Lo spessore non uniforme (ovvero, spessore della parete incoerente) durante la produzione di tubi tondi è un problema di qualità comune. Le sue cause sono complesse e coinvolgono molteplici aspetti come materie prime, attrezzature, processi e controllo. Di seguito l’analisi dettagliata delle cause:
Causa principale: deformazione disomogenea
L'essenza di tutti i problemi di spessore irregolare risiede nel fatto che durante il processo di formatura (laminazione, stiramento, piegatura) o saldatura, le sollecitazioni, le deformazioni o le condizioni di calore sperimentate dalle diverse parti del materiale del tubo sono incoerenti, con conseguente flusso o contrazione irregolare del metallo.
Analisi dettagliata della classificazione delle cause
1. Fattori legati alle materie prime
- Qualità non uniforme del tubo billetta/nastro d'acciaio:Le billette dei tubi tondi utilizzate per la perforazione o i nastri di acciaio utilizzati per i tubi saldati presentano intrinsecamente segregazione della composizione chimica, inclusioni interne o spessore originale non uniforme (per i nastri di acciaio). Questi difetti verranno amplificati durante il successivo processo di deformazione.
- Riscaldamento non uniforme (principalmente per tubi senza saldatura):Prima della laminazione a caldo e della perforazione, la billetta del tubo viene riscaldata in modo non uniforme nel forno di riscaldo, determinando temperature diverse in testa e in coda, all'interno e all'esterno o lungo la circonferenza del tubo. Il metallo nelle aree più calde è più morbido e più incline alla deformazione, facendo sì che lo spessore della parete in quella posizione diventi più sottile.
2. Fattori relativi ad attrezzature e utensili
• Insufficiente precisione dell'attrezzatura di rotolamento:
Macchina per la perforazione/arrotolamento di tubi senza saldatura:Se la testa superiore della perforatrice è usurata, disallineata, o se il foro della matrice della macchina per l'avvolgimento del tubo è usurato o la regolazione della distanza tra i rulli non è corretta, ciò causerà direttamente un'eccentricità nello spessore della parete.
Macchina per la formatura di tubi:Se le regolazioni dei rulli di formatura in ogni passaggio non sono coerenti, la striscia di acciaio sarà soggetta a una forza irregolare durante il processo di piegatura in un cerchio, risultando in "a forma di pera-" o "bordi ondulati", che porteranno a uno spessore della parete non uniforme del corpo del tubo saldato.
• Vibrazioni e rigidità dell'attrezzatura:Se le fondamenta dell'apparecchiatura sono instabili, l'albero principale ha un gioco eccessivo o una rigidità insufficiente, genererà vibrazioni durante il funzionamento ad alta-velocità, determinando un processo di formatura instabile.
3. Processo e fattori di controllo
• Parametri di processo instabili:
◦ Tubo senza saldatura: parametri quali l'estensione anteriore della filiera, la velocità di laminazione e l'angolo di alimentazione non sono impostati o controllati con precisione.
Saldatura di tubi: i cambiamenti nella velocità di formatura, nel calore di saldatura (corrente, tensione) e nelle fluttuazioni di pressione dei rulli di estrusione possono causare una contrazione irregolare del metallo nell'area del cordone di saldatura e nella zona-interessata dal calore.
• Progettazione di stampi o matrici inappropriati:La fascia dimensionale dello stampo, le condizioni di lubrificazione non sono soddisfacenti o il design dello stampo non riesce a garantire il flusso uniforme del metallo.
• Rilevamento online e ritardo del feedback:Il sistema di misurazione e controllo dello spessore online (come i misuratori di spessore a ultrasuoni o a raggi X) ha una precisione insufficiente, una posizione di installazione errata oppure il sistema di controllo automatico (AGC) ha una risposta lenta, rendendo impossibile correggere le deviazioni in tempo reale.
4. Fattori Operativi e di Rettifica
• Regolazione inadeguata dopo la modifica delle specifiche di produzione: dopo aver modificato le specifiche di produzione, le regolazioni dei pezzi come rulli, guide e teste non sono state approfondite. Per raggiungere uno stato stabile era necessaria una certa lunghezza di "tubi di transizione" e lo spessore delle pareti di questi prodotti non era uniforme.
• Scarsa applicazione della disciplina del processo: gli operatori non hanno seguito rigorosamente le procedure per l'ispezione delle apparecchiature, il monitoraggio della temperatura e l'impostazione dei parametri.
Confronto delle cause tipiche per i processi chiave:
| Tipo di processo | Cause tipiche di spessore irregolare |
| Tubi d'acciaio senza saldatura (laminati a caldo/trafilati a freddo) |
1. Riscaldamento non uniforme della billetta del tubo (nucleo) |
| 2. Usura o disallineamento della testa del punzone della perforatrice (causando "eccentricità dello spessore della parete"). | |
| 3. Usura o disallineamento dei rulli nella laminatrice. | |
| 4. Usura o scarsa lubrificazione del-mandrino di trafilatura a freddo (testa centrale). Tubi d'acciaio saldati (aggraffatura diritta/aggraffatura elicoidale) |
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| Tubi d'acciaio saldati (saldatura diritta/saldatura a spirale) |
1. Il materiale di base del nastro di acciaio stesso presenta "piegature a falce" o spessore irregolare (nucleo). |
| 2. La regolazione dei rulli di formatura non è corretta, con conseguenti cuciture di formatura "a forma di pera" o "bordo di testa". | |
| 3. L'apporto di calore di saldatura non è uniforme, causando una contrazione incoerente nell'area di saldatura. | |
| 4. La regolazione dei rulli calibratori non è corretta. |
Riepilogo e direzione della soluzione
Lo spessore irregolare del tubo circolare è un problema sistemico. Per risolverlo, è necessario un approccio globale, che comprenda la stabilizzazione della qualità delle materie prime, la garanzia dell’accuratezza delle attrezzature e della manutenzione, l’ottimizzazione e il controllo preciso dei parametri di processo, nonché il rafforzamento del rilevamento e del feedback automatici online. Di solito, utilizzando billette per colata continua ad alta-precisione, aggiornando il sistema di controllo automatico (AGC), adottando misuratori di spessore online avanzati e riparando e sostituendo tempestivamente gli stampi, l'uniformità dello spessore della parete del tubo può essere notevolmente migliorata.
