La trasformazione di tubi tondi in tubi quadrati è un processo comune di lavorazione dei metalli, che si basa sulla plasticità dei materiali metallici per modificare la forma della sezione trasversale-del tubo garantendone al tempo stesso l'integrità strutturale e le prestazioni.I metodi principali comprendono principalmente la trafilatura a freddo, la profilatura (estrusione) e la laminazione a caldo.che sono adatti a diverse specifiche, requisiti di precisione e scale di produzione. Di seguito è riportata una guida dettagliata-per-passo, inclusa la preparazione, il funzionamento principale, la post-elaborazione e le precauzioni principali.
1. Preparativi prima della lavorazione
Una preparazione adeguata è la base per garantire la qualità dei tubi quadrati, coinvolgendo la selezione dei materiali, l'ispezione delle attrezzature e il trattamento superficiale, che influisce direttamente sull'effetto di formatura e sulla durata del prodotto.
1.1 Selezione e ispezione dei materiali
Non tutti i tubi tondi sono adatti alla trasformazione in tubi quadrati; il materiale deve avere una buona plasticità per evitare fessurazioni durante il processo di deformazione. I materiali comunemente usati includono:
- Acciaio al carbonio: come l'acciaio 20#, Q235 (equivalente a ASTM A36) e Q355 (equivalente a EN 10219 S355), che sono convenienti-e hanno una buona deformabilità, adatti per l'uso strutturale generale.
- Acciaio basso-legato: con una resistenza maggiore rispetto al normale acciaio al carbonio, è adatto per scenari di carico-come ponti e macchinari pesanti.
- Acciaio inossidabile: come 304 e 316, selezionati per ambienti resistenti alla corrosione-, ma la difficoltà di lavorazione e i costi sono relativamente elevati.
- Requisiti di ispezione: verificare la presenza di difetti superficiali nel tubo tondo (come crepe, cicatrici e ammaccature), misurarne il diametro esterno e lo spessore della paretee rettilineità per garantire che soddisfi i requisiti di elaborazione. Lo spessore della parete del tubo tondo deve essere uniforme e la deviazione non deve superare il ±10% (facendo riferimento ai requisiti pertinenti della norma EN 10255 per tubi di acciaio non-legato).
1.2 Preparazione dell'attrezzatura e degli strumenti
L'attrezzatura utilizzata varia in base al metodo di formatura e gli strumenti chiave devono essere pre-regolati per garantire un funzionamento stabile:
- Per trafilatura a freddo: macchina per trafilatura a freddo, matrice quadrata (che corrisponde alla dimensione target del tubo quadrato), lubrificante (per ridurre l'attrito ed evitare graffi superficiali), forno di ricottura (per distensione intermedia).
- Per la profilatura: rulli di formatura multi-gruppo, laminatoio, dispositivo di dimensionamento, sistema di trasmissione. I rulli devono essere regolati in base alle dimensioni del tubo tondo e del tubo quadrato target e alcune linee di produzione avanzate possono realizzare la regolazione in linea senza cambiare i rulli.
- Per la laminazione a caldo: forno di riscaldamento (per riscaldare il tubo tondo alla temperatura di deformazione plastica), laminatoio a passo quadrato/rettangolare, dispositivo di raffreddamento, raddrizzatrice.
1.3 Trattamento superficiale dei tubi tondi
Prima della formatura, la superficie del tubo tondo deve essere pulita per rimuovere ossidi, ruggine, macchie di olio e altre impurità, che possono prevenire difetti superficiali (come graffi e cavità) durante la lavorazione e garantire la qualità della superficie di formatura:
- Decapaggio: Immergere il tubo tondo in una soluzione acida per rimuovere gli ossidi superficiali; risciacquare con acqua pulita dopo il decapaggio per evitare la corrosione dei residui acidi.
- Lucidatura (facoltativa): per tubi quadrati ad alta- precisione, lucida la superficie del tubo tondo per renderlo liscio, riducendo l'attrito durante la formatura.
- Lubrificazione: applicare il lubrificante in modo uniforme sulla superficie del tubo tondo (particolarmente importante per la trafilatura a freddo), che può ridurre l'usura dello stampo/rulli e del tubo tondo e migliorare l'efficienza della formatura.
2. Metodi di formazione del nucleo (operazione passo-passo-passo)
La scelta del metodo di formatura dipende dalle dimensioni del tubo tondo, dai requisiti di precisione del tubo quadrato e dalla scala di produzione. Di seguito sono riportati i tre metodi più comunemente utilizzati, con fasi operative e caratteristiche dettagliate.
Metodo 1: Trafilatura a freddo (adatto per specifiche piccole/medie, alta precisione)
La trafilatura a freddo è il metodo più utilizzato per convertire tubi tondi in tubi quadrati, che possono raggiungere un'elevata precisione dimensionale e spigoli vivi, adatti per macchinari di precisione, mobili e altri campi che richiedono aspetto e precisione elevati. Le fasi operative sono le seguenti:
- Ricottura di tubi tondi: mettere il tubo tondo pulito in un forno di ricottura, riscaldarlo a 600-700 gradi (a seconda del materiale), mantenerlo caldo per un certo tempo e poi raffreddarlo lentamente. Questo passaggio può eliminare lo stress interno del tubo tondo, migliorarne la plasticità ed evitare fessurazioni durante la trafilatura.
- Installazione e regolazione dello stampo: installare la matrice quadrata corrispondente alle dimensioni target del tubo quadrato (lunghezza × larghezza × spessore della parete) sulla trafilatrice a freddo, regolare la posizione della matrice per garantire che la linea centrale della matrice sia allineata con la linea centrale del tubo tondo e che lo spazio tra la matrice e il tubo tondo sia ragionevole (per garantire uno spessore uniforme della parete del tubo quadrato).
- Alimentazione e trafilatura: inserire un'estremità del tubo tondo lubrificato nella matrice quadrata, bloccare l'estremità del tubo tondo con il morsetto della trafilatrice a freddo e avviare la macchina per tirare il tubo tondo attraverso la matrice a una velocità uniforme. La velocità di disegno deve essere controllata a 1-5 m/min (regolare in base al materiale e alle specifiche) per evitare una velocità eccessiva che potrebbe causare graffi superficiali o irregolarità nello spessore delle pareti.
- Disegno multi-passaggio (se necessario): per tubi tondi con grande deformazione (come la conversione di un tubo tondo di-diametro grande in un tubo quadrato di-dimensioni piccole), un singolo disegno non può soddisfare i requisiti. È necessario eseguire la trafilatura multi-passaggio ed eseguire la ricottura intermedia dopo ogni trafilatura per eliminare l'indurimento della lavorazione e garantire la plasticità del materiale. La quantità di deformazione di una singola passata non deve superare il 15% per evitare danni materiali.
- Ispezione iniziale: dopo la trafilatura, estrarre il tubo quadrato formato, controllarne le dimensioni esterne, lo spessore della parete e la qualità della superficie e regolare tempestivamente la velocità dello stampo o della trafilatura in caso di deviazioni.
- Caratteristiche: alta precisione (la tolleranza dimensionale può essere controllata entro ±0,2 mm), angoli acuti, superficie liscia, ma bassa efficienza produttiva e costi elevati, non adatti alla produzione di massa su larga-scala.
Metodo 2: Profilatura (estrusione) (adatto per specifiche di grandi dimensioni, produzione di massa)
La profilatura utilizza rulli multi-gruppo per comprimere gradualmente il tubo tondo in una forma quadrata, che presenta i vantaggi di alta velocità, alta efficienza e basso costo, adatto per tubi quadrati di grande-diametro, con pareti spesse-e scenari di produzione di massa come l'edilizia e l'ingegneria strutturale. Le fasi operative sono le seguenti:
- Regolazione dei rulli: in base al diametro esterno del tubo tondo e alla dimensione target del tubo quadrato, regolare la posizione e la distanza di ciascun gruppo di rulli formatori. I rulli sono progettati con forme di transizione progressiva (da circolare a ellittica a quadrata), garantendo che il tubo tondo si deformi gradualmente senza improvvise concentrazioni di sollecitazioni.
- Alimentazione: inserire il tubo tondo pulito e lubrificato nel laminatoio e assicurarsi che il tubo tondo sia allineato con la linea centrale dei rulli per evitare deviazioni durante la formatura.
- Formatura progressiva: avvia il laminatoio e il tubo tondo passa a turno attraverso i rulli multi-gruppo. Ciascun gruppo di rulli comprime leggermente il tubo tondo, trasformando gradualmente la sezione trasversale circolare in una sezione trasversale quadrata. Il numero di rulli è solitamente di 4-8 gruppi e la quantità di deformazione di ciascun passaggio è controllata entro un intervallo ragionevole per evitare crepe.
- Calibratura e sagomatura: dopo essere passato attraverso i rulli formatori, il tubo quadrato entra nella sezione di dimensionamento. I rulli calibratori correggono ulteriormente le dimensioni e la forma del tubo quadrato per garantire che le dimensioni esterne, la deviazione diagonale e la rettilineità soddisfino i requisiti. Alcune linee di produzione avanzate adottano un metodo di regolazione del disallineamento per realizzare la regolazione in linea di specifiche diverse senza cambiare i rulli.
- Taglio: in base alla lunghezza richiesta, utilizzare una macchina da taglio (come una sega a nastro o una macchina per il taglio laser) per tagliare il tubo quadrato formato alla dimensione specificata. Si consiglia di utilizzare il taglio laser per evitare l'indurimento dei bordi causato dal taglio tradizionale.
- Caratteristiche: elevata velocità di produzione (la velocità di lavoro può raggiungere diversi metri al minuto), basso costo, adatto per la produzione su larga-scala, ma la precisione è leggermente inferiore rispetto alla trafilatura a freddo e gli angoli sono arrotondati (ampio R-angolo), il che non è adatto per scene che richiedono angoli acuti. L'angolo R- del tubo quadrato finito è solitamente maggiore o uguale a 1,5 t (t è lo spessore della parete).
Metodo 3: laminazione a caldo (adatto per tubi di-diametro grande e pareti-spesse)
La laminazione a caldo trasforma il tubo tondo in un tubo quadrato ad alta temperatura, adatto per tubi tondi con pareti spesse-di grande diametro e-difficili da deformare a temperatura ambiente, come parti strutturali di grandi dimensioni e componenti di macchinari pesanti. Le fasi operative sono le seguenti:
- Riscaldamento del tubo tondo: mettere il tubo tondo in un forno di riscaldamento e riscaldarlo a 1100-1250 gradi (la temperatura specifica dipende dal materiale), mantenerlo caldo per un certo tempo per garantire che l'intero tubo tondo venga riscaldato uniformemente e raggiunga lo stato di deformazione plastica. La fluttuazione della temperatura deve essere controllata entro ±10 gradi per garantire prestazioni di deformazione costanti del materiale.
- Formatura a laminazione: estrarre il tubo tondo riscaldato dal forno e inserirlo rapidamente nel laminatoio a passaggio quadrato/rettangolare. Il laminatoio utilizza la laminazione ad alta-temperatura per pressare il tubo tondo in una forma quadrata in uno o più passaggi. La velocità e la pressione di laminazione devono essere controllate con precisione per evitare spessori irregolari delle pareti o crepe causate da una pressione eccessiva o da una velocità troppo elevata.
- Raffreddamento: dopo la laminazione, il tubo quadrato viene raffreddato mediante raffreddamento ad aria o raffreddamento ad acqua. La velocità di raffreddamento deve essere controllata per evitare stress interni causati dal raffreddamento rapido. Per i materiali ad alta-resistenza, è necessario un raffreddamento lento per garantire le proprietà meccaniche del tubo quadrato
