Nerūsējošā tērauda dobie stieņi: svara ietaupījums un izmaksu salīdzinājums ar cietiem apaļajiem stieņiem

Nerūsējošā tērauda doba stienisir apaļo stieņu materiāls, kas ražots ar iepriekš-izveidotu centrālo urbumu, kas tiek pārdots kā gandrīz-neto-formas alternatīva cietam apaļajam stienim jebkurai detaļai, kas galu galā tiks apstrādāta ar caurumu. Tā kā apaļā stieņa centrs maz nostiprina pievienoto svaru, dobais stienis var noņemt ievērojamu daļu no šī svara un apstrādes laika, vienlaikus upurējot tikai nelielu daļu no stingrības - tirdzniecības-no šī raksta kvantitatīvās vērtības.

Kas ir nerūsējošā tērauda dobais stienis un kā tas atšķiras no cieta stieņa vai caurules?

Dobais stienis ir apaļais stienis, kas ražots ar rūpnīcā -veidotu centrālo urbumu, kas novietots starp cieto apaļo stieni un bezšuvju cauruli, kuras siena ir - biezāka- nekā caurule, lai to varētu apstrādāt gatavā daļā, un vieglāka par cieto stieni, jo urbums aizvieto materiālu, kas citādi būtu jāizurbj vai jāizurbj.

Ciets apaļš stienis sākas kā pilnībā piepildīts cilindrs; jebkurai detaļai, kurai nepieciešams urbums - bukse, vārsta korpuss, vārpsta ar iekšējo eļļas gabarītu -, ir jāizurbj vai jāizurbj centrālais materiāls un jāizmet kā šķembas. Dobu stieni ražo, caurdurot vai rotējoši{3}}kalot sagatavi caurulē-ar biezāku sienu nekā spiediena vai apstrādes caurulei, pēc tam apstrādājot to līdz kontrolētai OD un ID ar aukstu vilkšanu vai virpošanu. Rezultāts ir gandrīz -neto-formas sākuma izejmateriāls: neapstrādātais urbums jau ir, tāpēc mašīnistam ir tikai jāpabeidz-urbums līdz galīgajam izmēram, nevis jānoņem visa serde.

Atšķirība no bezšuvju caurules ir sienas biezums un mērķis. Caurule ir konstruēta un pielāgota šķidruma pārvadāšanai vai saturēšanai, tāpēc apstrāde parasti ir ierobežota līdz galiem. Dobs stienis ir izstrādāts tā, lai to varētu plaši apstrādāt -, urbt, griezt un vītņot - gatavā mehāniskā detaļā, tāpēc tas tiek piegādāts ar smagāku sienu un stingrāku koncentriskumu starp ID un OD.

Cik daudz svara dobais stienis faktiski ietaupa, salīdzinot ar cieto apaļo stieni?

Svara ietaupījums ir vienāds ar attiecību starp urbuma diametru un ārējo diametru (ID/OD)² -, tāpēc stienis, kas izurbts līdz pusei no OD, ir par 25% vieglāks, un stienis, kas izurbts līdz 70% no tā OD, ir aptuveni par 49% vieglāks, pirms jebkāda apstrāde pat sākas.

Tā kā svars ir proporcionāls šķērsgriezuma laukumam-un urbuma noņemtais laukums ir proporcionāls urbuma diametram kvadrātā, svara samazinājums procentos, pārejot uz dobo stieni, atbilst vienkāršai, precīzai sakarībai: saglabātā svara procentuālais daudzums ir vienāds ar (ID ÷ OD)² × 100. Tas attiecas uz jebkuru apaļo stieni neatkarīgi no sakausējuma, un tas ir vienīgais piegādes svars vai piegādes izmaksas. izejvielu-izmaksu atšķirības pirms daļas cenas noteikšanas.

Avots: aprēķināts no šķērsgriezuma -griezuma laukuma: saglabātā svara procents=(ID/OD)² × 100, piemērojams jebkurai apaļo stieņu ģeometrijai neatkarīgi no sakausējuma blīvuma.

Piemērots reālajiem izmēriem, efekts ir ievērojams. Izmantojot reprezentatīvu austenīta nerūsējošā tērauda blīvumu aptuveni 0,287 mārciņas/in³ (304/316), tālāk esošajā tabulā ir salīdzināts cietais stienis ar dobu stieni, kas ir urbts ar pusi no ārējā diametra -, kas ir izplatīta vispārīga-nolūka sienu attiecība - vairākiem standarta izmēriem.

Avots: svars, kas aprēķināts no šķērsgriezuma laukuma × blīvuma (≈ 0,287 mārciņas/in³ 304/316 austenīta nerūsējošajam tēraudam) × 12 collas/pēdas. Faktiskais dzirnavu svars nedaudz atšķiras atkarībā no kategorijas un pielaides.

Ražošanas apjomā tas ir tieši saistīts ar kravas un pārkraušanas izmaksām, jo ​​nerūsējošā stieņa cena parasti tiek noteikta un tiek piegādāta pēc svara - 24-pēdu garumā 6 collas. OD dobais stienis ar šo attiecību ir aptuveni par 580 lb vieglāks nekā cietā stieņa ekvivalents, pirms tiek veikta viena griešana.

Vai centra materiāla noņemšana vājina stieni?

Tikai nedaudz - apaļais stienis, kas izurbts līdz pusei no ārējā diametra, zaudē apmēram 25% no sava svara, bet saglabā aptuveni 94% no lieces un vērpes stingrības, jo materiāls, kas atrodas netālu no apaļas sekcijas centrālās ass, gandrīz neveic nekādu strukturālu darbu.

Apaļas daļas lieces un griezes stingrība ir atkarīga no tā, cik tālu materiāls atrodas no centrālās ass, nevis tikai no tā, cik daudz materiāla ir tajā. Vadošā īpašība - lieces laukuma otrais moments vai vērpes polārais inerces moments - mērogojas ar diametru, kas palielināts līdz ceturtajai pakāpei, tāpēc materiāls, kas atrodas ārējā rādiusā, nodrošina daudz lielāku stingrību uz svara vienību nekā materiāls, kas atrodas tuvu serdei.

Tādējādi serdes noņemšana samazina neproporcionāli mazu stingrības daļu, salīdzinot ar svaru, ko tā pārstāv. Tas ir tas pats konstrukcijas princips, kas padara I-sijas un dobās konstrukcijas sekcijas efektīvas, pielietojot apaļo stieni.

Avots: Aprēķināts no staru kūļa teorijas: apaļam šķērsgriezumam gan lieces inerces moments, gan polārais inerces moments skala kā (1 − (ID/OD)⁴); saglabātā stingrība=1 − (ID/OD)⁴, izteikta procentos.

Tāpēc dobais stienis ir standarta izvēle griezes noslogotām detaļām, piemēram, piedziņas vārpstām un asīm, nevis tikai viegls saīsinājums: pie mērenām urbuma attiecībām stingrības ierobežojums ir pietiekami mazs, lai lielākajā daļā konstrukciju tam nebūtu nozīmes, savukārt svara un materiālu ietaupījums nav tāds.

Vai dobais stienis par mārciņu ir dārgāks nekā cietais stienis?

Jā, par -mārciņu - dobajam stienim ir augstāka frēzēšanas cena nekā tās pašas kvalitātes cietajam stienim, jo ​​ražošanā tiek veikts papildu caurduršanas vai urbšanas posms -, taču gatavās daļas attiecīgais salīdzinājums ir kopējās izmaksas par komponentu, kur dobais stienis bieži uzvar.

Izejvielu cena ir tikai viena rinda gatavās, apstrādātas detaļas izmaksās. Citas rindas vienības - apstrādes laiks, instrumentu nodilums, dzesēšanas šķidruma un enerģijas patēriņš, lūžņu iznīcināšana vai reģenerācija, kā arī apstrāde - ir labvēlīga dobajai stieņai, jo ir mazāk noņemamā materiāla, un daudzās konstrukcijās nav nepieciešama urbšana vai urbšana. Pircēji, kuri salīdzina dobo stieni ar cieto stieni, pamatojoties tikai uz dolāru-par-mārciņu, salīdzina nepareizu summu.

Neatkarīgu piegādātāju dati atbalsta šīs tirdzniecības -novirzi: viens dobo stieņu ražotājs ziņo, ka ar tādu pašu kopējo iegādātā materiāla svaru dobais stienis nodrošina aptuveni 1,8 reizes vairāk izmantojamās gatavās daļas garuma nekā cietais stienis, kas apstrādāts līdz tādai pašai ģeometrijai, jo daudz mazāk materiāla tiek izņemts kā atkritumi. Atsevišķā produktivitātes pētījumā tika izmērīts 40 % apstrādes jaudas pieaugums, izmantojot gandrīz -neto-formas dobu stieni cieta stieņa vietā daļām, kurām nepieciešams centrālais urbums.

Cik daudz dobais stienis var samazināt apstrādes laiku un lūžņus, salīdzinot ar garlaicīgu cieto stieni?

Dobais stienis novērš vai saīsina vienu -laikietilpīgāko un instrumenti{1}}ietilpīgāko soli urbta komponenta apstrādē -, noņemot cieto serdi -, tāpēc piegādātāji ziņo par aptuveni 1,8 reizēm lielāku gatavās daļas garumu uz vienu iegādātā materiāla mārciņu un līdz pat 40% produktivitātes pieaugumu, salīdzinot ar cieto stieni.

Dziļa, maza diametra{0}}cauruma urbšana cietā stieņā ir lēna, rada siltumu, kas strādā-sacietē nerūsējošo tēraudu, un patērē nesamērīgi ilgu instrumenta kalpošanas laiku, salīdzinot ar ārējā diametra virpošanu. Tā kā dobā josla sākas ar urbumu, kas jau ir iestrādāts, šis solis saraujas līdz gaišam-urbumam vai pazūd pavisam, ja piegādātais ID jau atbilst drukas pielaidei. Radītā šķembu vērtība ir arī mazāka-: smalkas urbšanas šķembas no dziļa urbuma ir grūtāk tīri atgūt nekā lielākos virpojumus, kas rodas, apstrādājot OD, tāpēc dobais stienis uzlabo lūžņu reģenerācijas vērtību, kā arī lūžņu apjomu.

Šie ietaupījumi tiek pielāgoti partijas izmēram. Par vienu prototipa daļu cenu piemaksu par dobo stieņu izejmateriālu var neatgūt. Simtiem vai tūkstošiem identisku urbtu komponentu - vārstu korpusi, bukses, sūkņa uzmavas - ražošanas ciklam kumulatīvais apstrādes laiks un instrumentu ietaupījumi parasti atsver augstākās materiāla izmaksas par -mārciņu pirms darbības pabeigšanas.

Kuras nerūsējošā tērauda kategorijas ir pieejamas kā dobie stieņi, un kādi standarti tiek piemēroti?

Dobu stieni ražo tajās pašās parastajās nerūsējošā tērauda kategorijās kā cieto stieņu - 304/304L, 316/316L un 2205 duplekso - saskaņā ar tām pašām stieņu specifikācijām (ASTM A276, A479, A484), ko papildina mehānisko cauruļu ražošanas prakse (ASTM A511), kas regulē cauruļu ražošanas procesu.

Tā kā dobais stienis atrodas starp cieto stieni un mehāniskām caurulēm, tā specifikācijas parasti balstās uz abām produktu grupām: ķīmiskais sastāvs, mehāniskās īpašības un vispārējās stieņu prasības atbilst ASTM A276 (nerūsējošā tērauda stieņiem un formām), A479 (stienis katliem un spiedtvertnēm) un A484 (vispārējās prasības nerūsējošā tērauda stieņiem, sagatavēm un cauruļveida kalumiem, velkot taisnu sienu). ASTM A511 (bezšuvju nerūsējošā mehāniskā caurule). Pircējiem ir jāsaskaņo ar savu piegādātāju, pret kuru standartu kombināciju konkrētais dobo stieņu pasūtījums ir sertificēts, jo pati "dobā josla" ir produkta forma, nevis viens standarts.

Kurām lietojumprogrammām lielākais ieguvums ir no dobā stieņa salīdzinājumā ar cieto stieni?

Dobais stienis nodrošina lielākās priekšrocības liela{0}}apjoma, radiāli apstrādātos komponentos ar caurejošu-urbumu - vārstu korpusiem, buksēm, sūkņa un cilindra uzmavām un rotējošām vārpstām -, kur svaram, apstrādes laikam vai vērpes veiktspējai ir nozīme vienlaikus.

Vārsts, atloks un armatūras korpusi: gandrīz visiem ir nepieciešams centrālais urbums, padarot dobu stieni par tiešu -tīkla-formas sākuma punktu.

Sūkņa un hidraulisko cilindru uzmavas un bukses: izmantojiet gan iepriekš izveidoto-urbumu, gan uzlaboto urbuma koncentriskumu.

Rotējošās vārpstas un piedziņas komponenti: griezes stingrības saglabāšana ir augsta salīdzinājumā ar noņemto svaru, uzlabojot inerci un dinamisko reakciju.

Svaru{0}}jutīgas struktūras: kosmosa, robotikas un mobilo iekārtu komponenti, kur katrai neatsperotas vai rotējošas masas mārciņai ir pakārtota cena.

Kuģniecības, pārtikas{0}}apstrādes un farmācijas aprīkojums: pret koroziju izturīgas- kategorijas dobās formās samazina higiēnas vai mazgāšanas{2}}komponentu svaru un apstrādes laiku.

Kā jums vajadzētu izlemt starp dobo stieni un garlaicīgo cieto stieni?

Izvēlieties dobo stieni, ja gatavajai detaļai ir nepieciešams caurejošs-urbums, ID pielaidi var nodrošināt ar pieejamo dobo stieņu izmēru un ražošanas apjoms ir pietiekami liels, lai, ietaupot apstrādi, atgūtu materiāla cenas piemaksu. izvēlieties cieto stieni un urbumu iekšā-vienreizējām detaļām, ne-standarta urbuma ģeometrijām vai urbumiem, kas neveido visu daļas garumu.

Ātrs veids, kā pieņemt lēmumu, ir pārbaudīt trīs nosacījumus. Pirmkārt, vai gatavajam komponentam ir nepieciešams urbums, kas iet lielāko daļu vai visu daļas garumu -, ja urbums ir sekls, nevis caurejošs-caurums, cietais stienis var palikt vienkāršāks. Otrkārt, ir pieejams doba stieņa izmērs ar ID, kas ir pietiekami tuvu gatavajam urbumam, lai izvairītos no lielākās sienas daļas pārurbšanas, jo pārāk liela doba stieņa pasūtīšana neatbilst mērķim.

Treškārt, vai ražošanas apjoms ir pietiekami liels, lai apstrādes laiks un instrumentu ietaupījumi, kas reizināti visā darbības laikā, pārsniegtu izejvielu cenas piemaksu. Ja visi trīs ir patiesi, doba josla gandrīz vienmēr ir zemākā kopējās-izmaksas izvēle; ja kāds no tiem ir nepatiess, pirms apņemšanās ir vērts noteikt abu iespēju cenu.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Cik daudz svara ietaupa dobais stienis, salīdzinot ar cieto apaļo stieni?

A: Svara ietaupījums vienāds (ID/OD)² × 100%. Stienis, kas urbts līdz pusei no ārējā diametra, ietaupa 25% no svara; stienis, kas urbts līdz 70% no tā OD, ietaupa apmēram 49%.

J: Vai dobais stienis ir tikpat stiprs kā ciets apaļais stienis?

A: Liekšanai un vērpei dobs stienis, kas izurbts līdz pusei no OD, saglabā apmēram 94% no cietā stieņa stingrības, bet sver par 25% mazāk, jo materiāls, kas atrodas netālu no apaļās sekcijas centra, rada nelielu konstrukcijas pretestību.

J: Vai nerūsējošā tērauda dobais stienis ir lētāks nekā cietais stienis?

A: Ne par mārciņu - dobais stienis parasti maksā vairāk par vienu mārciņu nekā tādas pašas kvalitātes cietais stienis. Tas parasti ir lētāks par vienu gatavo sastāvdaļu, ja tiek ņemts vērā samazināts apstrādes laiks, instrumentu nodilums un lūžņi, jo īpaši ražošanas apjomos.

J: Kāda ir atšķirība starp dobu stieni un nerūsējošā tērauda cauruli?

A: Caurule ir izgatavota un pielāgota šķidruma pārvadāšanai, un parasti to var apstrādāt tikai galos. Dobajam stienim ir daudz biezāka siena salīdzinājumā ar tā diametru, un to paredzēts plaši apstrādāt gatavā mehāniskā detaļā.

J: Kādas nerūsējošā tērauda kategorijas ir pieejamas kā dobie stieņi?

A: Visizplatītākās kategorijas ir 304/304L un 316/316L austenīta nerūsējošais materiāls, un ir pieejams 2205 duplekss, kur nepieciešama lielāka izturība un izturība pret koroziju.

J: Kad man vajadzētu izurbt cieto stieni, nevis iegādāties dobu stieni?

A: Ciets stienis un iekšējais{0}}urbums ir jēgpilns ar vienu-nelielu-apjomu, nestandarta urbuma ģeometriju vai urbumiem, kas iet tikai daļēji cauri daļai, kur nevar pilnībā izmantot dobu stieņu tuvās-neto-formas priekšrocības.