הפיכת צינורות עגולים לצינורות מרובעים היא תהליך נפוץ של עיבוד מתכת, המסתמך על הפלסטיות של חומרי מתכת כדי לשנות את צורת החתך- של הצינור תוך הבטחת שלמות המבנה והביצועים שלו.שיטות הליבה כוללות בעיקר ציור קר, יצירת גלילים (שחול) וגלגול חם,אשר מתאימים למפרטים שונים, דרישות דיוק וסולמות ייצור. להלן מדריך מפורט-אחר-שלב, כולל הכנה, פעולת הליבה, עיבוד שלאחר-ואמצעי זהירות עיקריים.
1. הכנות לפני עיבוד
הכנה נאותה היא הבסיס להבטחת איכות הצינורות המרובעים, הכוללת בחירת חומר, בדיקת ציוד וטיפול פני השטח, אשר משפיע ישירות על אפקט היווצרות ועמידות המוצר.
1.1 בחירת חומרים ובדיקה
לא כל הצינורות העגולים מתאימים להסבה לצינורות מרובעים; החומר חייב להיות בעל פלסטיות טובה כדי למנוע סדקים במהלך תהליך העיוות. החומרים הנפוצים כוללים:
- פלדת פחמן: כגון פלדה 20#, Q235 (מקבילה ל-ASTM A36) ו-Q355 (מקבילה ל-EN 10219 S355), שהן חסכוניות- ובעלות יכולת עיוות טובה, מתאימות לשימוש מבני כללי.
- פלדת סגסוגת-נמוכה: בעלת חוזק גבוה יותר מפלדת פחמן רגילה, היא מתאימה לתרחישי עומס- כגון גשרים ומכונות כבדות.
- נירוסטה: כגון 304 ו-316, שנבחרו עבור סביבות עמידות בפני קורוזיה-, אך קושי העיבוד והעלות גבוהים יחסית.
- דרישות בדיקה: בדוק את הצינור העגול עבור פגמים פני השטח (כגון סדקים, צלקות ושקעים), מדוד את הקוטר החיצוני שלו, עובי הדופןוישרות כדי להבטיח שהוא עומד בדרישות העיבוד. עובי הדופן של הצינור העגול צריך להיות אחיד, והסטייה לא תעלה על ±10% (בהתייחס לדרישות הרלוונטיות של EN 10255 עבור צינורות פלדה שאינם סגסוגת).
1.2 הכנת ציוד וכלים
הציוד המשמש משתנה בהתאם לשיטת העיצוב, ויש להתאים את הכלים העיקריים- מראש כדי להבטיח פעולה יציבה:
- לשרטוט קר: מכונת ציור קרה, תבנית מרובעת (המתאימה לגודל הצינור המרובע היעד), חומר סיכה (להפחתת החיכוך והימנעות משריטות פני השטח), תנור חישול (להקלת מתח ביניים).
- ליצירת גלילים: גלילים ליצירת גלילים מרובים-, טחנת רולר, התקן לגודל, מערכת הילוכים. יש להתאים את הגלילים בהתאם לגודל הצינור העגול והצינור המרובע היעד, וכמה קווי ייצור מתקדמים יכולים לממש התאמה מקוונת מבלי להחליף גלילים.
- לגלגול חם: תנור חימום (לחימום הצינור העגול לטמפרטורת דפורמציה פלסטית), טחנת גלגול מרובעת/מלבני, מכשיר קירור, מכונת יישור.
1.3 טיפול פני השטח של צינורות עגולים
לפני היצירה, יש לנקות את פני הצינור העגול כדי להסיר תחמוצות, חלודה, כתמי שמן וזיהומים אחרים, שיכולים למנוע פגמים משטחים (כגון שריטות ובורות) במהלך העיבוד ולהבטיח את איכות המשטח היוצר:
- כבישה: השרו את הצינור העגול בתמיסת חומצה להסרת תחמוצות פני השטח; יש לשטוף במים נקיים לאחר הכבישה כדי למנוע קורוזיה של שאריות חומצה.
- ליטוש (אופציונלי): לצינורות מרובעים-בדיוק גבוה, להבריק את פני הצינור העגול כדי להפוך אותו לחלק, ולהפחית את החיכוך במהלך היצירה.
- שימון: יש למרוח חומר סיכה באופן שווה על פני הצינור העגול (חשוב במיוחד לשרטוט קר), מה שיכול להפחית את בלאי התבנית/גלילים והצינור העגול ולשפר את יעילות היצירה.
2. שיטות גיבוש ליבה (פעולה-שלב-שלבית)
בחירת שיטת הגיבוש תלויה בגודל הצינור העגול, דרישות הדיוק של הצינור המרובע וסולם הייצור. להלן שלוש השיטות הנפוצות ביותר, עם שלבי פעולה ומאפיינים מפורטים.
שיטה 1: ציור קר (מתאים למפרט קטן/בינוני, דיוק גבוה)
שרטוט קר הוא השיטה הנפוצה ביותר להמרת צינורות עגולים לצינורות מרובעים, שיכולים להגיע לדיוק ממדים גבוה ולפינות חדות, המתאימות למכונות מדויקות, רהיטים ותחומים נוספים הדורשים מראה ודיוק גבוהים. שלבי הפעולה הם כדלקמן:
- חישול של צינורות עגולים: הכניסו את הצינור העגול המנוקה לתוך תנור חישול, חממו אותו ל-600-700 מעלות (תלוי בחומר), השאירו אותו חם למשך זמן מסוים, ואז צננו אותו לאט. שלב זה יכול לבטל את הלחץ הפנימי של הצינור העגול, לשפר את הפלסטיות שלו ולהימנע מסדקים במהלך הציור.
- התקנה והתאמת התבנית: התקן את התבנית המרובעת התואמת את גודל הצינור המרובע היעד (אורך × רוחב × עובי דופן) במכונת השרטוט הקרה, התאם את מיקום התבנית כדי להבטיח שקו מרכז התבנית מיושר עם קו האמצע של הצינור העגול, והרווח בין התבנית לצינור העגול הוא סביר (כדי להבטיח עובי דופן אחיד של הצינור המרובע).
- האכלה ושרטוט: הכנס קצה אחד של הצינור העגול המשומן לתוך התבנית המרובעת, מהדק את קצה הצינור העגול עם מהדק מכונת השרטוט הקרה, והפעל את המכונה למשוך את הצינור העגול דרך התבנית במהירות אחידה. יש לשלוט על מהירות הציור ב-1-5 מ' לדקה (להתאים בהתאם לחומר ולמפרט) כדי למנוע מהירות מופרזת המובילה לשריטות פני השטח או אי אחידות בעובי הקיר.
- ציור רב-מעבר (במידת הצורך): עבור צינורות עגולים עם דפורמציה גדולה (כגון המרת צינור עגול גדול בקוטר- לצינור מרובע קטן בגודל-), ציור בודד אינו יכול לעמוד בדרישות. יש צורך לבצע שרטוט מרובה-מעבר, ולבצע חישול ביניים לאחר כל שרטוט כדי לבטל את התקשות העיבוד ולהבטיח את הפלסטיות של החומר. כמות העיוות של מעבר בודד לא תעלה על 15% כדי למנוע נזק חומרי.
- בדיקה ראשונית: לאחר השרטוט, הוצא את הצינור המרובע שנוצר, בדוק את גודלו החיצוני, עובי הדופן ואיכות פני השטח, והתאם את התבנית או מהירות השרטוט בזמן אם יש סטיות.
- מאפיינים: דיוק גבוה (ניתן לשלוט בסובלנות ממדית בתוך ±0.2 מ"מ), פינות חדות, משטח חלק, אך יעילות ייצור נמוכה ועלות גבוהה, לא מתאים לייצור המוני בקנה מידה- גדול.
שיטה 2: גיבוש גליל (שחול) (מתאים למפרטים גדולים, ייצור המוני)
יצירת גלילים משתמשת בגלילים מרובי-קבוצות כדי לסחוט בהדרגה את הצינור העגול לצורה מרובעת, שיש לה את היתרונות של מהירות מהירה, יעילות גבוהה ועלות נמוכה, מתאים לצינורות מרובעים-בקוטר עבים-בקירות ותרחישי ייצור המוני כגון בנייה והנדסת מבנים. שלבי הפעולה הם כדלקמן:
- התאמת רולר: בהתאם לקוטר החיצוני של הצינור העגול וגודל היעד של הצינור המרובע, התאם את המיקום והרווח של כל קבוצה של גלילים יוצרים. הגלילים מעוצבים עם צורות מעבר פרוגרסיביות (מעגול לאליפטי למרובע), מה שמבטיח שהצינור העגול יתעוות בהדרגה ללא ריכוז מתח פתאומי.
- האכלה: הכנס את הצינור העגול הנוקה והמשומן לתוך טחנת הגלגלות, וודא שהצינור העגול מיושר עם קו האמצע של הגלילים כדי למנוע סטייה במהלך היצירה.
- יצירה מתקדמת: התחל את טחנת הגלילים, והצינור העגול עובר בתורו דרך הגלילים המרובים-. כל קבוצת גלילים לוחצת מעט את הצינור העגול, ומשנה בהדרגה את החתך העגול ל-חתך מרובע. מספר הגלילים הוא בדרך כלל 4-8 קבוצות, וכמות העיוות של כל מעבר נשלטת בטווח סביר כדי למנוע סדקים.
- גודל ועיצוב: לאחר מעבר דרך גלילי היווצרות, הצינור המרובע נכנס לקטע הגודל. גלילי המידה מתקנים עוד יותר את הגודל והצורה של הצינור המרובע כדי להבטיח שהגודל החיצוני, סטיית האלכסון והישר עומדים בדרישות. כמה קווי ייצור מתקדמים מאמצים שיטת התאמה לאי-יישור כדי לממש התאמה מקוונת של מפרטים שונים מבלי להחליף גלילים.
- חיתוך: לפי האורך הנדרש, השתמש במכונת חיתוך (כגון מסור פס או מכונת חיתוך בלייזר) כדי לחתוך את הצינור המרובע שנוצר לגודל שצוין. מומלץ להשתמש בחיתוך לייזר כדי למנוע התקשות קצה הנגרמת מחיתוך רגיל.
- מאפיינים: מהירות ייצור מהירה (מהירות עבודה יכולה להגיע למספר מטרים לדקה), עלות נמוכה, מתאימה לייצור בקנה מידה- גדול, אך הדיוק מעט נמוך משרטוט קר, והפינות מעוגלות (זווית R- גדולה), שאינה מתאימה לסצנות הדורשות פינות חדות. זווית R- של הצינור המרובע המוגמר בדרך כלל גדולה או שווה ל-1.5t (t הוא עובי הדופן).
שיטה 3: גלגול חם (מתאים לצינורות עם-קוטר גדול, עבה-
גלגול חם יוצר את הצינור העגול לצינור מרובע בטמפרטורה גבוהה, המתאים לצינורות עגולים עבים-בקוטר- גדולים שקשה לעוות אותם בטמפרטורת החדר, כגון חלקי מבנה גדולים ורכיבי מכונות כבדות. שלבי הפעולה הם כדלקמן:
- חימום הצינור העגול: הכניסו את הצינור העגול לתוך תנור חימום וחממו אותו ל-1100-1250 מעלות (הטמפרטורה הספציפית תלויה בחומר), השאירו אותו חם למשך זמן מסוים כדי להבטיח שכל הצינור העגול יתחמם באופן שווה ויגיע למצב דפורמציה פלסטי. יש לשלוט בתנודת הטמפרטורה בתוך ±10 מעלות כדי להבטיח ביצועי עיוות עקביים של החומר.
- גיבוש גלגול: הוציאו את הצינור העגול המחומם מהכבשן והכניסו אותו במהירות לתוך מכבש הגלגול המרובע/מלבני. בית הגלגול משתמש בגלגול-בטמפרטורה גבוהה כדי ללחוץ את הצינור העגול לצורת ריבוע במעבר אחד או במעברים מרובים. יש לשלוט על מהירות הגלגול והלחץ במדויק כדי למנוע עובי דופן לא אחיד או סדקים הנגרמים מלחץ מוגזם או מהירות מהירה מדי.
- קירור: לאחר הגלגול, הצינור המרובע מקורר על ידי קירור אוויר או קירור מים. יש לשלוט על מהירות הקירור כדי למנוע מתח פנימי הנגרם מקירור מהיר. לחומרים בעלי חוזק- גבוה, נדרש קירור איטי כדי להבטיח את התכונות המכניות של הצינור המרובע
