Обгрунтування та вибір методики розрахунку режимів формоутворення при виробництві труб малих розмірів (мікротруб)
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

ОБГРУНТУВАННЯ ТА ВИБІР МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ РЕЖИМІВ ФОРМОУТВОРЕННЯ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ТРУБ МАЛИХ РОЗМІРІВ (МІКРОТРУБ)

Волошин О.М. (МО-06-М), Національна металургійна академія України
Керівник – д.т.н., професор кафедри «Обробка металів тиском» Стасовський Ю.М.

Сучасною прогресивною концепцією є створення ефективних ресурсозберігаючих та екологічно чистих наскрізних технологій виробництва холоднодеформованих прецизійних труб (мікротруб) зовнішнім діаметром менше 6 мм із застосуванням високоефективних процесів волочіння та використанням уніфікованих розмірів трубної заготовки (в першу чергу тонкостінної зварної заготовки малих розмірів) в умовах міні-виробництв. Це викликано необхідністю підвищення їх якості та зниження витрат за рахунок скорочення циклічності виробництва внаслідок використання оптимальних деформаційно-швидкісних параметрів технологічного процесу. Нині істотно зростає роль технологічних розробок на базі теоретичних та експериментальних досліджень для створення сучасних мобільних міні-виробництв з досконалою структурою й тісними технологічними зв’язками, оснащених високопродуктивним обладнанням та надійними наскрізними ресурсозберігаючими та екологічно чистими технологіями для виготовлення наукоємної продукції (прецизійних мікротруб).

Виходячи з цього, першочерговим кроком по реалізації такої концепції було: обґрунтування та вибір методики розрахунку режимів формоутворення при виготовлені мікротруб за наскрізною схемою «формування-зварювання-волочіння», її перевірка з використанням комп’ютерного моделювання та експериментальних досліджень.

Такі комплексні дослідження щодо вибору режимів технології виготовлення наукоємної продукції (прецизійних мікротруб) проводилися за трьома напрямами: а) прецизійні мікротруби широкого сортаменту (діаметр зварних труб - 2,0 - 5,5 мм; діаметр готових труб - 1,0 - 5,5 мм, товщина стінки труб - 0,06 - 0,3 мм), б) труби-оболонки для кабелю та в) труби-оболонки для оптичного волокна (діаметр зварної труби - 2,0 - 5,5 мм; діаметр остаточної труби - 1,0 - 5,5 мм, товщина стінки труби - 0,15 - 0,3 мм).

Моделювання виконуємо на пакеті програм «Transvalor» Forge 3D V2008 (Франція), методом кінцевих елементів.

Мікротруби з нержавіючої сталі по варіанту а) використовуються для низки різних продуктів, таких як початковий матеріал для усіх видів ін'єкційних голок.

З метою зниження цикличності виробництва (скорочення дорогого багатопрохідного волочіння) такі труби доцільно формувати і зварювати методами laser або TIG на розмірах, найбільш близьких до необхідного кінцевого діаметру і товщини стінки. Основним елементом такої виробничої лінії повинен стати автоматизований агрегат, який буде чудово координувати процеси формування і зварювання з іншими вимогами виробничого процесу. Така виробнича лінія принципово складається з наступних основних субагрегатів: розмотувач штаби; машина формування і зварювання мікротруб; стан для волочіння труб; приймальний пристрій; управління виробничою лінією; допоміжні пристрої для безперервного процесу виробництва.

Технологічний процес за варіантом б) полягає у формуванні з металевої штаби зварної оболонки кабелю - гладкою або гофрованою. В ході цього процесу, в установку вставляється металева штаба і, в єдиному операційному циклі, її кромки обрізаються, і формується кругла оболонка кабелю. Кромки штаби, що стикуються, зварюються. Гусеничний пристрій з розрізним затиском, що тягне, розташований після зварювального стану, простягає армований кабель через установку і, у разі, коли вимагається додаткова гнучкість, проштовхує його в стан для волочіння. Хороше налаштування операцій формування і зварювання за допомогою гусеничного пристрою, що тягне, з розрізним затиском є передумовою для отримання однорідного зварного шва, забезпечуючи, таким чином, оптимальну якість виробу.

Передумовою для отримання однорідного зварного шва є точне позиціонування кромок штаби в точці зварювання методом lazer. Вони повинні розташовуватися точно один навпроти одного з мінімальним зазором. Установка складається з наступних основних блоків: подача жили кабелю; подача штаби; формувальний стан; зварювальний стан; волочильний стан; гусеничний пристрій, що тягне, з розрізним затиском; пристрій для гофрирування; намотування кабелю; електроустаткування; прилади для безперервного виробництва. Мікротруби з нержавіючої сталі з оптичними волокнами за варіантом в) використовуються у якості: наземних оптичних кабелів, оптичних фазових дротів, волоконних оптичних підводних кабелів. Оптичні волокна в таких випадках використання мають бути захищені від тяжких умов довкілля. Зварені методом lazer герметично ущільнені мікротруби з нержавіючої сталі ідеально задовольняють цим вимогам, оскільки вони забезпечують механічний і термічний захист оптичних волокон і хороший опір проникненню вологи і водню. Виробнича лінія для виготовлення таких мікротруб з нержавіючої сталі з оптичними волокнами, які повинні відповідати усім перерахованим вимогам, буде виготовлятися з великою довжиною в єдиному безперервному процесі. Організація в Україні міні-виробництва таких наукоємних мікротруб дасть змогу відмовитися від імпорту та надати позитивний імпульс для розвитку інших пріоритетних галузей.