Праблемы з нарэзаннем разьбёў на трубах з карозійнастайкіх сплаваў і як іх пазбегнуць

Праблемы з нарэзаннем разьбёў на трубах з карозійнастайкіх сплаваў і як іх пазбегнуць

Дасягненне ідэальнай разьбы без пагаршэння карозійнай стойкасці

Накатка нарэзу на каленых трубах з карозійнастайкіх сплаваў (CRA) стаўляе перад намі адмысловыя выклікі, якія адрозніваюць іх ад працы з вугляроджанай стальлю ці звычайнымі нержавеючымі сталлю. Гэтыя матэрыялы высокай эфектыўнасці — у тым ліку двухслойныя і супер двухслойныя нержавеючыя сталі, нікелевыя і тытанавыя сплавы — патрабуюць спецыяльных метадаў накаткі нарэзу для захавання іх канструкцыйнай цэласнасці і карозійнай стойкасці.

Працуючы з шматлікімі вырабнікамі, якія маюць справу з сістэмамі CRA-трубаправодаў, я заўважыў, што праблемы з нарэзам часта ўзнікаюць пазней у працэсе эксплуатацыі, што прыводзіць да дарагіх адмоваў і простояў. У гэтым дапаможніку разглядаюцца найбольш распаўсюджаныя праблемы з нарэзам і прапануюцца практычныя рашэнні для забеспячэння надзейных, герметычных злучэнняў.

Чаму карозійнастайкія сплавы паводзяць сябе па-іншаму пры накатцы нарэзу

CRA валодаюць механічнымі і металургічнымі характарыстыкамі, якія істотна ўплываюць на аперацыі з накаткай нарэзу:

• Схільнасць да наклепу : Большасць CRA хутка наклёпліваюцца пры мэханічнай дэфармацыі

• Схільнасць да задзіраў і заклінівання : Маюць схільнасць прыварачвацца да сябе і іншых матэрыялаў пад ціскам

• Высокія патрабаванні да міцнасці : Патрабуюць больш высокіх зусілляў для рэзання ў параўнанні з вугляродзістай стальнёй

• Праблемы з утварэннем стружкі : Утвараюць драцяныя, вытанчылыя абуркі, якія перашкоджаюць нарэзанню рэзаў

• Чуласівасць да тэплы : Занадта высокая тэмпература можа знізіць каразійную стойкасць праз выпаданне карбідаў ці фазавыя пераўтварэнні

Як адзначае адзін з экспертав у галіне: "Працэс нарэзання рэзаў для каразійнастойкіх сплаваў патрабуе дакладнага кантролю некалькіх параметраў, каб не пагоршыць уласную каразійную стойкасць матэрыялу."

Тыповыя праблемы пры нарэзанні рэзаў і іх першапрычыны

1. Задзіранні і налепванне матэрыялу

Вызначэнне праблемы:
Задзіранні выглядаюць як парваны матэрыял паверхні, шарашкатасць або нават прыварэнне паміж інструментам для нарэзання рэзаў і заготоўкай. У цяжкіх выпадках нарэзаны элемент можа поўнасцю заклініць.

Галоўныя прычыны:

• Трэнне, якое вырабляе цеплавына перавышэнне межаў матэрыялу

• Недастатковае або няправільнае змацоўванне

• Хімічная падобнасць інструмента/матэрыялу што прыводзіць да прыліпання

• Занадта высокая хуткасць нарэзання рэзьбы выклікае лакальнае награванне

2. Замацненне матэрыялу і хуткасная зноса інструмента

Вызначэнне праблемы:
Паверхні рэзьбы становяцца надта твёрдымі, што ускладняе наступныя апрацоўкі. Рэзальныя інструменты хутка зносяцца, губляючы вострасць, і ствараюць рэзьбу низкай якасці.

Галоўныя прычыны:

• Недастатковыя падачы што дазваляе інструменту трыецца, а не рэзаць

• Тупыя рэзальныя інструменты выклікаюць надмерную дэфармацыю замест чыстага зрушэння

• Няправільная геаметрыя інструмента якія павялічваюць твёрдасць матэрыялу замест яго чыстага рэзання

• Многакратнае праходжанне па той жа вобласці без дастатковай глыбіні рэзання

3. Адрыванне і шорсткія паверхні рэзьбы

Вызначэнне праблемы:
Бокавыя паверхні рэзьбы паказваюць парваны матэрыял замест чыста нарэзаных паверхняў, ствараючы магчымыя шляхі цячы і пункты канцэнтрацыі напружанняў

Галоўныя прычыны:

• Няправільная востраць інструмента або няслушная падрыхтоўка рэзальнай кромкі

• Вібрацыя і дрыганні пры нарэзанні рэзьбы

• Паганы кантроль чыпавання з-за чаго абуркі перашкаджаюць рэзанню

• Недастатковая жорсткасць у сістэме заготова-інструмент-станок

4. Спадарожныя змены ў рэзьбе і недакладнасць памераў

Вызначэнне праблемы:
Рэзьба не адпавядае памерным спецыфікацыям, што ўплывае на яе шчыльнасць і міцнасць злучэння

Галоўныя прычыны:

• Адхіл вадарэза пры сілах рэзання

• Рух заготовак або нявысталяе затрымка

• Цеплавое пашырэнне з-за надмернага цёпла пры рэзанні

• Няправільная наладка станка або праграмаванне шляху інструмента

Практычныя рашэнні для якаснай нарэзкі рэзьбы

1. Выбар інструмента і аптымізацыя геаметрыі

Выбар матэрыялу інструмента:

• Высокаяркастыя маркі карбідаў з спецыялізаванымі пакрыццямі для нержавеючых сталёў і нікелевых сплаваў

• Хуткаразрэзныя сталі на аснове кобальту для пэўных прымяненняў

• Інструменты з PVD-пакрыццем для зніжэння траненні і паляпшанай зносасцойкасці

Параметры геаметрыі інструмента:

• Дадатныя вуглы рэзання (7–15°) для свабоднага рэзання

• Вострыя рэзальныя краі з адпаведнай правяркай для трываласці рабочага краю

• Аптымізаваныя вуглы прыпынення для прадухілення таркання

• Геаметрыя перапыннікаў чыпсаў распрацаваная для доўгіх стружак

Як прапануе адно з указанняў па апрацоўцы: "Пры нарэзанні знёвачкі 316 выкарыстоўвайце інструмент з пазітыўным вуглом падаючай плоскасці 10° і пераканайцеся, што рэзальны край востры — тупыя інструменты гарантуе ўцяжеленне матэрыялу."

2. Аптымізацыя параметраў рэзання

Выбар хуткасці:

• Дуплексныя няржавеючыя сталі : 30-50 SFM (9-15 м/хв) для інструмента з карбіда

• Сплавы на базе нікеля : 20-40 SFM (6-12 м/хв)

• Тытанавых сплавах : 30-60 SFM (9-18 м/хв)

Стратаэгія падачы:

• Захоўвайце сталую і адпаведную хуткасць падачы — ніколі не дазваляйце інструменту затрымлівацца

• Выкарыстанне рэзанне ў напрамку руху метады для звычайных нарэзнікавых прыстасаванняў, калі гэта магчыма

• Зabezпесніць дастатковая глыбіня рэзання каб прадухіліць тарканне і навакруглянне матэрыялу

Стратаэгія праходаў:

• Выкарыстоўвайце пацяглы змяншэнне глыбіні рэзання пры кожным праходзе

• Адкладзіце 40-50% здымаў матэрыялу на першы праход

• Апошнія праходы павінны здымаць 0,002-0,005" (0,05-0,13 мм) для апошняй апрацоўкі

3. Перадавыя метады змащэння і ахалоджвання

Абран лубрыканта:

• Выкарыстанне высокім ціскам дадаткі змяшчаюць серу або хлор для экстрэмальных умоў ціску

• Выbraць ахалоджвальнікі, спецыяльна распрацаваныя для нержавеючых сталёў і нікелевых сплаваў

• Уникайце выкарыстання змашчальнікаў, якія могуць занесці забруднікі і выклікаць карозійныя праблемы

Спосабы застосавання:

• Патокавае ахалоджванне у агульным пераважаецца над сістэмамі туману

• Абяспечце падачу змашчэння да рэжучага інтэрфейсу , а не толькі ў агульную вобласць

• Для цяжкіх матэрыялаў разгледзьце магчымасць выкарыстання сістэм падачы ахалоджвальнай вадкасці праз інструмент сістэмы падачы

Адзін досведны верстатнік рэкамендуе: «Пры нарэзанні знёсу ўльтрадвойной нержавеючай сталі выкарыстоўвайце змашчэнне з высокім націскам на аснове серы, якое падаецца непасрэдна ў рэжучую зону з дастатковым аб'ёмам для кантролю за тэмпературай».

4. Кантроль працэсу і аптымізацыя наладкі

Падрыхтоўка заготовак:

• Забяспечце адэкватнае падтрыманне загатоўкі блізка да аперацыі нарэзання рэзьбы

• Стабілізуйце доўгія трубкі з дапамогай ліхтараў або падобных прылад

• Праверце стан матэрыялу —вяльмаваныя матэрыялы лёгчэй апрацоўваюцца, чым халодна-званочваныя

Стан верстата:

• Зabezпесніць жорсткасць верстата і адсутнасць надмернага люфту

• Мінімізаваць выступ як заготовак, так і інструмента

• Пераварот правільнае ўзаемнае размяшчэнне паміж заготовкай і траекторыяй інструмента

Праверка якасці рэзьбы:

• Выкарыстанне калібры для рэзьбы (пробкавыя і калькавыя) для праверкі памераў

• Увядзіце праверку шорсткасці паверхні па бакавінах профілю рэзьбы

• Для крытычных прыкладанняў разгледзіце інспектаванне з выкарыстаннем афарбоўкі для выяўлення микротрещин

Асаблівыя палажэнні для пэўных сямейств сплаваў

Двухфазныя і супердвухфазныя нержавеючыя сталі

• Пазбаўляйце збалансаваная структура фаз шляхам уникнення надмернага ўводу цепла

• Гэтыя сплавы хутка ўтвараюць наклеп — забяспечвайце непарыўнасць і станоўчы рэз

• Патрабуецца больш высокая міцнасць машчутныя інструменты і наладкі

Нікелевыя сплавы (Інконел, Хастэлой, Монель)

• Выключна пашыраюцца ў працэсе апрацоўкі — захоўвайце стабільныя падачы

• Выкарыстанне вострыя інструменты з пазітыўным вуглом паднутрэння

• Гэтыя матэрыялы ствараюць значныя рэзальныя сілы — забяспечце дастатковую жорсткасць

Тытанавых сплавах

• Нягледзячы на нізкую твёрдасць, тытан мае поганую цеплаправоднасць

• Прадукація лакалізаванае нагрэванне якія могуць пагаршыць уласцівасці матэрыялу

• Тытан ёсць хімічна актыўны пры тэмпературах рэзання — выкарыстоўвайце адпаведныя змацоўвальнікі

Прафілактычнае абслугоўванне і кіраванне інструментам

Праверка і абслугоўванне інструмента

• Рэгулярна правярайце нажыўныя кромкі на знос, скалыванні ці ўтварэнне нарослай кромкі

• Фіксуйце працоўны тэрмін інструмента для кожнага канкрэтнага матэрыялу, каб вызначыць графікі замены

• Правільна захоўвайце інструменты для нарэзання рэза каб прадухіліць пашкоджанне рабочых крайкоў

Дакументаванне і кантроль працэсу

• Рэгіструйце параметры паспяховага нарэзання рэза для кожнай партыі матэрыялу

• Абучайце аператараў выяўляць раннія прыкметы праблем з нарэзаннем рэза

• Увядзіце кантрольныя пункты якасці на ўсім працягу працэсу нарэзання рэза

Выяўленне і ўсуненне распаўсюджаных праблем пры нарэзанні рэза

Праблема: Пастаяннае задзіранне нягледзячы на належнае змацоўванне

Рашэнні:

• Паменшыць хуткасць нарэзання рэзаў на 20%

• Праверыць сумяшчальнасць матэрыялу інструмента з загатоўкай

• Павялічыць паток і ціск змацоўвальнай вадкасці

• Разгледзець магчымасць пераходу на іншае пакрыццё інструмента

Праблема: Хуткае знос інструмента

Рашэнні:

• Праверыць, ці знаходзяцца рэжымныя параметры рэзання ў рэкамендаваных межах

• Праверыць наяўнасць забруднення або аксыднай плёнкі на паверхні загатоўкі

• Упэўніцца ў правільнасці канцэнтрацыі і значэння pH ахалоджвальнай вадкасці

• Разгледзець магчымасць выкарыстання іншых матэрыялаў або геаметрыі інструмента

Праблема: трысканне і вібрацыя

Рашэнні:

• Павялічце падтрымку заготовак бліжэй да зонны рэзання

• Заменшыце вылет інструмента да мінімальна неабходнага

• Праверце стан верстата на знос або люфт

• Адрэгулюйце параметры рэзання, каб уникнуць рэзанансных частот

Перадавыя тэхнікі для складаных прымяненняў

Накатка рэзаў супраць нарэзкі рэзаў

Для некаторых прымяненняў CRA накатка рэзьбы дае перавагі:

• Без утварэння чыпсаў , выдаленне праблем кіравання чыпам

• Наведзеныя на працу карані шрубоў для паляпшанай стойкасці да стомленасці

• Стабільная апрацоўка паверхні і размерная дакладнасць

• Шыршае час на праўдукцыю для высокапрадукцыйных прыкладанняў

Аднак, для накаткі рэзьбы патрабуецца:

• Значна больш высокія нагрузкі

• Спецыялізаванае абсталяванне

• Розныя навыкі ад звычайнай нарэзкі рэзьбы

Падыходы да нарэзкі рэзьбы з дапамогай CNC

Сучаснае абсталяванне CNC дазваляе:

• Аптымізаваныя траекторыі інструмента якія змяншаюць змацненне матэрыялу пры апрацоўцы

• Стабільны кантроль параметраў на ўсім працягу працэсу нарэзання рэза

• Інтэграваны маніторынг сіл рэзання і ўмоў апрацоўкі

• Аўтаматычная кампенсацыя стомленасці інструмента

Кантроль якасці і праўядзенне справак

Увядзіце камплексны пратакол праверкі:

1. Праверка першага вырабу для новых наладак ці партый матэрыялаў

2. Праверка ў працэсе вырабу крытычных памераў

3. Канчатковую перагляд уключая:

   • Памеры і пасадка рэзьбы

   • Якасць апрацоўкі паверхні

   • Візуальны агляд на наяўнасць дэфектаў

   • Дакументаванне вынікаў праверкі

Вывад

Паспяховае нарэзанне рэзьбы на трубах з карозійнастойкіх сплаваў патрабуе разумення адметных характарыстык гэтых матэрыялаў і ўвядзення дакладнага кантролю працэсу. Ключ да сталых вынікаў заключаецца ў:

1. Выбар адпаведнай аснасткі з аптымізаванай геаметрыяй

2. Кантроль параметраў рэзання для кантролю над змацненнем працы і вылучэннем цяпла

3. Ужыванне эфектыўнай змащвання стратэгіі

4. Забеспячэнне жорсткіх умоў абсталявання для дасягнення размернай дакладнасці

5. Увядзенне камплекснага кантролю якасці на ўсім працэсе

Памятайце, што кошт прадухілення праблем з нарэзаннем рэзаў заўсёды меншы, чым кошт рамонту або замены выйшоўшых з ладу кампанентаў у працэсе эксплуатацыі. Укладанне сродкаў у правільны інструмент, навучанне і распрацоўку працэсу прынесе істотны прыбытак за кошт зніжэння адходаў, паляпшэння надзейнасці і павелічэння бяспекі.

Для крытычных прымяненняў ці пры ўвядзенні новых матэрыялаў разгледзьце магчымасць правядзення выпрабаванняў нарэзання і звярніцеся за паслугамі да пастаўшчыкоў матэрыялаў ці спецыялістаў па нарэзанні, якія маюць канкрэтны досвед працы з карозійна-стойкімі сплавамі.