Quy Trình Rèn Trong Cơ Khí – Ống Bọc Thép
(tổng quan được tổng hợp từ dữ liệu ngành mới nhất)
1. Nguyên liệu & hình thức ban đầu
Các loại thép hợp kim thấp như ASTM A181 Class 70, 21CrMoNiV4-7, 42CrMo4 hoặc 17-4PH thường được cung cấp dưới dạng thỏi hoặc thanh cán được khử khí chân không. Đối với ống bọc có thành dày, thợ rèn cắt thanh thành các phôi đã cắt, trong khi đối với ống bọc có thành mỏng, thanh rỗng hoặc thanh khoan trước được chọn để tiết kiệm vật liệu và thời gian ép.
2. Làm nóng trước
Phôi được nạp vào lò nung liên tục ở nhiệt độ 1 150–1 250 °C (thép) hoặc 450–500 °C (ống bọc nhôm). Ngâm đồng đều (tối thiểu 30 phút trên 100 mm Ø) đảm bảo delta-T ≤15 °C và tránh các vết nứt ngang trong quá trình đảo trộn.
3. Trình tự rèn nóng
Bước 1 – Đảo ngược & xuyên thủng: máy ép trục quay 4.000 tấn làm đảo phôi, sau đó trục gá có đường kính 600 mm đục lỗ ở giữa.
Bước 2 – Kéo căng & thu nhỏ: bánh rán được chuyển đến máy ép khuôn hở 8.000 tấn trong đó thanh trục gá kéo dài ống bọc trong khi giảm độ dày thành; tỷ lệ chiều dài trên tường lên tới 30:1 là khả thi.
Bước 3 – Mặt phẳng & kích thước: các bước cuối cùng trên máy ép 1 600 tấn mang lại dung sai OD đến +2/-1 mm và thành đến ±1 mm, sẵn sàng cho gia công tinh với lượng tồn kho tối thiểu.
4. Tùy chọn cuộn tròn (tay áo ngắn)
Đối với đường kính 200–1 200 mm và tường 30–120 mm, việc lăn vòng liền mạch nhanh hơn: một lần cháy, chu kỳ 30 giây, nhấp nháy 20 % thay vì 50 % ở khuôn mở. Sự tăng trưởng đường kính được điều khiển bằng máy tính đến ±1 mm.
5. Xử lý nhiệt
Chuẩn hóa ở 880 °C/làm mát không khí để tinh chế hạt, làm nguội và ủ (Q/T) 860 °C/dầu + 650 °C/2 giờ để đạt 550–750 MPa YS, 20 % EL, 45 J –40 °C Charpy. Các ống bọc nặng dành cho vỏ áp suất có nhiệt độ hai giai đoạn cộng với khả năng khử giòn ở nhiệt độ lạnh -80 °C.
6. Kiểm tra và giao hàng
100 % UT theo tiêu chuẩn ASTM A388 Cấp B, MT trên 100 % bề mặt lỗ khoan, báo cáo kích thước với CPK ≥ 1.33, EN 10204 3.2 phát hành. Điều kiện giao hàng điển hình: rèn nóng + Q/T + OD/ID tiện thô thành phôi 2–3 mm.
7. Tăng hiệu suất so với truyền
Dòng hạt theo chu vi không bị gián đoạn làm tăng gấp đôi độ bền của vòng; không có khoang co ngót trung tâm điển hình của ống bọc cát; Tiết kiệm 30 % trọng lượng vì người thiết kế có thể sử dụng ứng suất thiết kế cao hơn với cùng hệ số an toàn .
8. Giới hạn kích thước có thể đạt được ngay hôm nay
OD 80–6 000 mm, dài 50–6 000 mm, trọng lượng đơn 10 kg – 15 tấn, thành mỏng tới 15 mm trên các vòng cán hoặc dày tới 400 mm trên vật rèn khuôn hở.
Nói tóm lại, lộ trình rèn ống bọc thép hiện đại kết hợp các máy ép khuôn hở nặng có xuyên trục và cán vòng tùy chọn, tiếp theo là xử lý nhiệt Q/T và NDT đầy đủ, mang lại cho các kỹ sư cơ khí một bộ phận rỗng có tính toàn vẹn cao, chịu được tải trọng đa trục tốt hơn nhiều so với các giải pháp thay thế đúc hoặc hàn.