การวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการขึ้นรูปแมนเดรลแบบกดร้อนสำหรับข้อศอกแบบไม่มีรอยต่อ: การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตและความสม่ำเสมอของความหนาของผนัง

ในภูมิทัศน์ที่ซับซ้อนของท่ออุตสาหกรรมหนัก ซึ่งเป็นที่ซึ่งไอน้ำแรงดันสูง, ไฮโดรคาร์บอนระเหยง่าย, และของเหลวที่วิกฤตยิ่งยวดจะถูกขนส่ง— “ข้อศอก” เป็นองค์ประกอบที่เปราะบางและสำคัญที่สุด. ในบรรดาวิธีการผลิตทั้งหมด, การ กระบวนการขึ้นรูปแมนเดรลแบบกดร้อน เป็นมาตรฐานขั้นสุดท้ายสำหรับการผลิตข้อศอกแบบไม่มีรอยต่อที่มีความหนาของผนังสม่ำเสมอและความสมบูรณ์ของโครงสร้างสูง. อย่างไรก็ตาม, ในขณะที่เราผลักดันไปสู่เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่าและผนังที่บางกว่า, กระบวนการนี้ก้าวไปไกลกว่าการดัดด้วยกลไกธรรมดาๆ และเข้าสู่ขอบเขตของการเสียรูปพลาสติกแบบไม่เป็นเชิงเส้น, การไล่ระดับความร้อนที่ซับซ้อน, และส่วนต่อประสานแรงเสียดทานที่ซับซ้อน.

บทพูดคนเดียวภายในของ Mandrel ที่ขึ้นรูป: การศึกษาเรื่องการไหลของพลาสติก

เมื่อฉันเห็นภาพกระบวนการกดร้อน, ฉันเห็นการต่อสู้แบบไดนามิกระหว่างส่วนของท่อดิบและแมนเดรลที่มีรูปทรงเขาสัตว์. มันไม่ใช่แค่การผลักทางกลเท่านั้น; มันเป็นซิมโฟนีเชิงความร้อน-เครื่องกล. ในขณะที่ขดลวดเหนี่ยวนำให้ความร้อนแก่เหล็กกล้าคาร์บอนหรือท่อโลหะผสมจนถึงสถานะออสเทนนิติก (โดยทั่วไปแล้วระหว่าง 850°C และ 1,050°C), โลหะจะสูญเสียความแข็งแรงของผลผลิตและกลายเป็นความหนืด, พลาสติกขนาดกลาง.

ความท้าทายหลัก—สิ่งหนึ่งที่ทำให้วิศวกรตื่นตัว—คือ การผอมบางของส่วนโค้งด้านนอก (สิ่งพิเศษ) และ ความหนาของส่วนโค้งด้านใน (อินทราโดส). ในโค้งมาตรฐาน, ผนังด้านนอกยืดและบางลง. แต่ในกระบวนการแมนเดรล, เราใช้ประโยชน์จากการขยายเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเหนือโปรไฟล์ของแตร. หากความโค้งและอัตราการขยายตัวของด้ามจับถูกซิงโครไนซ์ทางคณิตศาสตร์, วัสดุจากส่วนโค้งด้านในคือ “ผลักดัน” ไปทางโค้งด้านนอก, ชดเชยการยืดตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ. นี่คือ “การเพิ่มประสิทธิภาพ” เราแสวงหา: เกมการแจกจ่ายวัสดุแบบผลรวมเป็นศูนย์.

พารามิเตอร์กระบวนการและพลศาสตร์ของวัสดุ

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ, เราต้องกำหนดเงื่อนไขขอบเขตที่ควบคุมเขตการเปลี่ยนรูป. พารามิเตอร์ต่อไปนี้แสดงถึงพื้นฐานสำหรับการผลิตข้อศอกโครงสร้างคุณภาพสูง (เช่น, โลหะผสม ASTM A234 WPB หรือ P22).

โต๊ะ 1: พารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญสำหรับการขึ้นรูปข้อศอกแบบกดร้อน

ความถี่การเหนี่ยวนำมีความละเอียดอ่อนเป็นพิเศษ. หากความถี่สูงเกินไป, การ “ผลกระทบต่อผิวหนัง” ทำความร้อนเฉพาะพื้นผิวเท่านั้น, ปล่อยให้แกนเย็นและเปราะ. ถ้ามันต่ำเกินไป, ความร้อนไม่มีประสิทธิภาพ. การวิจัยของเราชี้ให้เห็นว่าความถี่ปานกลางเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการไล่ระดับอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ ($\Delta T < 30°C$) ข้ามผนังท่อ, ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการไหลของพลาสติกที่มั่นคง.

กลไกความเสียหายระดับจุลภาคและการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง

ในระหว่างการขยายตัว, ท่อผ่าน ความเครียดสามแกน. ถ้าจะดันความเร็ว $v$ สูงเกินไป, เป็นภาษาท้องถิ่น “คอ” เกิดขึ้นที่ส่วนโค้งด้านนอก. หากไม่สามารถจัดการแรงเสียดทานระหว่างแมนเดรลกับท่อได้ด้วยสารหล่อลื่นกราไฟท์อุณหภูมิสูง, พื้นผิวภายในจะพัฒนาขึ้น “ไมโครน้ำตา” หรือ “สะเก็ด”

เราใช้ วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (เฟม) เพื่อจำลองความผิดปกตินี้. โดยการปรับโปรไฟล์ของแมนเดรลให้เหมาะสม—โดยเฉพาะการย้ายจากเส้นโค้งรัศมีเดียวไปเป็นหลายรัศมี, การเปลี่ยนแปลงแบบคลูลอยด์ เราสามารถลดความเครียดที่เทียบเท่ากับจุดสูงสุดได้สูงสุดถึง 22%.

โต๊ะ 2: การเปรียบเทียบการกระจายความหนาของผนัง (1.5ดีศอก)

ข้อมูลนี้พิสูจน์ว่ารูปทรงแตรที่ได้รับการปรับปรุงให้บังคับโลหะให้ไหลเป็นเส้นรอบวง. เรามีประสิทธิผล “การให้อาหาร” ส่วนโค้งด้านนอกมีวัสดุเหลือใช้จากส่วนโค้งด้านใน.

วิวัฒนาการทางโลหะวิทยา: การปรับแต่งเมล็ดพืชและการบำบัดความร้อน

กระบวนการกดร้อนยังเป็นวงจรการบำบัดความร้อนอีกด้วย. ขณะที่เหล็กถูกผลักผ่านโซนเหนี่ยวนำ, มันผ่านไป การตกผลึกซ้ำแบบไดนามิก (ดร.เอ็กซ์). หากรักษาอุณหภูมิไว้ภายใน “เม็ดละเอียด” หน้าต่าง, ข้อศอกที่เกิดขึ้นจะมีความเหนียวในการรับแรงกระแทกที่เหนือกว่า ($A_v$) ที่อุณหภูมิต่ำ.

อย่างไรก็ตาม, หากปล่อยให้ข้อศอกระบายความร้อนไม่สม่ำเสมอ, “วิดมานชเตทเทิน” โครงสร้างสามารถเกิดขึ้นได้, ซึ่งมีลักษณะคล้ายเข็มและเปราะ. กระบวนการที่ได้รับการปรับปรุงของเราประกอบด้วยการบูรณาการ ควบคุมความเย็น เฟส. โดยจัดการอัตราการทำความเย็นให้อยู่ที่ประมาณ 15°C/s, เราได้โครงสร้างจุลภาคของเพิร์ลไลต์และเฟอร์ไรต์ที่ละเอียด, ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการรอง, การบำบัดความร้อนแบบนอร์มอลไลซ์ที่ใช้พลังงานเข้มข้น.

เหตุใดกระบวนการที่ได้รับการปรับปรุงของเราจึงกำหนดความเป็นผู้นำตลาด

ที่สถานที่ของเรา, เราไม่เพียงแค่ “ท่อดัน” เราออกแบบเส้นทางการไหล. ข้อเสนอการออกแบบแมนเดรลที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดของเรา:

1. ความสม่ำเสมอ: ส่วนเบี่ยงเบนความหนาของผนังภายใน± 3%, เกินมาตรฐาน ASME B16.9.

2. ความสมบูรณ์ของพื้นผิว: ผิวเคลือบภายในเหมือนกระจกที่ช่วยลดความปั่นป่วนของการไหลและการกัดกร่อน-การกัดกร่อนในการให้บริการ.

3. ความเสถียรของมิติ: ศูนย์ “การตกไข่” ปัญหา, รับประกันการจัดตำแหน่งที่สมบูรณ์แบบระหว่างการเชื่อมไซต์.

4. ความเก่งกาจของวัสดุ: พิสูจน์ความสำเร็จด้วย P91, หน้า 22, และสเตนเลสดูเพล็กซ์ที่การควบคุมความร้อนทำได้ยาก.

ข้อศอกคือ “ข้อต่อ” ของโลกอุตสาหกรรม. โดยการปรับปรุงกระบวนการขึ้นรูปแมนเดรลแบบกดร้อนให้สมบูรณ์แบบผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพทางวิทยาศาสตร์, เรารับรองว่าข้อต่อไม่เคยเป็นจุดอ่อน.