Смазка при волочении труб: проблема внутренней поверхности и выбор мыла

При волочении проволоки есть одна зона контакта: волока и наружная поверхность проволоки. При волочении труб в большинстве методов их две — волока снаружи, оправка или пробка внутри. Центр тяжести задачи смазки находится во второй зоне, потому что внутренняя поверхность — место, куда труднее всего добраться смазке, и после начала волочения вмешаться туда уже нельзя.

В статье разбираем различия методов волочения труб с точки зрения смазки, почему подготовка внутренней поверхности важна не меньше наружной, выбор мыла и причины дефектов внутренней поверхности, чаще всего встречающихся в цехе.

Методы волочения труб и нагрузка по смазке

Потребность в смазке меняется в корне в зависимости от того, есть ли инструмент на внутренней поверхности:

• Безоправочное волочение (sinking): внутреннего инструмента нет; труба просто проходит через волоку и уменьшается в диаметре. Нагрузка по смазке лежит на одной поверхности, но контроль толщины стенки слаб, а качество внутренней поверхности страдает.
• Волочение на пробке (закреплённой или плавающей): внутри находится закреплённая или свободная пробка. На внутренней поверхности образуется настоящая зона контакта, и её смазка становится обязательной.
• Волочение на оправке (стержне): трубу протягивают по стержню. Площадь контакта велика, качество внутренней поверхности здесь наивысшее, но и смазка наиболее требовательна; кроме того, после волочения стержень нужно извлечь.

Грубое правило: чем больше инструмент касается внутренней поверхности, тем выше потребность в смазке. При безоправочном волочении смазка наружной поверхности решает задачу в основном, а при волочении на оправке смазка внутренней поверхности становится главным ограничением линии.

Почему фосфатирование внутренней поверхности критично

Мыло работает настолько, насколько может зацепиться за поверхность. Своей пористой структурой фосфатный слой является той основой, что удерживает мыло; механизм объясняется в статье что такое фосфатирование. На трубе эта основа должна существовать и на внутренней стенке.

На практике настоящая трудность в том, что раствор ванны недостаточно циркулирует внутри трубы. В трубах малого диаметра, длинных и заполняемых с одного конца, внутри может остаться воздушный карман, раствор не обновляется, и слой на внутренней стенке остаётся очень тонким или отсутствует вовсе. Снаружи труба выглядит правильно отфосфатированной; проблема проявляется только при волочении.

• Положение в ванне: нужно обеспечить погружение под наклоном и полное заполнение, чтобы не образовывались воздушные карманы.
• Внутренняя циркуляция: в длинных и узких трубах раствор нужно прокачивать изнутри или как-то приводить в движение.
• Промывка: та же проблема возникает и при промывке; оставшийся внутри кислотный остаток и портит слой, и запускает ржавление.
• Сушка: оставшаяся в трубе вода мешает правильному образованию мыльной плёнки и является источником коррозии на складе.
• Проверка: то, что покрытие сформировалось и на внутренней поверхности, следует проверять на разрезанном образце и измерением массы покрытия.

Выбор мыла: реактивное или нейтральное?

Сухие волочильные мыла, наносимые поверх фосфатного слоя, делятся примерно на реактивные и нейтральные. Реактивные взаимодействуют с фосфатным слоем и строят более прочно сцепленную плёнку; нейтральные держатся физически и ведут себя иначе в части оставляемого остатка. Это различие и критерии выбора разобраны в статье выбор волочильного мыла.

Столбец «ключевой критерий» показывает, какому свойству отдать приоритет при выборе мыла. У волочения на оправке есть ещё одно ограничение: после волочения стержень нужно извлечь из трубы. Смазка поэтому должна строить достаточно прочную плёнку и при этом не оставлять настолько липкого остатка, чтобы извлечение стало невозможным. Эти два требования тянут в разные стороны, и правильный баланс определяется конкретным изделием.

Трение, нагрев и связь со скоростью

Управление трением при волочении труб опирается на ту же физику, что и при волочении проволоки: смазочная плёнка встаёт между металлом и инструментом и предотвращает прямой контакт. В момент разрыва плёнки растёт трение, трение поднимает температуру, а рост температуры ускоряет разрушение плёнки — цикл питает сам себя. Этот механизм изложен в статье трение при холодной штамповке.

На трубе самое опасное место для этого цикла — внутренняя поверхность, потому что выделяющееся там тепло нелегко отводится и остаётся невидимым. Потеря плёнки, начавшаяся на внутренней поверхности, обычно доходит до оператора, смотрящего снаружи, лишь как поверхностный дефект, уже после окончания работы.

При волочении труб наружная поверхность показывает вам проблему, а внутренняя сообщает о ней только тогда, когда работа закончена. Поэтому подготовка внутренней поверхности — параметр, который нужно контролировать, а не результат, на который надеются.

Частые проблемы и их причины

Последняя строка — особый риск волочения труб: оставшаяся внутри вода невидима и ведёт к коррозии изнутри наружу на складе. Сторону хранения мы отдельно разбираем в статье почему ржавеет фосфатированная проволока.

Кратко

Смазка при волочении труб — это работа по управлению двумя зонами контакта одновременно. При безоправочном волочении нагрузка лежит в основном на наружной поверхности, тогда как при волочении на пробке и особенно на оправке решающей становится внутренняя. Без здорового фосфатного слоя на внутренней поверхности даже правильное мыло не сработает; поэтому внутренняя циркуляция в ванне, промывка и сушка — параметры не менее критичные, чем выбор мыла. При волочении на оправке баланс между прочностью плёнки и лёгкостью извлечения к тому же нужно выстраивать под конкретное изделие.

Kimfosan производит цинкфосфатные покрытия (KİMSOL) и волочильные мыла (Kimkal) и оказывает поддержку на площадке по подготовке внутренней поверхности и выбору мыла для линий волочения труб. Обратитесь к нашей технической службе с размерами трубы, методом и значениями обжатия. Работая с 1982 года, Kimfosan оказывает техническую поддержку с учётом ваших технологических условий на своём заводе в Картепе / Коджаэли, Турция.