Definizioni
I tubi di precisione (chiamati anche tubi trafilati a freddo, tubi in acciaio di precisione o tubi con tolleranza stretta) sono prodotti con tolleranze dimensionali significativamente più strette e una migliore finitura superficiale rispetto ai tubi standard. Il tubo di precisione raggiunge tolleranze del diametro esterno di ±0,05-0,10 mm e una rugosità superficiale Ra inferiore o uguale a 0,8 μm, rispetto alle tolleranze del tubo standard di ±0,5 mm e Ra 3,2-12,5 μm. Queste caratteristiche superiori rendono il tubo di precisione adatto per applicazioni in cui il tubo svolge una funzione meccanica o strutturale piuttosto che un semplice contenimento del fluido, come cilindri idraulici, attuatori pneumatici e componenti di macchinari di precisione.
Il tubo standard, al contrario, è prodotto per soddisfare i requisiti di standard come ASTM A106, A53 e API 5L, dove la funzione primaria è il trasporto di fluidi sotto pressione. Le tolleranze dimensionali dei tubi standard sono adeguate per i collegamenti e le saldature dei raccordi, ma insufficienti per le applicazioni che richiedono accoppiamenti scorrevoli precisi o diametri interni esatti. La scelta tra tubi di precisione e standard dipende dai requisiti specifici dell'applicazione e se il costo maggiorato dei tubi di precisione è giustificato dall'eliminazione di operazioni di lavorazione aggiuntive.
Confronto del processo di produzione
Il tubo di precisione viene prodotto attraverso un processo di trafilatura a freddo in più-fasi. Il materiale di partenza è un tubo senza saldatura- laminato a caldo (tubo madre) che viene decapato in acido per rimuovere le incrostazioni superficiali, quindi trafilato a freddo attraverso uno stampo e su un mandrino per ridurre il diametro e lo spessore della parete alle dimensioni finali. Il processo di trafilatura a freddo-indurisce l'acciaio, aumentandone la resistenza ma riducendo la duttilità. Dopo la trafilatura, il tubo viene ricotto (tipicamente ricottura in bianco in un forno ad atmosfera controllata) per ripristinare la duttilità e alleviare le tensioni interne. I passaggi finali includono la raddrizzatura (in una piastra a rulli multipli-), il taglio a misura e la finitura superficiale.
Il tubo standard (senza saldatura) è prodotto mediante laminazione a caldo di una billetta forata, che produce un tubo con finitura superficiale più ruvida e tolleranze dimensionali più ampie. Le temperature di laminazione a caldo (superiori a 1000 gradi) causano ossidazione superficiale (scaglie di laminazione) che deve essere rimossa mediante decapaggio o granigliatura, se necessario. Il tubo saldato standard è formato da una piastra o bobina di acciaio e saldato longitudinalmente. Nessuno dei due processi raggiunge la precisione dimensionale della trafilatura a freddo perché il processo di lavorazione a caldo non fornisce lo stesso controllo sulle dimensioni finali della riduzione della trafilatura a freddo.
Confronto delle tolleranze dimensionali
| Parametro | Tubo di precisione | Tubo standard |
|---|---|---|
| Tolleranza DE | ±0,05 mm | ±0,5 mm |
| Tolleranza sullo spessore della parete | ±5% | ±12.5% |
| Rettilineità | 0,5 mm/metro | 1,0mm/metro |
| Tolleranza sulla lunghezza | ±1 mm | ±5 mm |
| Rugosità superficiale Ra | Inferiore o uguale a 0,8 μm | 3.2-12.5 μm |
Le tolleranze più strette dei tubi di precisione sono fondamentali per le applicazioni in cui il tubo viene utilizzato come canna del cilindro (cilindro idraulico) dove la guarnizione del pistone deve scorrere agevolmente all'interno del tubo. La tolleranza del diametro esterno di ±0,05 mm garantisce un adattamento uniforme negli alloggiamenti dei cuscinetti e nelle staffe di montaggio. La tolleranza dello spessore della parete di ±5% (rispetto a ±12,5% per i tubi standard) fornisce caratteristiche di peso, resistenza e trasferimento di calore più prevedibili.
Confronto delle proprietà meccaniche
La trafilatura a freddo aumenta lo snervamento e la resistenza alla trazione del tubo di precisione attraverso l'incrudimento. Un tipico tubo di precisione-trafilato a freddo in acciaio al carbonio (equivalente a St52/DIN 2391) ha un carico di snervamento di 320-380 MPa rispetto a 240 MPa per un tubo standard A106 Gr.B. Tuttavia, la trafilatura a freddo riduce la duttilità: l’allungamento per i tubi di precisione è tipicamente del 10-15% rispetto al 20-25% per i tubi standard. Dopo la ricottura brillante, la resistenza diminuisce e la duttilità aumenta, fornendo un equilibrio simile al tubo standard normalizzato. La durezza del tubo di precisione così come disegnato è maggiore (180-220 HB) rispetto al tubo standard (140-160 HB), il che migliora la resistenza all'usura per le applicazioni a contatto strisciante ma può ridurre la lavorabilità.
Confronto delle finiture superficiali
La finitura superficiale del tubo di precisione è una delle sue caratteristiche distintive più importanti. Il processo di trafilatura a freddo, combinato con la superficie liscia dello stampo, produce una rugosità superficiale interna ed esterna Ra inferiore o uguale a 0,8 μm e con lavorazioni speciali (levigatura o smussatura), Ra può raggiungere 0,2 μm - una finitura quasi a specchio. Questa superficie interna liscia è fondamentale per le applicazioni di cilindri idraulici in cui la guarnizione del pistone deve mantenere una tenuta esente da perdite-mentre scorre ad alta pressione. La superficie liscia riduce inoltre l'attrito del fluido e migliora le caratteristiche di flusso.
Il tubo standard ha una finitura superficiale-laminata a caldo con rugosità Ra 3,2-12,5 μm. La superficie può presentare scaglie di laminazione, cavità e altre imperfezioni superficiali accettabili per tubazioni a pressione, ma che danneggerebbero le guarnizioni o causerebbero un'usura eccessiva nelle applicazioni di precisione. Alcuni tubi standard possono essere forniti decapati (puliti con acido) per rimuovere le incrostazioni di laminazione, fornendo una finitura grigia opaca con Ra di circa 3,2 μm - migliore rispetto a quella laminata a caldo, ma comunque non avvicinandosi alla qualità della superficie del tubo di precisione.
Confronto delle applicazioni
Il tubo di precisione è essenziale per le canne dei cilindri idraulici e pneumatici, dove la superficie interna funge da parete del cilindro. La combinazione di diametro interno preciso, finitura liscia e spessore della parete costante consente alla guarnizione del pistone di funzionare in modo efficiente senza perdite. Altre applicazioni includono tubi per ammortizzatori automobilistici, sezioni di bracci telescopici per attrezzature mobili, alberi e rulli di precisione, piste di cuscinetti e tubi meccanici per la costruzione di macchine. Tra i settori che non possono sostituire i tubi standard con quelli di precisione figurano i produttori di cilindri idraulici, i produttori di sospensioni automobilistiche e i costruttori di macchine di precisione.
I tubi standard vengono utilizzati per il trasporto di fluidi, il supporto strutturale, le palificazioni e le applicazioni di utilità generale in cui il contenimento della pressione e la resistenza strutturale sono i requisiti principali. In molti casi, i tubi standard possono essere forati e levigati per creare una superficie interna di precisione, ma ciò comporta un costo significativo - in genere superiore alla differenza tra tubi standard e di precisione.
Analisi dei costi
I tubi di precisione in genere richiedono un premio del 30-100% rispetto ai tubi standard della stessa dimensione nominale e materiale. Il premio riflette le fasi di lavorazione aggiuntive (decapaggio, passaggi multipli di trafilatura a freddo, ricottura in bianco, raddrizzatura) e i requisiti di controllo dimensionale più elevati. Tuttavia, se si considera il costo totale di proprietà, i tubi di precisione possono essere più economici in applicazioni che altrimenti richiederebbero la lavorazione di tubi standard. Ad esempio, l'alesatura e la levigatura di un tubo standard per un cilindro idraulico costa molto di più rispetto al premio per un tubo di precisione fornito con il diametro interno richiesto già entro la tolleranza. Per le applicazioni che possono utilizzare tubi standard così come sono, il sovrapprezzo per i tubi di precisione non è giustificato.
Standard applicabili
I tubi di precisione sono regolati da standard specifici per i tubi-trafilati a freddo: DIN 2391 (tubi di acciaio di precisione senza saldatura), EN 10305-1 (tubi di precisione trafilati a freddo senza saldatura) e GB/T 3639 (standard cinese sui tubi di acciaio di precisione). Questi standard definiscono le tolleranze dimensionali, le proprietà meccaniche e i requisiti di qualità della superficie. I tubi standard seguono ASTM A106, A53, API 5L e standard simili per l'acciaio al carbonio e ASTM A312, A269 per l'acciaio inossidabile. Un'opzione intermedia è ASTM A519 (tubi meccanici), che offre tolleranze più strette rispetto ai tubi standard ma non così strette come le specifiche dei tubi di precisione. Per un confronto completo degli standard internazionali consultare la nsConfronto degli standard dei tubi.
Come acquistare tubi di precisione
Quando si ordina un tubo di precisione, specificare: diametro esterno e tolleranza, diametro interno e tolleranza (o spessore e tolleranza della parete), requisiti di rugosità superficiale (valore Ra), requisiti di rettilineità, grado e standard del materiale, condizioni di consegna (trafilato a freddo, ricotto o normalizzato) e lunghezza. ManufacturerPipe fornisce tubi di precisione in acciaio al carbonio e acciaio a bassa lega-con diametro esterno da 20 mm a 200 mm, con spessori di parete da 2 mm a 20 mm. Possiamo fornire sia-trafilato che brillantato-ricotto per soddisfare i vostri specifici requisiti di proprietà meccanica.
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