مخطط تدفق عملية الكوع الفولاذي

سلسكوع فولاذيالكوع الفولاذي هو نوع من وصلات الأنابيب يُستخدم في نهاية خط الأنابيب. ويُشكّل 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 الاستخدام في المصانع: الدفع الساخن، والختم، والبثق، وغيرها. تستخدم عملية تشكيل الكوع الفولاذي بالدفع الساخن آلة دفع خاصة، وقضيبًا، وجهاز تسخين، بحيث تتحرك القطعة الخام الموضوعة على القالب للأمام بفعل دفع آلة الدفع، وتسخن وتتمدد أثناء الحركة، مما يؤدي إلى تغيير قطرها وثنيها.

تعتمد خاصية تشكيل الكوع الفولاذي المشكّل بالضغط الساخن على تحديد قطر الأنبوب الخام وفقًا لقاعدة ثبات حجم المعدن قبل وبعد التشكيل اللدن. ويكون قطر الأنبوب الخام المستخدم أصغر من قطر الكوع الفولاذي. وتُتحكم عملية تشكيل الأنبوب الخام بواسطة المندريل، بحيث يعوض تدفق المعدن المضغوط الداخلي عند القوس الكهربائي الأجزاء الأخرى التي ترققت نتيجة لتمدد القطر، مما ينتج عنه كوع فولاذي ذو سماكة جدار منتظمة.

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

تشمل طرق التسخين المستخدمة في عملية التشكيل التسخين الحثي متوسط ​​التردد أو عالي التردد (حيث يمكن أن تكون حلقة التسخين متعددة اللفات أو لفة واحدة)، والتسخين باللهب، والتسخين في فرن عاكس. وتعتمد طريقة التسخين المستخدمة على متطلبات المنتج المُشكَّل وتوافر الطاقة. يُعدّ تشكيل أكواع الصلب بالضغط من أقدم عمليات التشكيل المستخدمة في الإنتاج الضخم لأكواع الصلب غير الملحومة. وقد استُبدلت هذه العملية بالدفع الساخن أو عمليات تشكيل أخرى في إنتاج أكواع الصلب ذات المواصفات الشائعة، إلا أنه في بعض مواصفات أكواع الصلب، ونظرًا لقلة كمية الإنتاج، يكون سُمك الجدار إما سميكًا جدًا أو رقيقًا جدًا.

لا يزال هذا المنتج يُستخدم عند وجود متطلبات خاصة. تعتمد عملية تشكيل الكوع الفولاذي بالختم على استخدام أنبوب خام مساوي للقطر الخارجي للكوع، ويتم ضغطه مباشرة في القالب باستخدام مكبس.

قبل عملية التشكيل، يتم وضع الأنبوب الخام على القالب السفلي، ويتم تركيب القلب الداخلي وقالب النهاية في الأنبوب الخام، ويتحرك القالب العلوي إلى الأسفل لبدء الضغط، ويتم تشكيل الكوع الفولاذي من خلال قيود القالب الخارجي ودعم القالب الداخلي.

بالمقارنة مع عملية التشكيل بالضغط الساخن، فإن جودة المظهر في عملية التشكيل بالختم ليست بجودة الأولى؛ إذ يكون القوس الخارجي لكوع الفولاذ المختوم في حالة تمدد أثناء التشكيل، ولا يوجد معدن زائد في الأجزاء الأخرى لتعويض ذلك، مما يؤدي إلى انخفاض سمك الجدار عند القوس الخارجي بنسبة 10% تقريبًا. ومع ذلك، نظرًا لملاءمتها لإنتاج القطع الفردية وانخفاض تكلفتها، تُستخدم عملية تشكيل كوع الفولاذ المختوم في الغالب لتصنيع كميات صغيرة من أكواع الفولاذ ذات الجدران السميكة.

تنقسم أكواع الصلب المصبوبة إلى نوعين: الصب البارد والصب الساخن. ويتم اختيار نوع الصب عادةً بناءً على خصائص المادة وقدرات المعدات.

تعتمد عملية تشكيل كوع الفولاذ المبثوق على البارد على استخدام آلة تشكيل خاصة لوضع الأنبوب الخام داخل القالب الخارجي. بعد إغلاق القالبين العلوي والسفلي، يُدفع الأنبوب الخام على طول القالب الداخلي والخارجي بواسطة قضيب الدفع. يتحرك القالب عبر الفجوة المخصصة لإتمام عملية التشكيل.

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

لحام الصفيحة الوسطى: يتم استخدام مكبس لتشكيل نصف مقطع الكوع الفولاذي من الصفيحة الوسطى، ثم يتم لحام المقطعين 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 يتم بثق الأنبوب الخام في القالب الخارجي ثم تشكيله باستخدام الكرة الداخلية. مع ذلك، تُعد هذه العملية معقدة نسبيًا، وتتطلب جهدًا كبيرًا في التشغيل، كما أن جودة التشكيل ليست بجودة العملية المذكورة سابقًا، لذا فهي نادرة الاستخدام.