Nota di l'editore: Questu articulu hè u secondu di una seria in duie parti nantu à u mercatu è a fabricazione di linee di trasferimentu di liquidu di picculu diametru per applicazioni à alta pressione. A prima sezione discute a dispunibilità domestica di prudutti cunvinziunali per queste applicazioni, chì sò rari. A seconda parte discute dui prudutti non tradiziunali in questu mercatu.
I dui tipi di tubi idraulici saldati designati da a Società di l'Ingegneri Automobilistici - SAE-J525 è SAE-J356A - spartenu una fonte cumuna, cum'è e so specificazioni scritte. E strisce d'acciaio piatte sò tagliate à larghezza è furmate in tubi per prufilatura. Dopu chì i bordi di a striscia sò lucidati cù un strumentu alettatu, u tubu hè riscaldatu per saldatura di resistenza à alta frequenza è forgiatu trà rulli di pressione per furmà una saldatura. Dopu a saldatura, a bava OD hè rimossa cù un supportu, chì hè generalmente fattu di carburo di tungstenu. U flash d'identificazione hè rimossu o aghjustatu à l'altezza massima di cuncepimentu aduprendu u strumentu di bloccaggio.
A descrizzione di stu prucessu di saldatura hè generale, è ci sò parechje piccule differenze di prucessu in a pruduzzione attuale (vede a Figura 1). Tuttavia, spartenu parechje proprietà meccaniche.
I fallimenti di i tubi è i modi cumuni di fallimentu ponu esse divisi in carichi di trazione è di compressione. In a maiò parte di i materiali, a tensione di trazione hè più bassa di a tensione di compressione. Tuttavia, a maiò parte di i materiali sò assai più forti in compressione chè in tensione. U béton hè un esempiu. Hè assai cumpressibile, ma à menu chì ùn sia stampatu cù una rete interna di barre di rinforzu (barre d'armatura), hè faciule da rompe. Per questa ragione, l'acciaiu hè testatu à a trazione per determinà a so resistenza à a trazione massima (UTS). Tutte e trè dimensioni di i tubi idraulici anu i stessi requisiti: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
A causa di a capacità di i tubi di pressione di resiste à a pressione idraulica, pò esse necessariu un calculu separatu è una prova di fallimentu, cunnisciuta cum'è prova di scoppiu. I calculi ponu esse aduprati per determinà a pressione di scoppiu ultima teorica, tenendu contu di u spessore di u muru, l'UTS è u diametru esternu di u materiale. Siccomu i tubi J525 è i tubi J356A ponu esse di a listessa dimensione, l'unica variabile hè l'UTS. Fornisce una resistenza à a trazione tipica di 50.000 psi cù una pressione di scoppiu predittiva di 0,500 x 0,049 in. I tubi sò listessi per i dui prudutti: 10.908 psi.
Ancu s'è e previsioni calculate sò listesse, una differenza in l'applicazione pratica hè duvuta à u spessore reale di u muru. Nantu à u J356A, a bava interna hè regulabile à una dimensione massima secondu u diametru di u tubu cum'è descrittu in a specificazione. Per i prudutti J525 sbavati, u prucessu di sbavatura riduce tipicamente intenzionalmente u diametru internu di circa 0,002 pollici, risultendu in un assottigliamentu lucalizatu di u muru in a zona di saldatura. Ancu s'è u spessore di u muru hè pienu cù una successiva lavorazione à fretu, a tensione residuale è l'orientazione di u granu ponu differisce da u metallu di basa, è u spessore di u muru pò esse ligeramente più sottile di u tubu paragunabile specificatu in J356A.
Sicondu l'usu finale di u tubu, a bava interna deve esse eliminata o appiattita (o appiattita) per eliminà i percorsi di perdita potenziali, principalmente e forme di estremità svasate à parete unica. Mentre si crede cumunamente chì J525 hà un ID lisciu è dunque ùn perde micca, questu hè un sbagliu. I tubi J525 ponu sviluppà strisce di ID per via di una lavorazione à fretu impropria, chì provoca perdite à a cunnessione.
Cuminciate à sbavà tagliendu (o raschjendu) u cordone di saldatura da u muru di u diametru internu. L'arnese di pulizia hè attaccatu à un mandrinu sustinutu da rulli in l'internu di u tubu, ghjustu daretu à a stazione di saldatura. Mentre l'arnese di pulizia stava rimuovendu u cordone di saldatura, i rulli anu inavvertitamente rotulatu sopra una parte di i spruzzi di saldatura, causendu ch'elli ghjunghjenu à a superficia di u diametru internu di u tubu (vede a Figura 2). Questu hè un prublema per i tubi ligeramente lavorati cum'è i tubi torniti o levigati.
Toglie u flash da u tubu ùn hè micca faciule. U prucessu di tagliu trasforma i brillantini in una longa corda intricciata d'acciaiu affilatu. Mentre a rimuzione hè un requisitu, a rimuzione hè spessu un prucessu manuale è imperfettu. E sezioni di tubi di sciarpa qualchì volta lascianu u territoriu di u fabricatore di tubi è sò mandate à i clienti.
Risu. 1. U materiale SAE-J525 hè pruduttu in massa, ciò chì richiede investimenti è manodopera significativi. Prodotti tubulari simili fatti cù SAE-J356A sò cumpletamente machinati in mulini di tubi di ricottura in linea, dunque hè più efficiente.
Per i tubi più chjuchi, cum'è e linee di liquidu di menu di 20 mm di diametru, a sbavatura di l'ID ùn hè di solitu cusì impurtante postu chì questi diametri ùn richiedenu micca una tappa di finitura ID supplementaria. L'unica avvertenza hè chì l'utente finale hà solu bisognu di cunsiderà se un'altezza di cuntrollu di flash consistente creerà un prublema.
L'eccellenza di u cuntrollu di a fiamma ID principia cù u cundiziunamentu precisu di e strisce, u tagliu è a saldatura. In fatti, e proprietà di e materie prime di J356A devenu esse più stringenti chè J525 perchè J356A hà più restrizioni nantu à a dimensione di u granu, l'inclusioni d'ossidu è altri parametri di fabricazione di l'acciaiu per via di u prucessu di dimensionamentu à fretu implicatu.
Infine, a saldatura ID richiede spessu refrigerante. A maiò parte di i sistemi utilizanu u listessu refrigerante cum'è l'arnese di l'andana, ma questu pò creà prublemi. Malgradu esse filtrati è sgrassati, i refrigeranti di i mulini cuntenenu spessu quantità significative di particelle metalliche, vari olii è olii, è altri contaminanti. Dunque, u tubu J525 richiede un ciclu di lavaggio causticu caldu o un'altra fase di pulizia equivalente.
I condensatori, i sistemi automobilistici è altri sistemi simili necessitanu a pulizia di e tubature, è a pulizia adatta pò esse fatta in fabbrica. U J356A lascia a fabbrica cù un foru pulitu, un cuntenutu d'umidità cuntrullatu è residui minimi. Infine, hè pratica cumuna di riempie ogni tubu cù un gas inerte per prevene a corrosione è sigillà l'estremità prima di a spedizione.
I tubi J525 sò nurmalizati dopu a saldatura è dopu travagliati à fretu (tirati). Dopu a travagliatura à fretu, u tubu hè nurmalizatu di novu per risponde à tutti i requisiti meccanichi.
I passi di nurmalizazione, di trafilatura di u filu è di seconda nurmalizazione richiedenu u trasportu di u tubu à u fornu, à a stazione di trafilatura è torna à u fornu. Sicondu i specifichi di l'operazione, sti passi richiedenu altri sottu-passi separati cum'è a puntatura (prima di a pittura), l'incisione è a raddrizzatura. Sti passi sò costosi è necessitanu risorse significative di tempu, manodopera è soldi. I tubi trafilati à fretu sò assuciati à un tassu di sprecu di 20% in a pruduzzione.
U tubu J356A hè nurmalizatu à u laminatore dopu a saldatura. U tubu ùn tocca micca a terra è viaghja da i passi iniziali di furmazione à u tubu finitu in una sequenza cuntinua di passi in u laminatore. I tubi saldati cum'è J356A anu un sprecu di 10% in a pruduzzione. À parità di tutte l'altre cose, questu significa chì e lampade J356A sò più economiche da fabricà chè e lampade J525.
Ancu s'è e pruprietà di sti dui prudutti sò simili, ùn sò micca listessi da un puntu di vista metallurgicu.
I tubi J525 trafilati à fretu necessitanu dui trattamenti preliminari di nurmalizazione: dopu a saldatura è dopu u trafilamentu. E temperature di nurmalizazione (1650°F o 900°C) risultanu in a furmazione d'ossidi superficiali, chì sò generalmente eliminati cù l'acidu minerale (di solitu sulfuricu o cloridricu) dopu a ricottura. U decapaggio hà un grande impattu ambientale in termini d'emissioni atmosferiche è di flussi di rifiuti ricchi di metalli.
Inoltre, a nurmalizazione di a temperatura in l'atmosfera riducente di u fornu à soletta à rulli porta à u cunsumu di carbone nantu à a superficia di l'acciaiu. Stu prucessu, a decarburazione, lascia un stratu superficiale chì hè assai più debule di u materiale originale (vede a Figura 3). Questu hè particularmente impurtante per i tubi à parete sottile. Cù un spessore di parete di 0,030″, ancu un picculu stratu di decarburazione di 0,003″ riducerà a parete effettiva di u 10%. Tali tubi indebuliti ponu fallu per via di stress o vibrazioni.
Figura 2. Un strumentu di pulizia di u diametru internu (micca mostratu) hè sustinutu da rulli chì si movenu longu u diametru internu di u tubu. Un bon cuncepimentu di i rulli riduce a quantità di spruzzi di saldatura chì rotola in u muru di u tubu. Strumenti Nielsen
I tubi J356 sò trattati in lotti è necessitanu una ricottura in un fornu à sole à rulli, ma questu ùn hè micca limitatu à. A variante, J356A, hè cumpletamente lavorata in un laminatoio utilizendu l'induzione integrata, un prucessu di riscaldamentu chì hè assai più veloce di un fornu à sole à rulli. Questu riduce u tempu di ricottura, riducendu cusì a finestra di opportunità per a decarburazione da minuti (o ancu ore) à secondi. Questu furnisce à J356A una ricottura uniforme senza ossidu o decarburazione.
I tubi aduprati per e linee idrauliche devenu esse abbastanza flessibili per esse piegati, espansi è furmati. E curve sò necessarie per fà ghjunghje u fluidu idraulicu da u puntu A à u puntu B, passendu per diverse curve è giri longu a strada, è a svasatura hè a chjave per furnisce un metudu di cunnessione finale.
In una situazione di gallina o ovu, i camini eranu cuncipiti per cunnessione di bruciatori à parete unica (dunque avendu un diametru internu lisciu), o u cuntrariu puderia esse accadutu. In questu casu, a superficia interna di u tubu si adatta perfettamente à a presa di u connettore à pin. Per assicurà una cunnessione stretta metallu-metallu, a superficia di u tubu deve esse a più liscia pussibule. Questu accessoriu hè apparsu in l'anni 1920 per a nascente Divisione Aerea di l'Aeronautica Militare di i Stati Uniti. Questu accessoriu hè diventatu dopu a svasatura standard di 37 gradi chì hè largamente aduprata oghje.
Dapoi l'iniziu di u periodu COVID-19, a furnitura di tubi tirati cù diametri interni lisci hè diminuita significativamente. I materiali dispunibili tendenu à avè tempi di consegna più lunghi chè in u passatu. Stu cambiamentu in e catene di furnitura pò esse affrontatu riprogettendu e cunnessione terminali. Per esempiu, una RFQ chì richiede un bruciatore à parete unica è specifica J525 hè un candidatu per rimpiazzà un bruciatore à doppia parete. Qualsiasi tipu di tubu idraulicu pò esse adupratu cù sta cunnessione terminale. Questu apre opportunità per l'usu di u J356A.
In più di e cunnessione à flare, e guarnizioni meccaniche à o-ring sò ancu cumuni (vede a figura 5), ​​in particulare per i sistemi à alta pressione. Stu tipu di cunnessione ùn hè micca solu menu ermeticu chè una flare à parete unica perchè usa guarnizioni elastomeriche, ma hè ancu più versatile: pò esse furmatu à a fine di qualsiasi tipu cumunu di tubu idraulicu. Questu furnisce à i pruduttori di tubi maggiori opportunità di catena di furnimentu è migliori prestazioni ecunomiche à longu andà.
A storia industriale hè piena d'esempii di prudutti tradiziunali chì piglianu radiche in un mumentu quandu hè difficiule per u mercatu di cambià direzzione. Un pruduttu cuncurrente - ancu unu chì hè significativamente più economicu è chì risponde à tutti i requisiti di u pruduttu originale - pò esse difficiule à piglià piede in u mercatu se sorgonu suspetti. Questu accade di solitu quandu un agente di compra o un ingegnere assignatu cunsidereghja una sustituzione non tradiziunale per un pruduttu esistente. Pochi sò disposti à risicà d'esse scuperti.
In certi casi, i cambiamenti ùn ponu micca esse solu necessarii, ma necessarii. A pandemia di COVID-19 hà purtatu à cambiamenti inaspettati in a dispunibilità di certi tipi è dimensioni di tubi per e tubazioni di fluidi in acciaio. I settori di prudutti affettati sò quelli utilizati in l'industria automobilistica, elettrica, di l'attrezzature pesanti è qualsiasi altra industria di fabricazione di tubi chì utilizza linee ad alta pressione, in particulare linee idrauliche.
Questa lacuna pò esse riempita à un costu generale più bassu cunsiderendu un tipu di tubu d'acciaio stabilitu ma di nicchia. A scelta di u pruduttu ghjustu per una applicazione richiede qualchì ricerca per determinà a cumpatibilità di i fluidi, a pressione di funziunamentu, u caricu meccanicu è u tipu di cunnessione.
Un sguardu più attentu à e specificazioni mostra chì u J356A pò esse equivalente à u veru J525. Malgradu a pandemia, hè sempre dispunibule à un prezzu più bassu attraversu una catena di furnimentu pruvata. Sè risolve i prublemi di forma finale richiede menu travagliu chè truvà J525, puderia aiutà l'OEM à risolve e sfide logistiche in l'era COVID-19 è oltre.
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