Διατομές Σωλήνων: κοπή σαμαριού σωλήνων και Συναρμογή για Συγκόλληση

Σε ένα σωληνωτό φέρον πλαίσιο, σε ένα σασί μηχανήματος ή σε μια γραμμή σωληνώσεων, δύο σωλήνες μπορούν να συγκολληθούν σωστά μόνο όταν το άκρο του σωλήνα που καταλήγει εφαρμόζει σφιχτά στην επιφάνεια του άλλου. Η εργασία που το επιτρέπει αυτό είναι η κοπή σαμαριού, γνωστή και ως κοπή «στόματος ψαριού». Όταν η κοπή σαμαριού σωλήνων δεν προετοιμάζεται σωστά, το διάκενο γύρω από την ένωση γίνεται ανομοιόμορφο, ο συγκολλητής προσπαθεί να το καλύψει με μέταλλο πλήρωσης και η ραφή γίνεται ταυτόχρονα δαπανηρή και επισφαλής ως προς την ποιότητα. Σε αυτό το άρθρο εξηγούμε πώς η γεωμετρία της τομής καθορίζει τη συναρμογή, ποιοι έλεγχοι πρέπει να γίνονται κατά την κατασκευή και τι πρέπει να προσέχουν οι μελετητές.

Η Γεωμετρία Πίσω από το Άκρο Σωλήνα με Κοπή Σαμαριού

Όταν ένας σωλήνας ενώνεται με έναν άλλο υπό ορθή γωνία, το άκρο του σωλήνα που καταλήγει δεν μπορεί να κοπεί ευθύ, επειδή η επιφάνεια στην οποία εφαρμόζει είναι κυλινδρική. Το προφίλ κοπής είναι μια καμπύλη που ανεβοκατεβαίνει γύρω από την περιφέρεια του σωλήνα, δηλαδή μια γραμμή σχήματος σέλας. Το βάθος και το σχήμα αυτής της καμπύλης εξαρτώνται από τον λόγο των δύο διαμέτρων, τη γωνία τομής και τη σχετική θέση των αξόνων. Όσο πιο κοντά είναι οι διάμετροι, τόσο βαθύτερη γίνεται η καμπύλη· όταν ο σωλήνας που καταλήγει είναι πολύ μικρότερος από τον κύριο, η καμπύλη είναι πιο ρηχή. Αν οι άξονες δεν τέμνονται, δηλαδή ο σωλήνας είναι μετατοπισμένος ως προς το κέντρο του κύριου, το προφίλ δεν είναι συμμετρικό και το πρότυπο ή το λογισμικό πρέπει να λαμβάνει υπόψη αυτή τη μετατόπιση.

Γωνία Τομής και Μεταβαλλόμενη Προετοιμασία Συγκόλλησης

Κατά μήκος της γραμμής τομής, η γωνία μεταξύ των δύο επιφανειών δεν είναι σταθερή. Ακόμη και σε ένωση υπό ορθή γωνία, στη μία πλευρά του σωλήνα οι επιφάνειες συναντώνται σε γωνία κοντά στην ορθή, ενώ στην άλλη πλευρά η γωνία στενεύει ή ανοίγει αισθητά. Αυτό σημαίνει ότι η ακμή συγκόλλησης δεν μπορεί να περιγραφεί με ένα μόνο μέγεθος λοξοτομής γύρω από την περιφέρεια. Ο συγκολλητής εργάζεται σε διαφορετικές θέσεις κατά μήκος της ραφής και η διαδικασία συγκόλλησης συχνά απαιτεί ξεχωριστό σχέδιο λοξοτομής και περασμάτων για κάθε ζώνη. Αν η γεωμετρία αυτή αντιμετωπιστεί σωστά στο στάδιο της κοπής, η λείανση πριν τη συγκόλληση μειώνεται και η διείσδυση γίνεται πιο ομοιόμορφη γύρω από την ένωση. Το αν η κοπή περιλαμβάνει λοξοτομή εξαρτάται από το πάχος τοιχώματος και την εφαρμοστέα διαδικασία συγκόλλησης· για ακριβείς τιμές πρέπει να χρησιμοποιείται το έγγραφο διαδικασίας του έργου.

Μέθοδος Κοπής: Πρότυπα, Πλάσμα και CNC Κοπή Σωλήνων

Το προφίλ σαμαριού μπορεί να παραχθεί με χειροκίνητα σημαδεμένο πρότυπο, με σύστημα μίας τσιμπίδας που κινείται γύρω από τον σωλήνα ή σε γραμμή CNC κοπής σωλήνων. Η χειροκίνητη σήμανση μπορεί να είναι αποδεκτή για μικρές ποσότητες και απλές ενώσεις, όμως η συνέπεια του προφίλ διατηρείται δυσκολότερα στη σειριακή παραγωγή και σε σωλήνες μεγάλης διαμέτρου. Η μέθοδος κοπής και οι παράμετροί της επηρεάζουν άμεσα την καθαρότητα της ακμής και τη συνέπεια της λοξοτομής. Τις διαφορές μεταξύ κοπής οξυγόνου και πλάσματος στην προετοιμασία ενώσεων τις εξετάσαμε στο άρθρο για την προετοιμασία ακμής συγκόλλησης και τη σύγκριση κοπής οξυγόνου και πλάσματος· οι ίδιες αρχές για τη θερμικά επηρεασμένη ζώνη και την ποιότητα ακμής ισχύουν και στην κοπή άκρων σωλήνων.

Διάμετρος Σωλήνα, Πάχος Τοιχώματος και Επίδραση της Ωοειδότητας

Ο υπολογισμός του προφίλ κοπής προϋποθέτει ότι ο σωλήνας είναι τέλεια κυκλικός. Στην πράξη οι σωλήνες φέρουν κάποια ωοειδότητα εντός της ανοχής παραγωγής και το φαινόμενο είναι εντονότερο σε κυρτωμένους σωλήνες. Ένα ωοειδοποιημένο άκρο δεν θα εφαρμόσει ακριβώς στην υπολογισμένη καμπύλη· το διάκενο μεγαλώνει εκεί όπου η ωοειδότητα είναι μεγαλύτερη. Γι' αυτό, σε εξαρτήματα που θα υποστούν κοπή σαμαριού μετά την κάμψη, η ζώνη τομής πρέπει να μετριέται και το προφίλ να προσαρμόζεται, όπου χρειάζεται, στις πραγματικές διαστάσεις. Πώς περιορίζεται η απώλεια διατομής κατά την κάμψη το καλύψαμε στο άρθρο για την ωοειδοποίηση κατά την κάμψη σωλήνων και την παραμόρφωση διατομής σε προφίλ. Το πάχος τοιχώματος έχει επίσης σημασία: σε σωλήνες μεγάλου πάχους η κομμένη ακμή προσφέρει ευρύτερη επιφάνεια λοξοτομής, ενώ σε λεπτότοιχους σωλήνες προβάλλει ο κίνδυνος παραμόρφωσης από τη θερμική είσοδο.

Διάκενο Ρίζας και Πόντοι Συγκόλλησης

Μόλις οι δύο σωλήνες τοποθετηθούν πριν τη συγκόλληση, το διάκενο ρίζας γύρω από τη γραμμή τομής πρέπει να είναι ομοιόμορφο και εντός των ορίων που ορίζει η διαδικασία. Αν το διάκενο είναι υπερβολικό, αυξάνεται η ανάγκη σε μέταλλο πλήρωσης και οι τάσεις συρρίκνωσης· αν σχεδόν δεν υπάρχει διάκενο, η διείσδυση μπορεί να είναι ανεπαρκής. Η πόντιση είναι ένα κρίσιμο βήμα που καθηλώνει τη θέση του εξαρτήματος: οι πόντοι πρέπει να κατανέμονται ομοιόμορφα γύρω από την ένωση και η γωνία και η θέση του άξονα του σωλήνα που καταλήγει πρέπει να επαληθεύονται σε αυτό το στάδιο με πρότυπο ή γωνιόμετρο. Τα λάθη κατά την πόντιση μετατρέπονται σε αποκλίσεις που διορθώνονται δύσκολα στην τελική ραφή.

Διαδικασία Συγκόλλησης και Σειρά Ραφών

Επειδή η ραφή τομής αλλάζει θέση γύρω από την περιφέρεια, η σειρά συγκόλλησης και η θερμική είσοδος επηρεάζουν άμεσα την παραμόρφωση. Αντί να τραβιέται η ραφή συνεχόμενα προς μία κατεύθυνση, η χρήση ισορροπημένης σειράς και κατάλληλης στερέωσης βοηθά στον περιορισμό της μετατόπισης άξονα και της γωνιακής απόκλισης του σωλήνα. Οι γενικές αρχές του θέματος περιγράφονται στο άρθρο μας για την πρόληψη παραμόρφωσης στη συγκόλληση. Η επιλογή διεργασίας (MIG, TIG ή ηλεκτρόδιο) καθορίζεται από τη διαδικασία συγκόλλησης ανάλογα με τον τύπο υλικού, το πάχος τοιχώματος και τις συνθήκες λειτουργίας· όταν το εργαστήριο που κόβει τον σωλήνα και η ομάδα που συγκολλά μοιράζονται τις πληροφορίες της διαδικασίας, οι ασυμβατότητες αποφεύγονται εξαρχής.

Διαστατικός Έλεγχος και Έλεγχος Συναρμογής

Μετά την κοπή, το εξάρτημα πρέπει να ελέγχεται πριν παραδοθεί στον συγκολλητή. Η καθαρότητα της ακμής, η εφαρμογή του προφίλ στον κύριο σωλήνα, η γωνία του σωλήνα που καταλήγει και η ωοειδότητα των άκρων αξιολογούνται οπτικά και διαστατικά. Η τοποθέτηση του κομμένου άκρου πάνω στον κύριο σωλήνα και ο έλεγχος του διάκενου σε όλη την περιφέρεια είναι ο πιο πρακτικός έλεγχος συναρμογής. Στις κρίσιμες φέρουσες ενώσεις εφαρμόζεται και σχέδιο ελέγχου μετά τη συγκόλληση· πότε προτιμώνται ο οπτικός, ο διεισδυτικός και ο υπερηχητικός έλεγχος το συνοψίσαμε στο άρθρο μας για τις μεθόδους ελέγχου συγκολλήσεων.

Σημεία Σχεδιασμού που Διευκολύνουν τη Συναρμογή

Η ποιότητα μιας τομής σωλήνων καθορίζεται συχνά ήδη στο στάδιο του σχεδιασμού. Σε κόμβους όπου πολλοί σωλήνες συναντώνται σε ένα σημείο, οι γραμμές τομής που τέμνουν η μία την άλλη δυσκολεύουν την πρόσβαση στη ραφή. Αν η διάμετρος του σωλήνα που καταλήγει είναι πολύ κοντά σε αυτή του κύριου, το προφίλ κοπής γίνεται βαθύτερο και η γεωμετρία της ακμής συγκόλλησης πιο σύνθετη. Όταν οι μελετητές λαμβάνουν υπόψη τη διαδικασία κατασκευής κατά την επιλογή διαμέτρου, πάχους τοιχώματος και γωνίας τομής, μειώνονται τόσο ο χρόνος κοπής όσο και το κόστος συγκόλλησης. Η διατήρηση επαρκούς χώρου για το χέρι του συγκολλητή και την τσιμπίδα είναι επίσης σημαντική για την πρόσβαση και τον έλεγχο.

Η Προσέγγιση της DMK Makina στην Κοπή Σαμαριού

Με έδρα το Lüleburgaz, η DMK Makina προσφέρει κοπή σαμαριού στο πλαίσιο της κατασκευής σωλήνων και προφίλ για πελάτες στη Θράκη και τον Μαρμαρά και για βιομηχανικά έργα στην Τουρκία και την Ευρώπη. Εξετάζονται η διάμετρος σωλήνα, το πάχος τοιχώματος και η γωνία τομής στο τεχνικό σχέδιο, το προφίλ κοπής προετοιμάζεται με βάση αυτά τα δεδομένα και τα εξαρτήματα περνούν από έλεγχο συναρμογής πριν αποδοθούν για συγκόλληση. Η προετοιμασία ακμής με ή χωρίς λοξοτομή, σύμφωνα με τη διαδικασία συγκόλλησης, σχεδιάζεται στην ίδια ροή εργασίας, περιορίζοντας στο ελάχιστο την ανάγκη διορθώσεων ανάμεσα στην κοπή και τη συγκόλληση.

Συμπέρασμα

Η κοπή σαμαριού σωλήνων απαιτεί να αξιολογούνται μαζί ο λόγος διαμέτρων, η γωνία τομής, η ωοειδότητα και η διαδικασία συγκόλλησης. Ένα σωστό προφίλ κοπής, ένα ομοιόμορφο διάκενο ρίζας και η ελεγχόμενη πόντιση αποτελούν τη βάση της ποιότητας συγκόλλησης. Μοιραστείτε τις διαστάσεις των σωλήνων και τη διαδικασία συγκόλλησης του έργου σας και ας καθορίσουμε μαζί το σχέδιο κοπής και συναρμογής.