Les tubes en acier sans soudure et les tubes en acier de précision présentent souvent un problème d'épaisseur excentrée irrégulière. Ce défaut est plus fréquent lors du laminage à chaud. La plupart des irrégularités se produisent lors du perçage à chaud : d'après l'analyse anatomique du tube par laminoir automatique, après le laminage du capillaire perforé, l'épaisseur de paroi irrégulière, tant verticalement qu'horizontalement, conserve les caractéristiques de répartition de cette irrégularité. Autrement dit, le tube conserve sa forme hélicoïdale après laminage. L'épaisseur de paroi irrégulière, tant dans le sens de la forme que dans le sens transversal, augmente significativement.
Les causes de l'épaisseur de paroi irrégulière des tubes laminés sont les suivantes : ① La forme et l'importance de l'irrégularité d'épaisseur de paroi du tube capillaire perforé influent directement sur celles du tube laminé. ② Lors du laminage, la flexion de la tige d'éjection décale le centre de la passe, engendrant une épaisseur de paroi irrégulière. L'épaisseur de paroi et son point d'épaisseur minimale restent quasiment constants le long du tube et sur chaque section transversale de la tête du tube ; l'irrégularité augmente progressivement de l'extrémité vers la tête du tube. Par conséquent, la réduction de la courbure résiduelle de la tige d'éjection et de la force axiale qu'elle exerce pendant le laminage contribue significativement à réduire l'irrégularité d'épaisseur. ③ Plus la réduction d'épaisseur est importante, plus l'irrégularité de paroi du tube est marquée. Lorsque la réduction d'épaisseur est faible, la rouleuse automatique de tubes permet de réduire l'irrégularité d'épaisseur du tube capillaire perforé. ④ Le réglage des passes est incorrect. Si l'écartement des rouleaux n'est pas parallèle, l'irrégularité d'épaisseur du tube d'évacuation sera accentuée.
Nous avons appliqué une transformée de Fourier aux données d'épaisseur de paroi mesurées sur des tubes bruts lors des quatre étapes de laminage d'une machine de laminage automatique de tubes de Φ400 mm : perçage, perçage secondaire (extension), laminage automatique et planage. Nous avons ainsi obtenu une analyse quantitative des irrégularités d'épaisseur de paroi. Nous avons identifié les causes de ces irrégularités et, sur cette base, proposé une méthode pour améliorer l'épaisseur de paroi des tubes en acier.
① Après la perforation secondaire (extension), les caractéristiques de répartition de l'épaisseur irrégulière de la paroi en spirale du tuyau d'évacuation sont conservées jusqu'au tuyau fini. Par conséquent, l'amélioration de la perforation secondaire (extension) est essentielle pour améliorer la précision de l'épaisseur de la paroi du tuyau fini. La principale mesure consiste à améliorer la conception de l'outil afin d'optimiser la concentricité de la broche d'éjection et du bouchon par rapport à la ligne de laminage lors de la rotation.
② L'amélioration de l'épaisseur irrégulière de la paroi du capillaire perforé est un élément important. Les principales mesures consistent à améliorer l'uniformité du chauffage de l'ébauche du tube, la précision du trou de centrage, la longueur de la bande uniforme du bouchon et du cône inverse, ainsi que la distance entre la broche d'éjection et le bouchon. Il convient également d'améliorer la concentricité avec la ligne de laminage lors de la rotation.
③ Bien que le laminage des tubes puisse engendrer d'importantes irrégularités d'épaisseur de paroi symétriques, il contribue à réduire les irrégularités d'épaisseur de paroi en spirale. Par conséquent, lors du laminage, il est recommandé d'effectuer deux passes, en faisant pivoter le tube brut de 90° entre chaque passe.
④ Le procédé de nivellement permet d'éliminer en grande partie les irrégularités d'épaisseur des parois symétriques, mais son efficacité est limitée pour les parois en spirale. Il est donc nécessaire d'améliorer les performances de la machine de nivellement.
⑤La transformée de Fourier est un moyen efficace d'étudier l'épaisseur de paroi irrégulière du processus de laminage transversal, et cette méthode peut également être utilisée pour la recherche sur l'épaisseur de paroi irrégulière d'autres unités de production de tubes en acier.
Les tubes en acier laminés à froid et les tubes en acier étirés à froid présentent également des problèmes d'excentricité dus à la perforation : tout facteur qui détruit la précision géométrique de la zone de déformation formée par le rouleau, le bouchon et la plaque de guidage aggravera l'épaisseur irrégulière de la paroi du tube capillaire.
(1) Tête. ① Pour la conception de la forme du bouchon, le cône de laminage idéal doit être parallèle au cône de sortie du rouleau. Si le bouchon est conçu selon la formule traditionnelle de Matveyev, le cône de laminage n'est pas parallèle au cône de sortie du rouleau. La déformation dans cet espace qui s'élargit progressivement entraîne inévitablement un laminage insuffisant de la paroi du tube, ce qui provoque une épaisseur de paroi irrégulière du tube capillaire. Cette irrégularité s'accentue avec l'augmentation de l'angle d'avance. ② En raison d'une rigidité insuffisante de la tige d'éjection, une flexion se produit pendant le processus de perforation, empêchant le bouchon de rester centré et provoquant ainsi une épaisseur irrégulière du tube capillaire traversant le dispositif. ③ Usure ou endommagement irrégulier du bouchon.
(2) Plaque de guidage. ① L'écart entre les plaques de guidage est trop important. Lors de la perforation, l'axe de la perforation est maintenu par la plaque de guidage. Si cet écart est trop grand, la position du bouchon varie considérablement, ce qui le rend instable et provoque une épaisseur de paroi irrégulière dans le capillaire. ② L'usure irrégulière des plaques de guidage supérieure et inférieure aggrave également cette irrégularité d'épaisseur.
(3) Rouleau. ① Déviation de l'axe du rouleau : Lors de la production, un mauvais montage des vis de pression de part et d'autre de la machine de perçage, ou l'usure du filetage et des roulements, peut entraîner une déviation horizontale de l'axe entre les deux rouleaux et une incohérence des angles d'avance. Cette déformation crée une zone de distorsion, ce qui engendre une épaisseur de paroi irrégulière. ② Le cône de roulement du bouchon et le rouleau sont moins parallèles sous un grand angle d'avance. ③ Une vitesse de roulement inadéquate affecte également la précision de l'épaisseur de paroi.
(4) Centrage et chauffage de l'ébauche de tube. Un centrage excentré et un chauffage inégal (côtés mâle et femelle) entraîneront une épaisseur de paroi inégale.
(5) Rigidité, structure et réglage de la poinçonneuse. La rigidité du bâti de la poinçonneuse est insuffisante et son mécanisme de verrouillage peu fiable. Le dispositif de centrage de la tige d'éjection est mal réglé, son fonctionnement est aléatoire et sa distance par rapport au bâti est importante. Le réglage de l'axe de laminage est généralement inférieur à celui du laminoir, ce qui vise à améliorer la stabilité de la pièce laminée. Un réglage trop important entraîne une modification asymétrique du rapport entre les outils dans la zone de déformation après le déplacement de l'axe de laminage, ce qui affecte également l'épaisseur de paroi irrégulière du tube. Par conséquent, il est impossible d'éliminer complètement l'épaisseur excentrée irrégulière du tube en acier sans soudure ; seule une maîtrise rigoureuse et progressive permet de la minimiser.
Date de publication : 30 mars 2023