冷間圧延電縫管の製造と規格は何ですか?

冷間圧延電気抵抗溶接 (ERW) チューブは、現代の製造において最も広く使用されている機械チューブの 1 つですが、最も頻繁に誤解されているチューブの 1 つでもあります。バイヤーは、「冷間圧延チューブ」、「DOM チューブ」、および「精密チューブ」をほぼ同じ意味で使用することがよくありますが、実際にはそれぞれの用語は、異なる公差、コスト、理想的な用途を持つ個別の製造ルートを表しています。このガイドでは、冷間圧延 ERW チューブが実際にどのように作られるのか、熱間圧延および伸線加工されたマンドレル (DOM) (DOM) の代替品との違い、自動車構造工学とモータースポーツ製造という 2 つの実際の業界 - が、どのチューブタイプとその理由を指定するかについて、どのように慎重かつ文書化された決定を下したかについて説明します。

COLD ROLLED ERW TUBE MANUFACTURING PROCESS FLOW

「冷間圧延」により ERW プロセスで実際に何が変わるのか

電気抵抗溶接自体は、入力材料が熱間圧延か冷間圧延かに関係なく同一です-。-: 鋼帯はロール成形ラインに連続的に供給され、-徐々に円形 (または後で正方形または長方形に再成形) 断面に湾曲し、-高周波電流と機械的圧力を使用して 2 つの端が融合されます。-溶加材は追加されないため、溶接部の組成は一致します親鋼。異なるのは、そのラインに供給されるストリップです。

熱間圧延されたストリップは、鋼の再結晶点を超える高温で処理されます。{0}表面にミルスケールを付けて冷却し、寸法公差を緩めます。対照的に、冷間圧延されたストリップは、熱間圧延段階の後にすでに室温で 2 回目の圧延が行われています。-、これにより、鋼の結晶粒構造が微細化され、より小さく、より均一に配向された粒子 - となり、チューブミルに送られる前に、より滑らかな表面とより厳密な厚さ制御を備えたストリップが製造されます。

その違いは完成したチューブにそのまま反映されます。冷間圧延 ERW チューブ (北米では ASTM A513 タイプ 2 に従って製造されるのが一般的) は、同じ公称サイズの熱間圧延 ERW チューブ (タイプ 1) に比べて、著しく滑らかな表面仕上げとより厳密な外径と肉厚の許容差を持ち、真っ直ぐになります。-また、溶接品質の変化ではなく、微細化された結晶粒構造の直接的な結果として、測定可能なほど強度も向上しています。トレードオフはコストです。追加の冷間圧延パスにより加工ステップが追加されるため、通常、冷間圧延管は同等のサイズの熱間圧延管よりも価格が割高になります。-

代替品の中で冷間圧延管が位置づけられる場所

チューブのオプションを評価する購入者は、通常、関連性はあるものの異なる 4 つの製品の中から選択します。これらの製品を混同することは、最も一般的でコストのかかる - の調達ミスの 1 つです。

熱間圧延電縫材（タイプ 1）-:最も経済的なオプションです。チューブが塗装されている場合、アセンブリ内に隠されている場合、または表面仕上げや厳しい公差が問題にならない、構造的荷重に耐えるためにのみ使用される場合に最適です。-
冷間圧延電縫材（タイプ 2）-:冷間圧延されたストリップから溶接されています。-タイプ 1 よりも強く、真っ直ぐで、滑らかで、より厳密な寸法制御が施されています -。これがこのガイドの主題です。
ドロー-オーバー-マンドレル（DOM、タイプ 5）:-溶接されたままのチューブ（ストリップは熱間圧延または冷間圧延-で開始できます）を使用し、その後、内部マンドレル上のダイを通して冷間引き抜きされます。-これは溶接後に実行される別個の追加操作であり、「冷間圧延」の同義語ではありません。 DOM は内部の溶接ビードを除去し、最高のコストでグループ内で最も厳しい ID 公差と最も滑らかなボアを実現します。
コールド-シームレスに描画(CDS):溶接は一切行われていません。-固体のビレットから形成され、所定のサイズに冷間引抜加工されており、いかなる継ぎ目もありません。-プロジェクト仕様が溶接製品を明確に除外する場合に使用されます。

これについて考えるのに役立つ方法: 冷間圧延 ERW チューブは、入力材料ウェルドラインに入る。 DOM はチューブ自体すでに溶接されている後。 2 つのアップグレードは相互に排他的ではありません - 冷間圧延ストリップは、後続の DOM 操作の開始材料として絶対に使用できます - しかし、「冷間圧延」と「DOM」では答えが異なり、これらを混同した発注書は、間違った製品がドックに表示される一般的な原因です。

実際のケース: モータースポーツの規制当局が実際にこれらのチューブの種類をどのように区別しているか

チューブの製造方法が重要である理由を現実世界で最も明確に示す例の 1 つは、モータースポーツのロールケージ規制にあります。そこでは、溶接チューブと絞りチューブの区別は学術的なものではなく、安全ルールブックに直接書き込まれています。- FIA (国際自動車連盟) やモータースポーツオーストラリアなどの統括団体は、ロールケージ構造の最小チューブタイプと機械的特性を指定しており、通常、最小降伏強度が約 350 MPa の冷間引抜シームレス (CDS) チューブが必要です。北米のモータースポーツでは、DOM チューブが、一般的に使用されるベースグレード (SAE 1010、 1020 または 1026 炭素鋼)。

このケースが冷間圧延 ERW 管を評価する購入者にとって有益なのは、ルールそのものだけでなく、区別の背後にある理由です。規制当局は製造方法に関して厳しい線を引いています。これは、内部の溶接ビード、結晶粒構造、および絞り加工によって、荷重下での管の機械的挙動が真に変化するためです-。また、最終的な機械的特性が依然として製造方法のみではなくベース鋼グレードに依存することを明確にしています。言い換えれば、間違ったチューブタイプの選択が文字通り死活問題となる分野であっても、正しい答えは依然として「チューブのタイプとグレードをエンジニアリング要件に適合させる」ことであり、「最も高価な選択肢が自動的に最も安全であると仮定する」ことではありません。--これは、家具製造業者、機械製造業者、または製造工場が、はるかに劇的ではないが、それでも重要な - 用途のために冷間圧延 ERW 管を選択する際の指針となるべきものと同じ規律です。

実際のケース: 自動車構造設計における冷間圧延電縫管

この製造上の特徴の 2 番目の実際の文書化された応用例は、自動車車体工学から来ています。先進高-鋼（AHSS）業界のガイドラインには、精密-溶接管-ロール-を形成し、高周波電気抵抗またはレーザー溶接-で閉じる-が、シート構造、クロスメンバー、サイド-ビーム、バンパー、エンジンサブフレーム、サスペンションアーム、ツイストビームなど、現代の車体全体に使用される構造管状コンポーネントを製造するための標準的な方法となっていることが説明されています。

これらのガイドラインに記載されているエンジニアリングロジックは、チューブのタイプを選択する購入者に直接関係します。つまり、閉じたチューブ状セクションは、同等の重量のオープンチャネルセクションよりも剛性が高いため、自動車業界は、質量削減と剛性の両方が重要な構造コンポーネントに溶接チューブを採用するようになりました。これらのロール成形および溶接されたチューブの一部は、取り付けブラケットを直接取り付けて成形された状態で使用されます。{{1}他のものは、チューブをさらに複雑な最終形状に再形成するその後のハイドロフォーミング操作のための前駆体ブランクとして機能します。これは、高性能製造における冷間圧延 ERW チューブの DOM 操作 - への供給に関する上記で説明したロジックを反映しています。-、チューブタイプは、スタンドアロンの完成部品としてではなく、後続のプロセスへの中間投入物として頻繁に使用され、サプライチェーンの関係が適切な製品を最初に指定する一部であることを理解しています。

品質管理: 信頼できる工場と危険な工場を分けるもの

溶接シームは単なる製造上の成果物ではなく、完成したチューブの機械的特徴であるため、チューブの品質が最も頻繁に低下するのはシームの品質管理です。さまざまなロール配置やフィンパスロールプロファイル設計-のシミュレーション研究を含むERW冷間ロール成形-に関する学術研究では、成形段階中の接触圧力分布とひずみパターンが下流の溶接の一貫性と寸法精度に直接影響を与えることが示されています。実際的には、これは、ロールツーリングの設計、位置合わせ、溶接パラメータの制御が操作上の細かい点ではないことを意味します。これらは、一貫した高品質のチューブと、不完全な融合や寸法のずれなどの隠れた欠陥のあるチューブを区別する主な変数です。-

バイヤーにとって、これは、大量注文する前に冷間圧延 ERW チューブのサプライヤーに尋ねる価値のある質問の短いリストになります。

溶接シームではどのような非破壊検査が行われますか?それは全数検査ですか、それともスポットサンプリングですか?-
ロールツーリングは、定義されたスケジュールに従って校正および検査されますか? それとも問題が報告された場合にのみ行われますか?
工場は、単なる一般的な仕様書ではなく、特定の製造ロットに追跡可能な寸法検査記録 (外径、肉厚、真直度) を提供できますか?
冷間圧延されたストリップ自体は、認定された一貫したサプライヤーから供給されていますか、それとも在庫状況によって異なりますか?{0}

これらの質問はどれも特別な専門知識を必要とするものではありませんが、これらの質問によって、真のプロセス管理を行っている工場と、単に紙上の仕様を満たしていると主張している工場を確実に区別できます。

実践的な購入ガイド

ASTM タイプを実際の公差および仕上げ要件に合わせてください。チューブが見える、メッキされている、または精密に機械加工されている場合は、通常、タイプ 2 の冷間圧延が正当化されます。隠すか塗装する場合は、タイプ 1 の熱間圧延材を使用すると、同じ構造の仕事を低コストで実行できることがよくあります。{3}}
「冷間圧延」だけでなくグレードを指定してください。一般的なグレード (1008、1010、1015、1020) は、成形性と強度のトレードオフになります - 正しい選択は、チューブが下流で曲げられるか、フレアされるか、拡張されるかによって決まります。
「冷間圧延」が「DOM」を意味すると思わないでください。アプリケーションで可能な限り厳しい ID 公差やビードのないボア - 油圧シリンダが必要な場合は、精密シャフト加工 - 標準の冷間圧延チューブでそのレベルの仕上げが実現できると想定するのではなく、明示的に DOM を指定してください。
ロットの追跡可能な検査データを求める-これは一般的なカタログ仕様書ではなく、特に安全性-関連または大量生産のアプリケーション向けのものです。-
表面状態の適合性を確認する冷間圧延チューブには通常、圧延プロセスで得られた軽い残留油コーティングが付いているため、注文品の出荷前に下流プロセス (溶接、メッキ、塗装) を行う必要があります。