PIKAMÄÄRITELMÄ: KYLMÄVEDYTTY PUTKI
Cold Drawn Seamless (CDS) on a tarkkuusteräsputki , joka on valmistettu vetämällä kuumaviimeisteltyä materiaalia muotin läpi (ja yleensä tuurnan yli) myötörajan ja pinnan viimeistelyn parantamiseksi. Sitä hallitsee ensisijaisesti ASTM A519 , ja se on standardi hydraulisylintereille ja lineaariselle akselille. Se epäonnistuu katastrofaalisen vääntymisen ('banaaniefekti') seurauksena epäsymmetrisen koneistuksen tai pituussuuntaisen halkaisun aikana lieventämättömän vanteen jäännösjännityksen vuoksi.
YLEISIÄ KENTTÄKYSYMYKSIÄ KYLMÄVEDYTTÄ TUBESTA
Miksi putki kumartuu heti kiilauran leikkaamisen jälkeen?
Tämä on epäsymmetrisen jäännösjännityksen vapautumista. Kylmäveto luo jännittävän ulkokuoren ja puristuvan ytimen. Kiilauran leikkaaminen rikkoo vetolujuussuojan toiselta puolelta, jolloin puristuva ydin voi työntää putken keulaan (kovera kohti leikkausta).
Miksi reiän halkaisija kutistui ulkohalkaisijan kääntämisen jälkeen?
Ulkopinnan kääntäminen alas poistaa vetolujuuskerroksen, joka puristi ydintä. Kun tämä ulkoinen rajoite on poistettu, puristussisäiset jännitykset rentoutuvat ulospäin, jolloin osa pidentyy ja poraus hieman supistuu.
Mitä kovaa 'pop' kuuluu, kun irrotat altaan vedettyä letkua?
Tämä ääni on kuultavissa oleva äärimmäisen vetovanteen jännityksen vapautuminen. Toisin kuin karavedetyissä letkuissa, nieluvedetyissä (ilmavedetyissä) letkuissa on suuri jännitys ulkopinnassa. Syvä uritus heikentää rakennetta, kunnes jäljelle jäänyt materiaali ei enää kestä jännitystä, jolloin se katkeaa tai halkeaa pituussuunnassa.
Piilotettu tappaja: Vanteiden jännitys ja pitkittäinen halkeilu
Kylmävedetyt saumattomat (CDS) letkut tarjoavat erinomaisen pintakäsittelyn ja mittatoleranssit kuumaviimeistelyihin vastaaviin verrattuna, mutta niissä on 'piilotettu akku' varastoidusta energiasta: vanteen jäännösjännitys . Toisin kuin kuumavalssattu teräs, joka on suhteellisen jännitysneutraali, kylmävedetyt letkut ovat pohjimmiltaan esikuormitettuja jousia. Tämän jännityksen suunta ja voimakkuus riippuvat täysin piirustusmenetelmästä.
'Ihoefekti' (karan piirretty)
Suurin tarkkuus CDS piirretään tuurnan päälle. Tämä luo jännitysprofiilin, jossa ulkopinnan pinta on suuren vetojännityksen (+) alainen ja ID/ydin on suuren puristusjännityksen alaisena (-). Kun käännät OD ('sipulin kuoriminen') alas, poistat vetolujuussuojakerroksen. Puristusydin, joka on nyt epätasapainossa, laajenee pituussuunnassa.
'Aikapommi' (Sink Drawn)
Ilman karaa vedetyillä putkilla (Sinking) on vaarallinen profiili: äärimmäinen puristusvannejännitys sisäpinnassa ja suuri vetovanne jännitys ulkopinnassa. ID yrittää jatkuvasti laajentua, ja sitä jarruttaa vain ulkopinnan vetolujuus. Ympäristöissä, joissa on ammoniakkia tai klorideja, tämä varastoitu energia kiihdyttää jännityskorroosiohalkeilua (SCC), mikä usein halkaisee putken sen ollessa hyllyllä (Season Cracking).
Onko kylmävedetyn putken galvanointi turvallista ilman lämpökäsittelyä?
Ei. Sinkkikylvyn lämpöshokki (noin 830°F) yhdistettynä olemassa olevaan korkeaan jäännösjännitykseen voi laukaista nestemäisen metallin haurastumisen tai välittömän jännityshalkeilun kylvyssä.
Vääristymisprofiilien koneistus
Tietyn jännitystilan ymmärtäminen antaa sinun ennustaa vääristymän suunnan. Seuraavassa taulukossa kuvataan, kuinka vakiotoiminnot laukaisevat tiettyjä geometrisia vikoja.
| Toiminta |
Kannenpoistokerroksen |
rasitusmekanismi, |
joka johtaa vääristymiseen |
| OD Kääntö |
Ulkonahka (veto) |
Ydinpakkaus vapautuu |
Pituuden kasvu ja porauksen romahtaminen |
| ID tylsää |
Sisäinen iho (puristuva) |
Ulkoinen jännitys vapautuu |
Ulkopinnan laajeneminen ja pituuden kutistuminen |
| Kiilaura/ura |
Epäsymmetrinen OD |
Epätasapainoinen vapautus |
'Banaani' jousi (kovera leikkausta kohti) |
| Erotus |
Radiaalinen leikkaus |
Axial Stressin vapautus |
Kasvojen pesu (koverat/kuperat päät) |
Engineering Takeaway: Jos putken ID on alle 50 % OD:sta, jäännösjännitykset ovat eksponentiaalisesti suuremmat; Näiden raskasseinäisten putkien työstäminen ilman aiempaa stressinpoistoa (SR) johtaa lähes taatusti liikkeisiin.
Kuinka koneistan raskaita seinälevyjä ilman vääntymistä?
Käytä 'Rough and Rest' -protokollaa. Rouhi putki 0,040' tarkkuudella irrota se ja anna sen istua (tai suorita matalalämpöinen stressinpoisto), jotta ensisijainen jännitysliike voi tapahtua ennen lopullista viimeistelyleikkausta.
ASTM A519 'Suoruusloukku'
Insinöörit määrittelevät usein ASTM A519:n uskoen sen takaavan suoran putken. Se ei tee. Normaalit suoruustoleranssit ovat suuria (yleensä 1/8' 5 jalassa), ja monien erikokoisten tai 'erikois' seinämäpaksuuksien kohdalla spesifikaatiossa todetaan, että suoruudesta sovitaan molemminpuolisesti ostajan ja valmistajan välillä.'
Jos et nimenomaisesti määritä suoruustoleranssia (esim. '0,010 tuumaa per jalka max TIR') ostotilauksessa, tehtaat voivat toimittaa putkia, jotka ovat näkyvästi kaarevia, ja ne ovat teknisesti standardin mukaisia.
Takaako ASTM A519 samankeskisyyden?
Ei. Vaikka CDS:llä on parempi samankeskisyys kuin kuumaviimeistelyssä, ASTM A519 määrittää toleranssit ulkopinnalle ja seinämän paksuudelle tai OD ja ID:lle. Samankeskisyys johtuu näistä muuttujista, ei itsenäinen takuu, ellei siitä ole erikseen sovittu.
Stress Relief (SR) vs. Hehkutus: kompromissi
Vääristymisen estämiseksi materiaali on lämpökäsiteltävä. 'hehkutus' on kuitenkin laaja käsite, joka voi pilata maksamasi mekaaniset ominaisuudet.
1. Stress Relief (SR) - Sweet Spot
Prosessi: Kuumenna ~950 °F - 1100 °F, pidä ja ilmajäähdytä. Tämä poistaa ~ 85-90 % jäännösjännitystä säilyttäen suurimman osan myötörajasta ja kovuudesta, joka saadaan kylmävedolla. Tämä sopii erinomaisesti hydraulisylintereille ja lineaariselle akselille.
2. Soft Anneal / Dead Soft - vaaravyöhyke
Prosessi: Kuumenna ylemmän kriittisen lämpötilan (~1600°F) yläpuolelle ja jäähdytä uuni. Tämä poistaa 100 % jäännösjännityksen, mutta pyyhkii pois kylmätyön kovettumisen. 1018 CDS-putki, jonka myötölujuus on 70 ksi, putoaa ~40 ksi:iin (kuumavalssatut ominaisuudet).
Voinko palauttaa myötölujuuden täyden hehkutuksen jälkeen?
Ei pelkästään lämpökäsittelyllä. Kun kylmävedetty teräs on täysin hehkutettu, työkarkaisu menetetään. Lujuus voidaan palauttaa vain kylmätyöstämällä materiaali uudelleen tai suorittamalla kalliita karkaisu- ja karkaisuprosesseja (jos seos sallii).
Kylmävedetty putki on väärä valinta
Raskas epäsymmetrinen koneistus: Jos jyrsitään >30 % poikkileikkauksesta toiselta puolelta (esim. pitkät kiilaurat), kappale vääntyy. Käytä Hot Finished Seamless (HFS) tai Stress Relieve -laitetta ennen leikkaamista.
Korkean lämmön huolto: Jos komponentti toimii yli 500 °F:n lämpötilassa, putki saattaa keventyä käytön aikana, mikä johtaa arvaamattomiin mittamuutoksiin.
Syövyttävät ympäristöt: Ilman jännityksen lievitystä korkea jäännösrenkaan jännitys tekee CDS:stä erittäin herkän kausihalkeilulle kloridien tai ammoniakin läsnä ollessa.
Vianetsintä FAQ: Kylmävedetyt letkut
Kuinka estän 'sikarin' vääristymisen pitkiä akseleita käännettäessä?
Tämä muoto (rasva keskellä) johtuu takatuen paineesta, joka yhdistyy jäännösjännityksen vapautumiseen. Korjaa tämä vähentämällä takatuen painetta ehdottomaan minimiin, joka tarvitaan osan pitämiseen, tai vaihda 'Rough and Rest' -työstöstrategiaan, jotta jännitys tasaantuu ennen viimeistä ajoa.
Miksi 'Season Cracking' esiintyy varastossa ilman kuormaa?
Kausihalkeilu on jännityskorroosiohalkeilu (SCC), jota ohjaa kylmävetoprosessin sisäinen jäännösvanteen jännitys. Jos säilytysympäristössä on ammoniakkia tai klorideja, kemiallinen hyökkäys kohdistuu raerajoihin vetojännityksen alaisena, mikä aiheuttaa putken spontaanin halkeamisen.
Vertailu: Milloin Hot Finished Seamless (HFS) on turvallisempi kuin CDS?
HFS on turvallisempi valinta, kun merkittävä materiaali on poistettava epäsymmetrisesti (kuten syvien taskujen jyrsiminen) tai kun kappale ei vaadi varastoitua sisäenergiaa. Vaikka HFS:llä on löysemmät mittatoleranssit, se on jännitysneutraali eikä taipu tai väänny raskaan koneistuksen aikana.
Miten stressinpoisto (SR) vaikuttaa ASTM A519:n myötölujuuden noudattamiseen?
Asianmukainen jännityksenpoisto (950°F-1100°F) alentaa myötölujuutta tyypillisesti 10-15 %, mutta yleensä pitää materiaalin kylmätyöstettyjen putkien ASTM A519:n vähimmäisvaatimusten sisällä. Täysi hehkutus kuitenkin pudottaa lujuuden alle standardin 'as-drawn' minimiarvot.
Estääkö 'ASTM A519' määrittäminen automaattisesti kaarevan letkun?
Ei. ASTM A519:n suoruuden oletustoleranssi on erittäin löysä (usein 1/8 tuumaa 5 jalassa) ja usein oletuksena 'keskinäisesti sovittu'. Sinun on ilmoitettava ostotilauksessasi suoruusvaatimus (esim. 0,010'/ft) koneen valmiuden varmistamiseksi.
