ameixa de cinco pétalas, tubos de aço convexos duplos, tubos de aço côncavos duplos, tubos de aço em forma de semente, tubos de aço cônicos, tubos de aço corrugado, tubos de aço em forma de concha e outros tubos de aço com formato.

3. Classificados por espessura de parede

Os materiais dos tubos podem ser divididos em tubos de aço de parede fina e tubos de aço de parede espessa de acordo com as diferentes espessuras de parede. Para acessórios de tubos em máquinas agrícolas, aqueles com espessura ≤2 mm são chamados de acessórios de parede fina, e aqueles com espessura de 2 a 6 mm são chamados de acessórios de parede espessa.

4. Classificados por uso

Os materiais dos tubos podem ser divididos em tubos para dutos, tubos para equipamentos térmicos, tubos para a indústria de máquinas, tubos para perfuração geológica de petróleo, tubos para contêineres, tubos para a indústria química, tubos para fins especiais, etc., de acordo com diferentes usos.

5. Classificados por material

Os materiais dos tubos podem ser divididos em acessórios de aço fundido, acessórios de ferro fundido, acessórios de aço inoxidável, acessórios de plástico, acessórios de PVC, acessórios de borracha, acessórios de grafite etc., de acordo com os diferentes materiais dos acessórios.

II. Requisitos técnicos de materiais para peças moldadas

Para garantir a qualidade de conformação dos acessórios para tubos, peças de dobra têm determinados requisitos para as propriedades mecânicas e a precisão dimensional do material do tubo. Diferentes equipamentos e diferentes peças têm diferentes requisitos para materiais de tubos. A seguir, apresentamos uma explicação dos requisitos técnicos para a formação de materiais com base na situação real dos tubos de curvatura na China YTO Group Corporation (doravante denominada YTO Company).

O equipamento de dobra usado pela YTO Company é uma máquina de dobra de controle numérico automático CNC. Para que a máquina de dobra de controle numérico automático possa produzir normalmente, reduzir a inconsistência dos acessórios para tubos causada por fatores como o retorno elástico da dobra e reduzir a quantidade de trabalho de correção posterior, os padrões de aquisição interna usados pela empresa foram determinados com base no padrão nacional para aço estrutural formado a frio. Isso é chamado de aquisição de tubos de precisão. Os requisitos específicos são os seguintes:

1) A composição química e as propriedades mecânicas do aço estrutural de carbono devem estar em conformidade com as disposições da GB/T700-2006; a composição química e as propriedades mecânicas do aço estrutural de baixa liga devem estar em conformidade com a GB/T1591-2008. As principais propriedades mecânicas dos materiais de tubos de precisão comumente usados são mostradas na Tabela 4-1.

Tabela 4-1 Principais propriedades mecânicas dos materiais de tubos de precisão comumente usados

Observação: em comparação com GB/T700-2006 e GB/T1591-2008, as propriedades mecânicas dos tubos de precisão aumentaram a especificação do limite superior da resistência do material.

2) O desvio permitido das dimensões externas do aço de seção oca formada a frio comumente usado e a quantidade de flutuação das dimensões externas do lote são mostrados na Tabela 4-2.

Tabela 4-2 Desvio permitido das dimensões externas e quantidade de flutuação das dimensões externas do lote para aço de seção oca formado a frio comumente usado

Observação: em comparação com GB/T6728-2002 e GB/T6725-2008, as dimensões externas dos tubos de precisão melhoraram a precisão dimensional dos desvios permitidos e aumentaram os requisitos de tolerância para flutuações no tamanho do lote.

3) O desvio permitido para as dimensões da espessura da parede dos tubos de precisão é mostrado na Tabela 4-3.

Tabela 4-3 Desvio permitido para dimensões de espessura de parede de tubos de precisão

4) O ângulo permitido entre os planos adjacentes dos tubos de precisão ocos retangulares e quadrados é de 90°±45'.

5) Para a planicidade da seção transversal dos tubos de precisão, a convexidade é permitida principalmente, sendo que a convexidade deve ser inferior a 0,6% do comprimento lateral; se houver concavidade, a concavidade não deve exceder 0,5% do comprimento lateral e, para comprimentos laterais superiores a 100 mm, a concavidade mínima é de 0,4 mm.

6) A curvatura por metro dos tubos de precisão deve ser inferior a 1 mm, e a curvatura total deve ser inferior a 0,15% do comprimento total.

7) O desvio da posição do cordão de solda a (consulte a Figura 4-7) em tubos soldados com precisão deve ser inferior a 6 mm.

8) A altura interna h do cordão de solda em tubos com solda de precisão (consulte a Figura 4-7) é especificada na Tabela 4-4.

Tabela 4-4 Altura interna do cordão de solda em tubos com solda de precisão

9) Os tubos de aço devem ter marcações de grau de aço e código padrão, e a qualidade dos tubos de aço deve atender aos requisitos das normas técnicas correspondentes para tubos de aço.

Os materiais dos tubos de aço devem ser aceitos com qualidade de acordo com o certificado de qualidade ou o certificado de garantia de qualidade. O certificado de qualidade ou o certificado de garantia de qualidade deve indicar o tipo de aço, a composição química e as propriedades mecânicas.