ปัญหาการเกลียวในท่อโลหะผสมที่ต้านทานการกัดกร่อน และวิธีการหลีกเลี่ยง

ปัญหาการเกลียวในท่อโลหะผสมที่ต้านทานการกัดกร่อน และวิธีการหลีกเลี่ยง

การทำเกลียวให้สมบูรณ์แบบโดยไม่ลดทอนคุณสมบัติในการต้านทานการกัดกร่อน

การเดินเกลียวท่อโลหะผสมที่ต้านทานการกัดกร่อน (CRA) มีความท้าทายเฉพาะตัวที่แตกต่างจากการทำงานกับเหล็กกล้าคาร์บอนหรือสแตนเลสทั่วไป วัสดุประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ ซึ่งรวมถึงสแตนเลสดูเพล็กซ์และซูเปอร์ดูเพล็กซ์ อัลลอยนิกเกิล และอัลลอยไทเทเนียม จำเป็นต้องใช้วิธีการเดินเกลียวพิเศษเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความต้านทานการกัดกร่อนไว้

จากการที่ได้ทำงานร่วมกับผู้ผลิตจำนวนมากที่จัดการระบบสายท่อ CRA มาโดยตลอด ข้าพเจ้าสังเกตเห็นว่าปัญหาการเดินเกลียวมักปรากฏขึ้นในภายหลังระหว่างการใช้งาน ซึ่งนำไปสู่ความเสียหายที่มีค่าใช้จ่ายสูงและการหยุดดำเนินงาน คู่มือนี้จะกล่าวถึงปัญหาการเดินเกลียวที่พบบ่อยที่สุด และให้แนวทางแก้ไขที่สามารถนำไปปฏิบัติได้ เพื่อให้มั่นใจว่าข้อต่อจะมีความน่าเชื่อถือและไม่รั่ว

เหตุใดโลหะผสมที่ต้านทานการกัดกร่อนจึงมีพฤติกรรมต่างออกไปในระหว่างการเดินเกลียว

CRAs มีคุณสมบัติด้านกลศาสตร์และโลหะวิทยาที่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการเดินเกลียว:

• แนวโน้มการเกิดความเหนียวเนื่องจากการเย็นตัวขณะขึ้นรูป (Work hardening tendency) : CRAs ส่วนใหญ่เกิดการแข็งตัวอย่างรวดเร็วระหว่างการเปลี่ยนรูปร่างทางกล

• ความเสี่ยงต่อการเกิดการติดกัน (Galling) และการล็อกตัว : มีแนวโน้มที่จะเกิดการเชื่อมติดกันเองและกับวัสดุอื่นภายใต้แรงดัน

• ต้องการความแข็งแรงสูง : ต้องใช้แรงตัดมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน

• ปัญหาในการก่อตัวของชิ้นโลหะเศษ : ผลิตชิ้นโลหะเศษที่เหนียวและหยุดยั้งการดำเนินงานของการทอเธรด

• ความไวต่อความร้อน : ความร้อนสูงเกินไปสามารถทำให้ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนลดลงได้ เนื่องจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์หรือการเปลี่ยนแปลงเฟส

ดังที่ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมคนหนึ่งระบุว่า "กระบวนการทอเธรดสำหรับโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนจำเป็นต้องควบคุมพารามิเตอร์หลายประการอย่างระมัดระวัง เพื่อหลีกเลี่ยงการทำลายคุณสมบัติการต้านทานการกัดกร่อนตามธรรมชาติของวัสดุ"

ปัญหาทั่วไปในการทอเธรดและสาเหตุหลัก

1. การเกิดการเสียดสีติดกันและการจับวัสดุ

การระบุปัญหา:
การเสียดสีติดกันจะปรากฏเป็นวัสดุผิวฉีกขาด พื้นผิวขรุขระ หรือการเชื่อมติดกันจริงระหว่างเครื่องมือทอเธรดกับชิ้นงาน ในกรณีรุนแรง ชิ้นส่วนที่มีเธรดอาจล็อกตัวจนเคลื่อนไม่ได้

สาเหตุหลัก:

• การเกิดความร้อนจากการเสียดสี เกินขีดจำกัดของวัสดุ

• การหล่อลื่นไม่เพียงพอหรือไม่เหมาะสม

• ความคล้ายคลึงกันทางเคมีระหว่างเครื่องมือและวัสดุ นำไปสู่การยึดติดกัน

• ความเร็วในการกลึงเกลียวสูงเกินไป ก่อให้เกิดความร้อนเฉพาะที่

2. การแข็งตัวของชิ้นงานและการสึกหรอของเครื่องมือก่อนกำหนด

การระบุปัญหา:
พื้นผิวเกลียวมีความแข็งมากเกินไป ทำให้การตัดครั้งต่อไปยากลำบาก เครื่องมือตัดสึกหรออย่างรวดเร็ว สูญเสียความคม และผลิตเกลียวที่มีคุณภาพต่ำ

สาเหตุหลัก:

• อัตราการให้อาหารไม่เพียงพอ ทำให้เครื่องมือเสียดสีแทนที่จะตัด

• เครื่องมือตัดที่หมาด ก่อให้เกิดการเปลี่ยนรูปร่างมากเกินไป แทนที่จะตัดเฉือนอย่างเรียบร้อย

• รูปทรงเรขาคณิตของเครื่องมือไม่เหมาะสม ที่ทำให้วัสดุเกิดการเหนียวแข็ง (work-hardens) แทนที่จะตัดวัสดุได้อย่างสะอาด

• การเดินเครื่องหลายรอบในพื้นที่เดิม โดยไม่มีความลึกของการตัดเพียงพอ

3. พื้นผิวด้ายหยาบและเป็นรอยฉีกขาด

การระบุปัญหา:
ผิวด้านข้างของด้ายแสดงวัสดุที่ฉีกขาด แทนที่จะเป็นพื้นผิวที่ถูกตัดอย่างเรียบร้อย ซึ่งอาจก่อให้เกิดช่องรั่วและการรวมตัวของแรงเครียด

สาเหตุหลัก:

• ความคมของเครื่องมือไม่เหมาะสม หรือการเตรียมขอบตัดที่ไม่เหมาะสม

• การสั่นสะเทือนและเสียงดังกระเดื่อง ระหว่างการกลึงเกลียว

• การควบคุมเศษชิ้นงานไม่เหมาะสม ทำให้เศษชิ้นงานรบกวนการตัด

• ความแข็งแรงไม่เพียงพอ ในระบบชิ้นงาน-เครื่องมือ-เครื่องจักร

4. การบิดเบี้ยวของเกลียวและความแม่นยำด้านมิติ

การระบุปัญหา:
เกลียวไม่ตรงตามข้อกำหนดด้านมิติ ส่งผลต่อความสามารถในการปิดผนึกและความแข็งแรงของข้อต่อ

สาเหตุหลัก:

• การโก่งตัวของเครื่องมือ เนื่องจากแรงตัดที่ต่ำเกินไป

• การเคลื่อนที่ของชิ้นงาน หรือการยึดชิ้นงานไม่เพียงพอ

• การขยายความร้อน จากความร้อนในการตัดที่สูงเกินไป

• การตั้งค่าเครื่องจักรไม่ถูกต้อง หรือการเขียนโปรแกรมเส้นทางของเครื่องมือ

แนวทางปฏิบัติแก้ปัญหาสำหรับงานกลึงเกลียวคุณภาพสูง

1. การเลือกเครื่องมือและเพิ่มประสิทธิภาพด้านเรขาคณิตของเครื่องมือ

การเลือกวัสดุของเครื่องมือ:

• เกรดคาร์ไบด์คุณภาพสูง พร้อมเคลือบพิเศษสำหรับเหล็กสเตนเลสและโลหะผสมนิกเกิล

• เหล็กความเร็วสูงที่มีส่วนผสมของโคบอลต์ สำหรับการใช้งานบางประเภท

• เครื่องมือเคลือบด้วยกระบวนการ PVD เพื่อลดแรงเสียดทานและเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ

ข้อกำหนดทางเรขาคณิตของเครื่องมือ:

• มุมน้าวบวก (7-15°) เพื่อให้เกิดการตัดอย่างลื่นไหล

• คมตัดที่แหลมคม พร้อมร่องถูที่เหมาะสมเพื่อเสริมความแข็งแรงของขอบตัด

• มุมคลียร์แรนซ์ที่ได้รับการปรับแต่ง เพื่อป้องกันการเสียดสี

• เรขาคณิตตัวหักชิป ออกแบบมาสำหรับวัสดุที่เป็นเส้นยาว

ตามแนวทางการกลึงหนึ่งระบุว่า "ในการกลึงเกลียวเหล็กสเตนเลส 316 ควรใช้เครื่องมือที่มีมุมรานบวก 10° และตรวจสอบให้แน่ใจว่าคมตัดมีความคม—เครื่องมือที่ทื่อจะทำให้วัสดุเกิดการแข็งตัวจากการทำงาน"

2. การปรับแต่งพารามิเตอร์การตัด

การเลือกความเร็ว:

• เหล็กกล้าสแตนเลสแบบดูเพลกซ์ (Duplex stainless steels) : 30-50 SFM (9-15 ม./นาที) สำหรับเครื่องมือคาร์ไบด์

• โลหะผสมฐานนิกเกิล : 20-40 SFM (6-12 ม./นาที)

• โลหะผสมไทเทเนียม : 30-60 SFM (9-18 ม./นาที)

กลยุทธ์อัตราการป้อน:

• รักษาระดับอัตราการให้อาหารที่สม่ำเสมอและเหมาะสม — อย่าปล่อยให้เครื่องมือหยุดนิ่ง

• การใช้งาน การกัดแบบปีนขึ้น เทคนิคที่เป็นไปได้สำหรับอุปกรณ์เกลียวแบบดั้งเดิม

• ให้แน่ใจ ความลึกของการตัดที่เพียงพอ เพื่อป้องกันการเสียดสีและการแข็งตัวของชิ้นงาน

กลยุทธ์การตัด:

• ใช้ความลึกของการตัดที่ลดลงอย่างต่อเนื่องในแต่ละครั้ง

• จัดสรรการขจัดวัสดุ 40-50% สำหรับการตัดครั้งแรก

• การตัดรอบสุดท้ายควรขจัดวัสดุ 0.002-0.005 นิ้ว (0.05-0.13 มม.) เพื่อการตกแต่งผิว

3. เทคนิคการหล่อลื่นและการระบายความร้อนขั้นสูง

การเลือกสารหล่อลื่น:

• การใช้งาน สารเติมแต่งแรงดันสูง ที่มีซัลเฟอร์หรือคลอรีนสำหรับสภาวะแรงดันสูงพิเศษ

• เลือก สารหล่อเย็นที่สูตรเฉพาะ สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิล

• หลีกเลี่ยงการใช้น้ำมันหล่อลื่นที่อาจนำสิ่งปนเปื้อนเข้ามาซึ่งก่อให้เกิดปัญหาการกัดกร่อน

วิธีการใช้งาน:

• การระบายความร้อนแบบน้ำท่วม มักได้รับความนิยมมากกว่าระบบหมอก

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าน้ำมันหล่อลื่นไปถึง ผิวตัดที่ทำการกลึง , ไม่ใช่เพียงบริเวณโดยทั่วไป

• สำหรับวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง พิจารณา น้ำหล่อเย็นผ่านเครื่องมือตัด ระบบการจัดส่ง

ช่างกลึงผู้มีประสบการณ์แนะนำว่า "ในการกลึงเกลียวเหล็กสเตนเลสซูเปอร์ดูเพลกซ์ ให้ใช้น้ำมันหล่อลื่นแรงดันสูงชนิดมีกำมะถัน โดยป้อนไปยังบริเวณตัดโดยตรงด้วยปริมาณที่เพียงพอเพื่อควบคุมอุณหภูมิ"

4. การควบคุมกระบวนการและเพิ่มประสิทธิภาพของการตั้งค่า

การเตรียมชิ้นงาน:

• ตรวจสอบให้มั่นใจว่ามี การรองรับชิ้นงานอย่างเพียงพอ ใกล้กับตำแหน่งที่ทำการกลึงเกลียว

• ยึดท่อที่ยาวให้มั่นคง โดยใช้อุปกรณ์พยุงท่อหรืออุปกรณ์คล้ายกัน

• ตรวจสอบสภาพวัสดุ —วัสดุที่ผ่านการอบอ่อนจะสามารถแต่งเกลียวได้ง่ายกว่าวัสดุที่ผ่านการขึ้นรูปเย็น

สภาพเครื่องจักร:

• ให้แน่ใจ ความแข็งแรงของเครื่องมือ และไม่มีการเคลื่อนตัวมากเกินไป

• ลดการยื่นยาวให้น้อยที่สุด ทั้งชิ้นงานและอุปกรณ์แต่งค่า

• ตรวจสอบ การจัดตั้งที่เหมาะสม ระหว่างชิ้นงานและเส้นทางของเครื่องมือ

การตรวจสอบคุณภาพเกลียว:

• การใช้งาน เกจวัดเกลียว (แบบปลั๊กและแบบริง) สำหรับการตรวจสอบขนาด

• ดำเนินการตามแผน การตรวจสอบความหยาบของผิว บนด้านข้างเกลียว

• สำหรับการใช้งานที่สำคัญ พิจารณา การตรวจสอบด้วยของเหลวซึมผ่าน เพื่อตรวจหารอยแตกร้าวขนาดเล็ก

ข้อควรพิจารณาเป็นพิเศษสำหรับตระกูลโลหะผสมเฉพาะ

สแตนเลสแบบดับเบิลและซูเปอร์ดับเบิล

• การรักษา โครงสร้างเฟสที่สมดุล โดยหลีกเลี่ยงการป้อนความร้อนมากเกินไป

• โลหะผสมเหล่านี้จะเกิดการแข็งตัวจากการทำงานอย่างรวดเร็ว—รักษารอยตัดที่ต่อเนื่องและชัดเจน

• ต้องการความแข็งแรงสูงกว่า เครื่องมือและชุดอุปกรณ์ที่ทนทาน

โลหะผสมที่มีส่วนประกอบของนิกเกิล (Inconel, Hastelloy, Monel)

• เกิดการแข็งตัวจากการแปรรูปอย่างมาก—ควรคง อัตราการให้อาหารที่สม่ำเสมอ

• การใช้งาน เครื่องมือที่คมพร้อมมุมเชิงบวก

• วัสดุเหล่านี้สร้าง แรงตัดที่มีนัยสำคัญ —ควรแน่ใจว่ามีความแข็งแรงเพียงพอ

โลหะผสมไทเทเนียม

• ถึงแม้ความแข็งจะต่ำกว่า แต่ไทเทเนียมมี การนำความร้อนได้ไม่ดี

• ป้องกัน การให้ความร้อนแบบเฉพาะที่ ซึ่งสามารถทำให้คุณสมบัติของวัสดุเสื่อมลงได้

• ไทเทเนียมเป็น สารที่มีปฏิกิริยาทางเคมี ที่อุณหภูมิในการตัด - ควรใช้น้ำหล่อเย็นที่เหมาะสม

การบำรุงรักษาเชิงป้องกันและการจัดการเครื่องมือ

การตรวจสอบและบำรุงรักษาเครื่องมือ

• ตรวจสอบขอบตัดเป็นประจำ เพื่อดูการสึกหรอ การแตกร้าว หรือการสะสมของเศษวัสดุบนขอบตัด

• บันทึกอายุการใช้งานของเครื่องมือ สำหรับวัสดุแต่ละชนิดเพื่อกำหนดตารางการเปลี่ยนถ่าย

• จัดเก็บเครื่องมือตัดเกลียวอย่างเหมาะสม เพื่อป้องกันความเสียหายของคมตัด

การจัดทำเอกสารและควบคุมกระบวนการ

• บันทึกพารามิเตอร์การตัดเกลียวที่ประสบความสำเร็จ สำหรับแต่ละล็อตของวัสดุ

• พนักงานขับรถไฟ เพื่อสังเกตสัญญาณเบื้องต้นของปัญหาการตัดเกลียว

• จัดตั้งจุดตรวจสอบคุณภาพ ตลอดกระบวนการตัดเกลียว

การแก้ไขปัญหาการตัดเกลียวที่พบบ่อย

ปัญหา: การสึกหรออย่างต่อเนื่องแม้มีการหล่อลื่นที่เหมาะสม

วิธีแก้ปัญหา:

• ลดความเร็วในการกลึงเกลียวลง 20%

• ตรวจสอบความเข้ากันได้ของวัสดุเครื่องมือกับชิ้นงาน

• เพิ่มอัตราการไหลและความดันของสารหล่อลื่น

• พิจารณาเปลี่ยนไปใช้เคลือบเครื่องมือชนิดอื่น

ปัญหา: เครื่องมือสึกหรอเร็ว

วิธีแก้ปัญหา:

• ตรวจสอบพารามิเตอร์การตัดให้อยู่ในช่วงที่แนะนำ

• ตรวจสอบการปนเปื้อนหรือคราบผิวบนชิ้นงาน

• ตรวจสอบความเข้มข้นและค่าพีเอชของสารหล่อเย็นให้เหมาะสม

• พิจารณาใช้วัสดุหรือรูปทรงเรขาคณิตของเครื่องมือทางเลือก

ปัญหา: การสั่นสะเทือนและแรงสั่นสะเทือน

วิธีแก้ปัญหา:

• เพิ่มการรองรับชิ้นงานให้ใกล้กับพื้นที่ตัดมากขึ้น

• ลดระยะยื่นของเครื่องมือให้น้อยที่สุดตามความจำเป็น

• ตรวจสอบการสึกหรอหรือความหลวมของเครื่องจักร

• ปรับพารามิเตอร์การตัดแต่งเพื่อหลีกเลี่ยงความถี่เรโซแนนซ์

เทคนิคขั้นสูงสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่ต้องการสูง

การกลิ้งด้ายกับการตัดด้าย

สำหรับบางการประยุกต์ใช้งาน CRA การขึ้นรูปเกลียว มีข้อได้เปรียบ:

• ไม่มีการเกิดเศษชิ้นงาน , กำจัดปัญหาการควบคุมชิป

• รากเกลียวที่ผ่านการขึ้นรูปอย่างหนัก เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการเหนื่อยล้า

• พื้นผิวเรียบที่สม่ำเสมอ และความแม่นยำด้านมิติ

• เวลาการผลิตที่เร็วขึ้น สำหรับการใช้งานในปริมาณมาก

อย่างไรก็ตาม การกลิ้งเกลียวต้องการ:

• แรงที่สูงกว่ามาก

• อุปกรณ์เฉพาะทาง

• ทักษะที่แตกต่างกัน จากกระบวนการทําเกลียวแบบเดิม

แนวทางการกลึงด้วย CNC

อุปกรณ์ CNC สมัยใหม่ทำให้สามารถ:

• เส้นทางการตัดที่ได้รับการปรับแต่ง ซึ่งลดการเกิดพื้นผิวแข็งจากการแปรรูป

• การควบคุมพารามิเตอร์อย่างสม่ำเสมอ ตลอดกระบวนการตัดเกลียว

• การตรวจสอบแบบบูรณาการ ของแรงตัดและสภาพการทำงาน

• การชดเชยโดยอัตโนมัติ สำหรับการสึกหรอของเครื่องมือ

การรับประกันคุณภาพและการตรวจสอบ

ดำเนินการตามโปรโตคอลการตรวจสอบอย่างครอบคลุม:

1. การตรวจสอบชิ้นงานตัวอย่างแรก สำหรับการตั้งค่าใหม่หรือล็อตวัสดุใหม่

2. การตรวจสอบระหว่างกระบวนการ ของมิติที่สำคัญ

3. การตรวจสอบสุดท้าย รวมถึง:

   • มิติและระยะพอดีของเกลียว

   • คุณภาพผิวพื้นผิว

   • การตรวจสอบด้วยสายตาเพื่อหาข้อบกพร่อง

   • เอกสารผลการตรวจสอบ

สรุป

การเดินเกลียวท่อโลหะผสมที่ต้านทานการกัดกร่อนให้สำเร็จ จำเป็นต้องเข้าใจคุณลักษณะเฉพาะของวัสดุเหล่านี้ และดำเนินการควบคุมกระบวนการอย่างแม่นยำ กุญแจสู่ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมออยู่ที่:

1. การเลือกเครื่องมือที่เหมาะสม ที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่เหมาะสมที่สุด

2. การควบคุมพารามิเตอร์การตัด เพื่อจัดการการแข็งตัวจากการแปรรูปและการเกิดความร้อน

3. การใช้ระบบหล่อลื่นอย่างมีประสิทธิภาพ กลยุทธ์

4. การรักษาระบบยึดตั้งให้มีความแข็งแรงแน่นหนา เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของมิติ

5. การจัดทำระบบควบคุมคุณภาพอย่างครอบคลุม ตลอดกระบวนการ

โปรดจำไว้ว่า ต้นทุนในการป้องกันปัญหาการกลึงเกลียวจะต่ำกว่าต้นทุนในการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เสียหายระหว่างการใช้งานเสมอ การลงทุนในเครื่องมือ เครื่องจักร การฝึกอบรม และการพัฒนากระบวนการอย่างเหมาะสม จะก่อให้เกิดผลตอบแทนที่คุ้มค่าผ่านอัตราของเสียที่ลดลง ความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น และความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น

สำหรับการใช้งานที่สำคัญเป็นพิเศษ หรือเมื่อมีการนำวัสดุใหม่มาใช้ ควรพิจารณาดำเนินการทดลองกลึงเกลียวและขอคำแนะนำจากผู้จัดจำหน่ายวัสดุ หรือผู้เชี่ยวชาญด้านการกลึงเกลียวที่มีประสบการณ์เฉพาะด้านโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน