Cómo seleccionar la longitud adecuada para tubos de acero estirados en frío

Los tubos de acero estirados en frío , con su alta precisión dimensional, baja rugosidad superficial y excelentes propiedades mecánicas, se utilizan ampliamente en la fabricación de piezas en bruto para componentes de alta precisión, como anillos de rodamiento, piezas mecánicas de precisión y componentes hidráulicos. La determinación de la longitud y el corte son los pasos centrales en la preparación de tubos de acero estirados en frío, lo que afecta directamente la utilización del material, la precisión del procesamiento posterior y los costos de producción. En el campo de la fabricación de maquinaria de precisión, la calidad del procesamiento de los tubos de acero estirados en frío determina directamente la estabilidad del rendimiento del producto final. La determinación inadecuada de la longitud puede conducir fácilmente a desperdicio de material o a un margen de procesamiento insuficiente, mientras que los métodos de corte inadecuados pueden causar problemas como deformación del corte y desviaciones de precisión, afectando así el efecto de sujeción y posicionamiento y la tasa de calificación del producto terminado. Actualmente, algunas empresas confían en la experiencia para calcular la longitud y ajustan ciegamente los parámetros de corte durante el procesamiento de tubos de acero estirados en frío, lo que resulta en una baja utilización de material y altas pérdidas de producción. Por lo tanto, dominar los métodos científicos para determinar la longitud y las técnicas de selección de corte precisas es de gran importancia práctica para mejorar la economía y la precisión del procesamiento de tubos de acero estirados en frío.

Primero, ¿cómo determinar la longitud de los tubos de acero estirados en frío?

Determinar la longitud de los tubos de acero estirados en frío requiere considerar tres objetivos principales: 'satisfacer las necesidades de procesamiento posteriores', 'maximizar la utilización del material' y 'adaptarse al ritmo de la producción en masa'. Esto evita el desperdicio de costos o los riesgos de calidad causados ​​por considerar solo una dimensión. Específicamente, se pueden utilizar los siguientes tres pasos para un cálculo preciso:

1. Cálculo de longitud básica de tubos de acero estirados en frío.

El cálculo de longitud básico utiliza la longitud de diseño del producto terminado como punto de referencia principal, superpuesta con la tolerancia de procesamiento de todos los procesos y la pérdida de corte, asegurando que el procesamiento posterior pueda cubrir completamente las necesidades de corrección de defectos y mejora de la precisión. La fórmula de cálculo central es:

Longitud de corte L = Longitud de diseño del producto terminado L₀ + Margen de cara final total de procesos posteriores ΔL₁ + Margen de corte ΔL₂

La determinación de cada parámetro debe combinarse con las características de los tubos de acero estirados en frío y los requisitos de precisión del procesamiento:

(1) Longitud de diseño del producto terminado L₀: siga estrictamente los requisitos del dibujo, extraiga con precisión la longitud efectiva real de los componentes finales y evite problemas de ensamblaje posteriores debido a desviaciones dimensionales.

(2) Margen total de la cara del extremo ΔL₁ para procesos posteriores: esto incluye el margen de mecanizado de la cara del extremo para torneado en desbaste, torneado semiacabado y mecanizado de acabado, y debe adaptarse según el nivel de precisión. Para piezas de alta precisión (como anillos de rodamiento) de grado IT6-IT7, ΔL₁ suele ser de 0,2 a 0,3 mm; para piezas de precisión ordinarias, ΔL₁ se puede simplificar a 0,1-0,2 mm para garantizar que se puedan corregir defectos menores y errores de sujeción de la cara del extremo en blanco.

(3) Margen de corte ΔL₂: los tubos de acero estirados en frío tienen una superficie plana y dimensiones estables, y la deformación por corte es mínima. Por lo tanto, ΔL₂ se puede controlar entre 0,5 y 1,0 mm. Si se requiere tratamiento térmico más adelante, el límite superior se puede utilizar apropiadamente para reservar una pequeña cantidad de espacio de deformación; si se trata de mecanizado directo, se puede utilizar el límite inferior para reducir el desperdicio de material.

2. Optimización de la producción por lotes de tubos de acero estirados en frío.

En la producción en masa, es necesario optimizar el diseño en función de las especificaciones de longitud estándar de los tubos de acero estirados en frío (comúnmente 6 m, 9 m, 12 m). Se debe utilizar la programación entera para determinar la cantidad de tubos largos individuales que se cortarán, maximizando la utilización del material y reduciendo el desperdicio corto.

(1) Lógica de optimización: primero, calcule la cantidad máxima de tubos de acero de una sola longitud que se pueden cortar (redondeando al número entero más cercano). Luego, calcule la longitud restante del material. Si la longitud restante del material es ≥ 80 % de la longitud de corte único, se puede integrar en las materias primas para pedidos de lotes pequeños. Si el material restante es demasiado corto, ajuste apropiadamente la longitud del corte único (dentro del rango de fluctuación permitido) para mejorar la utilización general.

(2) Compensación por condiciones de trabajo especiales: si las tuberías de acero estiradas en frío requieren procesos de tratamiento térmico como revenido y temple, y el material tiene una fuerte tendencia a endurecerse (p. ej., acero para rodamientos GCr15, acero estructural de aleación 20CrMnTi), se debe reservar una compensación adicional de 0,1-0,2 mm de longitud de compensación por deformación del tratamiento térmico. La determinación del monto de compensación requiere obtener datos reales de deformación mediante pruebas preliminares para evitar un tamaño insuficiente del producto terminado debido a la contracción de la longitud después del tratamiento térmico.

Además, para piezas con requisitos de flexión extremadamente altos, se puede reservar un margen de enderezamiento de 0,05 a 0,1 mm al determinar la longitud para garantizar que las necesidades de procesamiento posteriores aún puedan satisfacerse después del enderezamiento.

En segundo lugar, ¿cómo seleccionar el método de corte para tubos de acero estirados en frío?

El corte de tubos de acero estirados en frío requiere seleccionar el método de corte adecuado según el espesor de la pared, los requisitos de precisión y el lote de producción. Al mismo tiempo, optimice los parámetros del equipo y estandarice el proceso de posprocesamiento para garantizar que la calidad del corte cumpla con los estándares y siente las bases para el procesamiento posterior.

1. Selección del método de corte para tubos de acero estirados en frío: que coincida con precisión con el escenario de procesamiento.

La lógica de selección central del método de corte: el espesor de la pared determina la dificultad del corte, los requisitos de precisión determinan la precisión del corte y el lote determina la eficiencia del corte. Los esquemas de casación específicos son los siguientes:

(1) Tubos de acero estirados en frío de paredes delgadas (espesor de pared ≤ 4 mm): se prefiere el corte por láser o por plasma. Este método da como resultado una zona afectada por el calor muy pequeña (≤0,2 mm), una alta suavidad de corte (desviación de perpendicularidad ≤0,1 mm/m) y ninguna deformación significativa, lo que puede reducir en gran medida los márgenes de procesamiento posteriores. Es especialmente adecuado para componentes en bruto de alta precisión (como manguitos de componentes hidráulicos de precisión). Entre ellos, el corte por láser tiene mayor precisión (rugosidad de corte Ra≤1,6μm), adecuado para producción de alta precisión en lotes pequeños; El corte por plasma tiene una mayor eficiencia y es adecuado para el procesamiento de tubos de paredes delgadas en lotes grandes.

(2) Tubos de acero estirados en frío de paredes gruesas (espesor de pared >4 mm): utilice una sierra de alta precisión (se recomienda una sierra de cinta o una sierra circular) para equilibrar la eficiencia y el costo. Se debe evitar el corte con llama porque su zona afectada por el calor es grande (>1 mm), lo que fácilmente conduce a la oxidación y deformación del corte, aumentando la dificultad del procesamiento posterior. Las sierras de precisión manuales son adecuadas para la producción de lotes pequeños, mientras que las sierras CNC totalmente automáticas son adecuadas para la producción de lotes grandes y pueden mejorar la consistencia del corte.

2. Optimización de los parámetros del equipo de corte para tubos de acero estirados en frío

Los diferentes métodos de corte requieren un ajuste específico de los parámetros del equipo para evitar defectos de corte debido a parámetros inadecuados:

(1) Parámetros de corte por láser: la potencia aumenta con el espesor de la pared (1000 W para un espesor de pared de 2 mm, 2000 W para un espesor de pared de 4 mm), la velocidad de corte se controla a 1-3 m/min; Eliminación de escoria asistida con aire comprimido (presión 0,4-0,6 MPa) para evitar la acumulación de escoria en el corte y mejorar el acabado de la superficie.

(2) Parámetros de corte de la máquina de sierra CNC: use hojas de sierra de carburo (adecuadas para acero al carbono/acero aleado), velocidad de rotación 300-500 r/min, velocidad de avance 0,1-0,3 mm/r; use abrazaderas en V para un posicionamiento y sujeción precisos antes del corte, con almohadillas de goma en los puntos de contacto entre las abrazaderas y la tubería de acero para evitar daños a la superficie de la tubería y evitar la desviación rotacional durante el corte. 3. Especificaciones de procesamiento posterior al corte para tubos de acero estirados en frío

Después del corte, la cara del extremo debe tratarse inmediatamente para evitar afectar la sujeción posterior y la precisión del procesamiento. El proceso específico es el siguiente:

(1) Eliminación de rebabas y escoria: muela la superficie cortada con una amoladora angular o una lima para garantizar que la cara del extremo esté libre de bordes afilados, rebabas y escoria, lo que evitará rayones en las abrazaderas o afectará la precisión del posicionamiento durante la sujeción.

(2) Rectificado de precisión de la cara del extremo: para componentes en bruto de alta precisión de grado IT6 y superior, la cara del extremo debe rectificarse más con una amoladora de superficie para garantizar que el error de planitud sea ≤0,05 mm y que la desviación de perpendicularidad entre la cara del extremo y el eje de la tubería de acero sea ≤0,1 mm/m.

(3) Tratamiento de prevención de oxidación: Después del tratamiento, limpie rápidamente las limaduras de hierro de la cara del extremo y aplique aceite preventivo de oxidación (para almacenamiento a corto plazo) o rocíe imprimación preventiva de oxidación (para almacenamiento a largo plazo) para evitar la corrosión por oxidación de la superficie cortada. 4. Control de calidad de todo el proceso de tubos de acero laminados en frío

Establecer un mecanismo de monitoreo de calidad basado en lotes para garantizar una calidad de corte estable:

(1) Muestreo dimensional: seleccione aleatoriamente de 3 a 5 piezas de cada lote para verificar la precisión de la longitud de corte, controlando la desviación dentro de ±0,1 mm; Si la desviación excede el límite, ajuste los parámetros de posicionamiento del equipo rápidamente.

(2) Inspección de la calidad del corte: inspeccione visualmente el filo o use una lupa para verificar si hay defectos como grietas, delaminación e incrustaciones de óxido excesivas; para productos que requieren alta precisión, utilice un probador de rugosidad para comprobar la rugosidad de la superficie del filo y garantizar el cumplimiento.

(3) Calibración del equipo: verifique la precisión de posicionamiento del equipo de corte y el desgaste de la hoja de sierra/cabezal láser antes de comenzar a trabajar todos los días, y realice una calibración precisa con regularidad (semanalmente) para evitar problemas de calidad del lote causados ​​por la desviación del equipo.

(4) Gestión de los espacios en blanco: después del corte, los espacios en blanco se clasifican y etiquetan de acuerdo con las especificaciones y los lotes, y se apilan en capas (cada capa con una altura de ≤500 mm) para evitar colisiones y deformaciones.

La determinación de la longitud de la tubería de acero estirada en frío y la selección de corte deben girar en torno a tres objetivos principales: 'precisión, eficiencia y economía'. Se deben utilizar métodos científicos de cálculo de longitud para hacer coincidir las necesidades de procesamiento con la utilización del material, y se deben emplear métodos de corte apropiados y optimización de parámetros para garantizar la calidad del corte. En la producción real, el plan debe ajustarse de manera flexible según los requisitos de precisión del producto final, el volumen de producción y las condiciones del equipo. Al mismo tiempo, es esencial reforzar el control de calidad durante todo el proceso para reducir eficazmente el desperdicio de material y las pérdidas de producción, y mejorar la eficiencia del procesamiento y la tasa de calificación del producto. En el futuro, con el desarrollo de la tecnología de procesamiento automatizado, los equipos de corte CNC se podrán combinar con sistemas de monitoreo dimensional en línea para lograr un control inteligente y preciso de la determinación de la longitud y el corte, mejorando aún más el nivel de inteligencia en el procesamiento de tubos de acero estirados en frío.