مخطط تدفق عملية أكواع الصلب شائعة الاستخدام في المشاريع الصناعية

كوع فولاذي غير ملحوم: الكوع الفولاذي هو نوع من وصلات الأنابيب يُستخدم في نهاية خط الأنابيب، ويشكل حوالي 80% من إجمالي وصلات الأنابيب المستخدمة في نظام خطوط الأنابيب. عادةً ما تُختار عمليات تشكيل مختلفة للأكواع الفولاذية ذات المواد أو سماكات الجدران المختلفة. تشمل عمليات تشكيل الأكواع الفولاذية غير الملحومة الشائعة التي يستخدمها المصنعون: الدفع الساخن، والختم، والبثق، وغيرها. عملية تشكيل الكوع الفولاذي بالدفع الساخن هي عملية يتم فيها استخدام آلة دفع خاصة، وقالب أساسي، وجهاز تسخين لتحريك القطعة الخام الموجودة على القالب للأمام تحت ضغط آلة الدفع، حيث يتم تسخين القطعة وتمددها وثنيها أثناء الحركة. تُحدد خصائص تشوه الكوع الفولاذي بالدفع الساخن قطر قطعة الأنبوب الخام وفقًا لقانون ثبات حجم المادة المعدنية قبل وبعد التشوه اللدن. قطر قطعة الأنبوب الخام المستخدمة أصغر من قطر الكوع الفولاذي. يتم التحكم في عملية تشكيل البليت بواسطة قالب القلب، بحيث يتدفق المعدن المضغوط في القوس الداخلي ويعوض الأجزاء الأخرى التي يتم ترقيقها بسبب تمدد القطر، وبالتالي الحصول على كوع فولاذي بسمك جدار موحد.

تتميز عملية تشكيل أكواع الصلب بالضغط الساخن بمظهرها الجميل، وسماكة جدارها المنتظمة، وإمكانية تشغيلها بشكل متواصل، مما يجعلها مناسبة للإنتاج بكميات كبيرة. ولذلك، أصبحت الطريقة الرئيسية لتشكيل أكواع الصلب الكربوني والصلب السبائكي، كما تُستخدم أيضًا في تشكيل أكواع الفولاذ المقاوم للصدأ بمواصفات محددة.

تشمل طرق التسخين في عملية التشكيل التسخين بالحث متوسط ​​التردد أو عالي التردد (حيث يمكن أن يكون ملف التسخين متعدد اللفائف أو ملفًا واحدًا)، والتسخين باللهب، والتسخين في فرن انعكاسي. وتعتمد طريقة التسخين المستخدمة على متطلبات المنتج المُشكَّل وتوافر الطاقة. يُعدّ تشكيل أكواع الصلب بالختم أقدم عملية تشكيل استُخدمت في الإنتاج الكمي لأكواع الصلب غير الملحومة. وفي إنتاج المواصفات الشائعة لأكواع الصلب، استُبدلت هذه الطريقة بالدفع الساخن أو عمليات تشكيل أخرى، إلا أنه في بعض مواصفات أكواع الصلب، تكون كمية الإنتاج قليلة، ويكون سُمك الجدار إما سميكًا جدًا أو رقيقًا جدًا.

لا يزال يُستخدم عند وجود متطلبات خاصة للمنتج. تعتمد عملية تشكيل أكواع الصلب بالختم على استخدام أنبوب خام بنفس القطر الخارجي لكوع الصلب، ويتم ضغطه مباشرةً في القالب باستخدام مكبس.

قبل عملية التشكيل، توضع قطعة الأنبوب الخام على القالب السفلي، ثم يُدخل القالب الداخلي وقالب النهاية في قطعة الأنبوب الخام، ويتحرك القالب العلوي للأسفل لبدء عملية الضغط. ويتشكل الكوع الفولاذي من خلال تثبيت القالب الخارجي ودعم القالب الداخلي.

بالمقارنة مع عملية الضغط الساخن، فإن جودة مظهر عملية التشكيل بالضغط ليست بجودة الأولى؛ إذ يكون القوس الخارجي لكوع الفولاذ المشكّل بالضغط في حالة تمدد أثناء التشكيل، ولا يوجد معدن زائد في الأجزاء الأخرى لتعويض ذلك، لذا يقل سمك الجدار عند القوس الخارجي بنحو 10%. ومع ذلك، ونظرًا لملاءمتها لإنتاج القطع الفردية وانخفاض تكلفتها، تُستخدم عملية تشكيل كوع الفولاذ بالضغط في الغالب لتصنيع دفعات صغيرة وأكواع فولاذية سميكة الجدران.

تُقسم أكواع الصلب المختومة إلى نوعين: التشكيل على البارد والتشكيل على الساخن. ويتم اختيار التشكيل على البارد أو على الساخن عادةً بناءً على خصائص المادة وقدرة المعدات.

تعتمد عملية تشكيل كوع الفولاذ المبثوق على البارد على استخدام آلة تشكيل خاصة لوضع الأنبوب الخام في القالب الخارجي. بعد إغلاق القالبين العلوي والسفلي، يتحرك الأنبوب الخام على طول الفجوة التي يفصل بينهما بفعل قوة دفع قضيب الدفع لإتمام عملية التشكيل.

تتميز أكواع الصلب المصنعة بتقنية البثق على البارد باستخدام قوالب داخلية وخارجية بمظهرها الجميل، وسماكة جدارها المنتظمة، وانحراف أبعادها الضئيل. ولذلك، تُستخدم هذه التقنية بكثرة في تصنيع أكواع الفولاذ المقاوم للصدأ، وخاصةً الأكواع ذات الجدران الرقيقة. تتطلب هذه التقنية دقة عالية في القوالب الداخلية والخارجية المستخدمة، كما أن متطلبات انحراف سماكة جدار الأنبوب الخام صارمة نسبيًا.

لحام الصفيحة الوسطى: تُستخدم الصفيحة الوسطى للضغط لتشكيل نصف مقطع الكوع الفولاذي، ثم يُلحم المقطعان معًا. تُستخدم هذه العملية عادةً لتصنيع أكواع فولاذية بقطر اسمي أكبر من 700 نانومتر. بالإضافة إلى عمليات التشكيل الثلاث الشائعة المذكورة أعلاه، تُستخدم أيضًا عملية تشكيل أخرى لأكواع الفولاذ غير الملحومة، حيث يُبثق الأنبوب الخام داخل القالب الخارجي، ثم تُمرر كرة عبره لتشكيله. مع ذلك، تُعد هذه العملية معقدة نسبيًا، ويصعب تنفيذها، وجودة التشكيل فيها أقل من العملية المذكورة سابقًا، لذا فهي نادرة الاستخدام.