원형 튜브를 사각 튜브로 바꾸는 것은 일반적인 금속 가공 공정으로, 구조적 무결성과 성능을 보장하면서 튜브의 단면 모양을 변경하기 위해 금속 재료의 가소성에 의존합니다.{0}}핵심공법으로는 주로 냉간인발, 롤성형(압출), 열간압연 등이 있으며,이는 다양한 사양, 정밀 요구 사항 및 생산 규모에 적합합니다. 다음은 준비, 핵심 작업, 후처리 및 주요 예방 조치를 포함하는 자세한 단계별-단계-안내입니다.-
1. 가공 전 준비사항
성형 효과와 제품 내구성에 직접적인 영향을 미치는 재료 선택, 장비 검사 및 표면 처리와 관련된 적절한 준비는 사각 튜브의 품질을 보장하는 기초입니다.
1.1 재료 선택 및 검사
모든 원형 튜브가 정사각형 튜브로 변환되는 데 적합한 것은 아닙니다. 변형 과정에서 균열이 발생하지 않도록 재료의 가소성이 좋아야 합니다. 일반적으로 사용되는 재료는 다음과 같습니다.
- 탄소강: 20# 강철, Q235(ASTM A36과 동일) 및 Q355(EN 10219 S355와 동일) 등은 비용 효율적이고{6}} 변형성이 뛰어나 일반 구조용으로 적합합니다.
- 저-합금강: 일반 탄소강보다 강도가 높아 교량 및 중장비와 같은 하중을 지지하는 데{1}}적합합니다.
- 스테인레스강: 304 및 316과 같이 내부식성 환경을 위해 선택되지만{2}} 가공 난이도와 비용이 상대적으로 높습니다.
- 검사 요구 사항: 원형 튜브의 표면 결함(예: 균열, 흉터, 찌그러짐)을 확인하고 외경, 벽 두께를 측정합니다.처리 요구 사항을 충족하는지 확인하는 직진성. 원형 튜브의 벽 두께는 균일해야 하며 편차는 ±10%를 초과해서는 안 됩니다(비합금강 튜브에 대한 EN 10255 관련 요구 사항 참조).-
1.2 장비 및 도구 준비
사용되는 장비는 성형 방법에 따라 다르며, 안정적인 작동을 보장하려면 주요 도구를 사전 조정해야 합니다.-
- 냉간 인발용: 냉간 인발 기계, 사각 다이(목표 사각 튜브 크기와 일치), 윤활제(마찰을 줄이고 표면 긁힘 방지), 어닐링로(중간 응력 완화용).
- 롤 성형용: 다중-그룹 성형 롤러, 롤러 밀, 사이징 장치, 전송 시스템. 롤러는 원형 튜브와 대상 사각형 튜브의 크기에 따라 조정되어야 하며 일부 고급 생산 라인은 롤러를 변경하지 않고도 온라인 조정을 실현할 수 있습니다.
- 열간 압연의 경우: 가열로(원형 튜브를 소성 변형 온도까지 가열), 정사각형/직사각형 패스 압연기, 냉각 장치, 교정기.
1.3 원형 튜브의 표면 처리
성형하기 전에 원형 튜브의 표면을 청소하여 산화물, 녹, 기름 얼룩 및 기타 불순물을 제거해야 합니다. 이렇게 하면 가공 중 표면 결함(스크래치 및 구덩이 등)을 방지하고 성형 표면의 품질을 보장할 수 있습니다.
- 산세척: 원형 튜브를 산성 용액에 담가서 표면 산화물을 제거합니다. 산 잔류물 부식을 방지하기 위해 산 세척 후 깨끗한 물로 헹구십시오.
- 연마(선택 사항): 고정밀-사각형 튜브의 경우 원형 튜브의 표면을 연마하여 매끄럽게 만들고 성형 중 마찰을 줄입니다.
- 윤활: 원형 튜브의 표면에 윤활제를 균일하게 도포합니다(냉간 인발에 특히 중요함). 이는 금형/롤러 및 원형 튜브의 마모를 줄이고 성형 효율을 향상시킬 수 있습니다.
2. 코어 형성 방법(단계-별-단계 작업)
성형 방법의 선택은 원형 튜브의 크기, 사각형 튜브의 정밀도 요구 사항 및 생산 규모에 따라 다릅니다. 다음은 가장 일반적으로 사용되는 세 가지 방법으로, 자세한 작업 단계와 특징을 보여줍니다.
방법 1: 냉간 인발(소/중 사양, 고정밀도에 적합)
냉간 인발은 원형 튜브를 사각 튜브로 변환하는 데 가장 널리 사용되는 방법으로 높은 치수 정확도와 날카로운 모서리를 얻을 수 있으며 정밀 기계, 가구 및 높은 외관과 정밀도가 요구되는 기타 분야에 적합합니다. 작업 단계는 다음과 같습니다.
- 원형 튜브의 어닐링: 청소된 원형 튜브를 어닐링로에 넣고 600-700도(재료에 따라 다름)로 가열하고 일정 시간 동안 따뜻하게 유지한 후 천천히 냉각합니다. 이 단계는 원형 튜브의 내부 응력을 제거하고 가소성을 향상시키며 인발 중 균열을 방지할 수 있습니다.
- 금형 설치 및 조정: 냉간 인발 기계에 대상 사각형 튜브 크기(길이 × 너비 × 벽 두께)와 일치하는 사각형 다이를 설치하고 다이의 중심선이 원형 튜브의 중심선과 정렬되고 다이와 원형 튜브 사이의 간격이 합리적이도록 다이의 위치를 조정합니다(사각형 튜브의 균일한 벽 두께를 보장하기 위해).
- 공급 및 인발: 윤활 처리된 원형 튜브의 한쪽 끝을 정사각형 다이에 삽입하고 냉간 인발 기계의 클램프로 원형 튜브의 끝을 고정한 다음 기계를 시작하여 원형 튜브를 다이를 통해 균일한 속도로 당깁니다. 과도한 속도로 인해 표면이 긁히거나 벽 두께가 불균일해지는 것을 방지하기 위해 드로잉 속도를 1~5m/분(재료 및 사양에 따라 조정)으로 제어해야 합니다.
- 멀티{0}}패스 드로잉(필요한 경우): 변형이 큰 원형 튜브의 경우(예: 큰-직경 원형 튜브를 작은-크기 정사각형 튜브로 변환) 단일 드로잉으로는 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 가공 경화를 제거하고 재료의 가소성을 보장하려면 다중 패스 드로잉을 수행하고 각 드로잉 후에 중간 어닐링을 수행해야 합니다. 단일 패스의 변형량은 재료 손상을 방지하기 위해 15%를 초과해서는 안 됩니다.
- 초기 검사 : 드로잉 후 형성된 사각 튜브를 꺼내 외부 크기, 벽 두께 및 표면 품질을 확인하고 편차가 있으면 다이 또는 드로잉 속도를 적시에 조정하십시오.
- 특징: 정밀도가 높으며(치수 공차는 ±0.2mm 이내로 제어 가능), 모서리가 날카롭고 표면이 매끄러우나 생산 효율이 낮고 비용이 높아 대규모-대량 생산에는 적합하지 않습니다.
방법 2 : 롤성형(압출) (대형사양, 대량생산에 적합)
롤 포밍은 다중-그룹 롤러를 사용하여 원형 튜브를 점차적으로 정사각형 모양으로 압착합니다. 이는 빠른 속도, 고효율 및 저비용의 장점을 가지며 대구경, 두꺼운-사각형 튜브 및 건설 및 구조 엔지니어링과 같은 대량 생산 시나리오에 적합합니다. 작업 단계는 다음과 같습니다.
- 롤러 조정: 원형 튜브의 외경과 사각 튜브의 목표 크기에 따라 각 성형 롤러 그룹의 위치와 간격을 조정합니다. 롤러는 점진적인 전이 형태(원형에서 타원형, 정사각형)로 설계되어 갑작스러운 응력 집중 없이 원형 튜브가 점진적으로 변형되도록 합니다.
- 공급: 청소 및 윤활 처리된 원형 튜브를 롤러 밀에 넣고 원형 튜브가 롤러의 중심선과 정렬되어 성형 중 편차가 발생하지 않도록 합니다.
- 점진적 성형: 롤러 밀을 시작하고 원형 튜브가 다중-그룹 롤러를 차례로 통과합니다. 각 롤러 그룹은 원형 튜브를 조금씩 압착하여 원형 단면을 -사각형 단면으로-점차적으로 변경합니다. 롤러의 수는 일반적으로 4-8 그룹이며 각 패스의 변형량은 균열을 방지하기 위해 합리적인 범위 내에서 제어됩니다.
- 사이징 및 성형: 성형 롤러를 통과한 후 사각 튜브가 사이징 섹션으로 들어갑니다. 사이징 롤러는 사각형 튜브의 크기와 모양을 추가로 수정하여 외부 크기, 대각선 편차 및 직진도가 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 일부 고급 생산 라인은 롤러를 교체하지 않고도 다양한 사양의 온라인 조정을 실현하기 위해 오정렬 조정 방법을 채택합니다.
- 절단: 필요한 길이에 따라 절단기(예: 띠톱 또는 레이저 절단기)를 사용하여 형성된 사각형 튜브를 지정된 크기로 절단합니다. 일반적인 砂轮 절단으로 인한 모서리 경화를 방지하려면 레이저 절단을 사용하는 것이 좋습니다.
- 특징: 빠른 생산 속도(작업 속도는 분당 수 미터에 달할 수 있음), 저비용, 대규모 생산에 적합하지만 -냉간 인발보다 정밀도가 약간 낮고 모서리가 둥글게 처리되어(큰 R-각도) 날카로운 모서리가 필요한 장면에는 적합하지 않습니다. 완성된 사각 튜브의 R- 각도는 일반적으로 1.5t(t는 벽 두께)보다 크거나 같습니다.
방법 3: 열간 압연(큰-직경, 두꺼운-벽 튜브에 적합)
열간 압연은 고온에서 원형 튜브를 사각 튜브로 형성합니다. 이는 대형 구조 부품 및 중장비 부품과 같이 실온에서 변형되기 어려운 직경이 크고 벽이 두꺼운-원형 튜브에 적합합니다. 작업 단계는 다음과 같습니다.
- 원형 튜브 가열: 원형 튜브를 가열로에 넣고 1100-1250도(특정 온도는 재료에 따라 다름)로 가열하고 전체 원형 튜브가 균일하게 가열되고 소성 변형 상태에 도달하도록 일정 시간 동안 따뜻하게 유지합니다. 재료의 일관된 변형 성능을 보장하려면 온도 변동을 ±10도 이내로 제어해야 합니다.
- 롤링 성형: 가열된 원형 튜브를 용광로에서 꺼내 신속하게 정사각형/직사각형 패스 압연기에 넣습니다. 압연기는 고온-압연을 사용하여 원형 튜브를 한 번 또는 여러 번 통과하여 정사각형 모양으로 압축합니다. 과도한 압력이나 너무 빠른 속도로 인해 벽 두께가 고르지 않거나 균열이 발생하는 것을 방지하려면 압연 속도와 압력을 정밀하게 제어해야 합니다.
- 냉각 : 압연 후 공냉식 또는 수냉식으로 사각 관을 냉각시킵니다. 급속 냉각으로 인한 내부 응력을 피하기 위해 냉각 속도를 제어해야 합니다. 고강도- 재료의 경우 사각 튜브의 기계적 특성을 보장하기 위해 서냉이 필요합니다.
