بخشی از مقاله
بررس ي فرايند همراستاسازي لوله ها و مقاطع جدار نازک
چکيده :
ميله ها و مقاطع دوار همواره پس از عمليات نورد و نيرو هاي غير متقارن داراي مقداري انحنا و دفرم مي شوند . به همين دليل پس از آن يک عمليات همراستا سازي يا تابگيري لازم است تا عدم همراستا بودن را اصلاح کند. اين محصولات مي توانند توسط خم هاي متناوب صاف شوند ، به گونه اي که جسم پس از بار برداشتن و برگشت فنري صافي خود را بدست آورد . اما در مورد ميله ها و لوله ها و مقاطع گرد مشکل تا اندازه اي متفاوت است . مقاطع گرد مي توانند به طور آزادانه در سه جهت خم شوند. همچنين پس از اعمال نيرو ، انحنا در صفحه ديگر و مخالف با جهت اعمال نيرو واقع مي شود که عمل همراستا سازي را مشکل مي سازد. مشکل ديگر که در مورد مقاطع توخالي وجود دارد اين است که اين مقاطع تحت بار هاي خمشي و نيرو هاي متمرکز امکان له شدن و يا حتي پاره شدن در مقاطع جدار نازک نيز وجود دارد. براي حل اينگونه مشکلات ، دوران مقاطع گرد حول محور اصلي خود و همچنين خم هاي معکوس شونده مي تواند باعث حل مشکل ناهمراستايي شود. اين مقاله در مورد چگونگي همراستاسازي لوله ها به اين روش و همچنين پارامتر هاي موثر براي بهبود فرآيند و نيز بررسي غلطک هاي بکار برده شده در اين عمليات مي پردازد.
کليد واژه : همراستاسازي - تابگيري لوله - انحناي غلطک - خم کردن - خط تماس
مقدمه
همراستا بودن يا تاب نداشتن ، در مورد مقاطع مختلف و کلا هر جسمي که داراي راستاي بلند باشد الزامي است ، مانند صاف بودن و تاب نداشتن در ريل هاي راه آهن ، ميله ها و شافت ها ، پروفيل هاي مختلف ، لوله ها و غيره . ميله ها ، لوله ها و مقاطع دوار همواره پس از عمليات نورد داراي مقداري انحنا و دفرم مي شوند و به اصطلاح تاب بر مي دارند . همچنين اين تاب برداشتن ناشي از سرد و گرم کردن و نيرو هاي غير متقارن نيز مي باشد.
به همين دليل پس از عمليات نورد کاري ميله ها يا لوله هاي فولادي ، يک عمليات همراستا سازي يا تابگيري لازم است تا عدم گردي و عدم همراستا بودن (تاب داشتن ) را اصلاح کند.[١]
اين محصولات مي توانند توسط خم هاي متناوب صاف شوند ، به گونه اي که جسم تا اندازه اي در جهت مخالف انحناي قبلي خود خم شود و پس از بار برداشتن و برگشت فنري ، صافي خود را بدست آورد. مانند صاف کردن ريل هاي قطار که با وارد کردن خم به آن ها ، پس از برداشتن نيرو به دليل برگشت فنري مقداري صاف مي شوند .اما در مورد ميله ها و لوله ها و کلا مقاطع گرد مشکل تا اندازه اي متفاوت است . مقاطع غير دوار (مانند ريل ها) بر اثر ممان وارد شده تمايل دارند که در يک صفحه خم شوند ولي مقاطع گرد مي توانند ب ه طور آزادانه در سه جهت خم شوند .[٢] همچنين پس از اعمال نيرو ، تاب يا انحنا در صفحه ديگر و مخالف با جهت اعمال نيرو واقع مي شود که عمل همراستا سازي را مشکل مي سازد.
مشکل ديگر که در مورد مقاطع توخالي و دوار وجود دارد اين است که اين مقاطع تحت بار هاي خمشي و نيرو هاي متمرکز امکان له شدن و يا حتي پاره شدن در مقاطع جدار نازک وجود دارد.
براي حل اينگونه مشکلات ، دوران ميله ها و مقاطع گرد حول محور اصلي خود و همچنين خم هاي متوالي و معکوس شونده مي تواند باعث حل مشکل همراستا سازي ميله ها و لوله ها شود.
در سال ١٩٧٨ Masijilixun يک تئوري همراستا سازي براي لوله و مواد گرد پيشنهاد کرد به نام %ماشين همراستاسازي لوله % و اولين بار روشي براي مشخص کردن پارامترهاي محاسباتي پايه منتشر کرد . در سال ١٩٨٧ CUI سيستم محاسباتي براي نيروي همراستاسازي به نام %تئوري همراستاسازي و محاسبات پ ارامتري% ارائه کرد. در سال ٢٠٠٥ CUI سيستم محاسبه نيروي همراستاسازي را بهبود داد، و نيروي فشردگي را ١٤٤% افزايش داد و%تئوري همراستاسازي و ماشين همراستاسازي% را ارائه کرد.
انواع فرايند هاي همراستا سازي
در عمليات هم راستا سازي ، ميله ها و لوله ها و مقاطع گرد حول محور طولي خود مي چرخند و ه مزمان به جلو و بين جفت غلطک ها وارد مي شوند.اين غلطک ها نيروي متناوب خم معکوس شونده روي لوله اعمال مي کنند که باعث وارد شدن تنش بالا تر از تنش حد الاستيک مي باشد و به لوله تغيير شکل خواسته شده را مي دهد.
اين ماشين ها به چهار دسته کلي تقسيم بندي مي شوند:
١- ماشين هاي دو غلطکي : در اين ماشين ها ميله توسط دو غلطک محدب و مقعر که روبروي يکديگر قرار دارند خم مي شوند و از بين آن ها عبور مي کنند.
٢- ماشين هاي شش غلطکي : اين ماشين داراي شش غلطک به ص ورت سه جفت غلطک مي باشد. ميله تحت اثر بار در هر يک از جفت غلطک ها در طول خط تماس غلطک با لوله مي باشد.
٣- ماشين غلطکي متناوب : اين ماشين ها داراي ٥ ، ٧ و يا ١٠ غلطک يک در ميان مي باشند. در فاصله هاي مشخص غلطک ها يک در ميان و به طور معکوس نيرو هاي متمرکز در جهت عکس يکديگر وارد مي کنند.
٤- همراستا کننده هاي گروهي : اين نوع همراستا ساز ها داراي ٧ غلطک که در دو گروه سه غلطکي و همچنين يک غ لطک مرکزي براي ايجاد خم مي باشند.[٤]
اصول کلي همراستا سازي
در يک نوع همراستاسازي ، با عب ور ميله از بين دو غلطک که يکي مقعر و ديگري محدب مي باشد ، اگر فاصله بين غلطک ها بيشتر از قطر ميله باشد ميله فقط متحمل خمش خالص مي شود. ولي اگر قطر ميله بزرگتر از فاصله بين غلطک ها باشد ميله دچار تنش لهيدگي نيز مي شود.
اگر يک نقطه روي سطح ميله را در حين فرايند در نظر بگيريم ، مسير حرکت آن مانند يک مارپيچ است که محور آن مطابق غلطک ها داراي انحنا مي باشد. محور غلطک ها نسبت به يکديگر و همچنين نسبت به محور ميله داراي زاويه مي باشد. اين زاويه اثر بسيار مهمي روي دقت فرايند دارد.
زاويه محور غلطک با محور لوله را زاويه انحراف غلطک گويند و با نماشي مي دهند.با کاهش زاويه بين غلطک ها ميله بيشتر تحت خمش قرار مي گيرد، همچنين خط تماس لوله با غلطک نيز تا اندازه اي بيشتر مي شود. ضمنا با کاهش زاويه مقدار و سرعت پيشروي لوله نيز کاهش مي يابد.
اين زاويه و همچنين خط تماس مقدار بهينه دارد، يعني با کاهش يا افزايش بيش از اندازه اين زاويه خط تماس و ناحيه توزيع تنش تا حد زيادي تغيير مي کند. بهترين زاويه زماني است که بيشترين صاف شدگي و همچنين سرعت پيشروي مناسب نيز داش ته باشيم . امروزه زاويه بيشتر براساس تجربه و بسته به جنس و سختي انتخاب مي شود.[٢]
در اين عمليات ميله به طور چرخشي در زير غلطک ها به جلو رانده مي شود، غلطک ها يکي محدب و ديگري مقعراست . در نتيجه ميله تحت نيروي خمش قرار مي گيرد و به دليل اينکه در حال چرخش است اين خمش دائما معکوس مي شود. همانطور که در شکل ٣ ملاحظه مي شود در وسط ميله تنش در اين ناحيه از حد الاستيک مي گذرد و وارد منطقه پلاستيک مي شود و به همين صورت ادامه پيدا مي کند . و پس از خارج شدن از غلطک ها و برگشت فنري انحناي مورد نظر بدست مي آيد.
در نوع ديگر ماشين هاي همراستاسازي که داراي ٦ غلطک همراستاکننده مي باشد نيز مکانيزم همانند آنچه گفته شد است . در اين ماشين ها شکل غلطک در ماشين هاي قديمي به صورت هذلولي مي باشند، همچنين شکل و منحني غلطک در هر دو غلطک يکسان مي باشد. اما اين شکل پروفيل غلطک در عمل مشکلاتي مانند ترک برداشتن و کيفيت نامطلوب بدست مي آورد. در غلطک هاي هذلولي خط تماس لوله با غلطک بسيار کوچک مي باشد (حدود ٠.١ الي ٠.٢ ) در نتيجه تنش تماسي زياد است و به صورت نيروي متمرکز وارد مي شود،[٣] همچنين با افزايش زاويه انحراف غلطک ها طول خط ت ماس کمتر مي شود و نيز با کاهش اين زاويه طول خط تماس زياد شده تا جايي که دو خط تماس روي لوله پديد مي آيد که به طور آشکار روي لوله خروجي و کيفيت لوله اثر مي گذارد . شکل ٥ ، يک ماشين همراستاکننده شش غلطکي را نشان مي دهد . معمولا غلطک هاي تکيه گاهي ، غلطک هاي راننده و محرک مي باشند و غلطک هاي روبه روي آن نيروي فشاري را وارد مي کنند. زاويه غلطک ها و فاصله بين جفت غلطک بر اساس قطر لوله و جنس آن مي تواند تغيير کند.
