La transformation de tubes ronds en tubes carrés est un processus courant de traitement des métaux, qui repose sur la plasticité des matériaux métalliques pour modifier la forme de la section transversale du tube tout en garantissant son intégrité structurelle et ses performances.Les méthodes de base comprennent principalement l'étirage à froid, le profilage (extrusion) et le laminage à chaud,qui conviennent à différentes spécifications, exigences de précision et échelles de production. Vous trouverez ci-dessous un guide détaillé-par-étape, comprenant la préparation, le fonctionnement principal, le post-traitement et les principales précautions.
1. Préparations avant le traitement
Une préparation adéquate est la base pour garantir la qualité des tubes carrés, impliquant la sélection des matériaux, l'inspection des équipements et le traitement de surface, qui affectent directement l'effet de formage et la durabilité du produit.
1.1 Sélection et inspection des matériaux
Tous les tubes ronds ne peuvent pas être transformés en tubes carrés ; le matériau doit avoir une bonne plasticité pour éviter les fissures pendant le processus de déformation. Les matériaux couramment utilisés comprennent :
- Acier au carbone : comme l'acier 20#, Q235 (équivalent à ASTM A36) et Q355 (équivalent à EN 10219 S355), qui sont rentables-et ont une bonne déformabilité, adaptés à un usage structurel général.
- Acier faiblement-allié : avec une résistance supérieure à celle de l'acier au carbone ordinaire, il convient aux scénarios de charge-tels que les ponts et les machines lourdes.
- Acier inoxydable : tels que 304 et 316, qui sont sélectionnés pour les environnements résistants à la corrosion-, mais la difficulté et le coût de traitement sont relativement élevés.
- Exigences d'inspection : vérifiez le tube rond pour déceler les défauts de surface (tels que les fissures, les cicatrices et les bosses), mesurez son diamètre extérieur et l'épaisseur de sa paroi.et rectitude pour garantir qu'il répond aux exigences de traitement. L'épaisseur de paroi du tube rond doit être uniforme et l'écart ne doit pas dépasser ± 10 % (en référence aux exigences pertinentes de la norme EN 10255 pour les tubes en acier non allié).
1.2 Préparation de l'équipement et des outils
L'équipement utilisé varie en fonction de la méthode de formage et les outils clés doivent être pré-ajustés pour garantir un fonctionnement stable :
- Pour l'étirage à froid : machine d'étirage à froid, matrice carrée (correspondant à la taille du tube carré cible), lubrifiant (pour réduire la friction et éviter les rayures de surface), four de recuit (pour soulager les contraintes intermédiaires).
- Pour le profilage : rouleaux de formage multi-groupes, broyeur à rouleaux, dispositif de dimensionnement, système de transmission. Les rouleaux doivent être ajustés en fonction de la taille du tube rond et du tube carré cible, et certaines lignes de production avancées peuvent réaliser un ajustement en ligne sans changer les rouleaux.
- Pour le laminage à chaud : Four de chauffage (pour chauffer le tube rond à la température de déformation plastique), laminoir à passes carrées/rectangulaires, dispositif de refroidissement, machine de redressage.
1.3 Traitement de surface des tubes ronds
Avant le formage, la surface du tube rond doit être nettoyée pour éliminer les oxydes, la rouille, les taches d'huile et autres impuretés, ce qui peut éviter les défauts de surface (tels que les rayures et les piqûres) pendant le traitement et garantir la qualité de la surface de formage :
- Décapage : tremper le tube rond dans une solution acide pour éliminer les oxydes de surface ; rincer à l'eau claire après le décapage pour éviter la corrosion par les résidus acides.
- Polissage (facultatif) : pour les tubes carrés de haute-précision, polissez la surface du tube rond pour la rendre lisse, réduisant ainsi la friction lors du formage.
- Lubrification : appliquez du lubrifiant uniformément sur la surface du tube rond (particulièrement important pour l'étirage à froid), ce qui peut réduire l'usure du moule/des rouleaux et du tube rond et améliorer l'efficacité du formage.
2. Méthodes de formage du noyau (opération étape-par-étape)
Le choix de la méthode de formage dépend de la taille du tube rond, des exigences de précision du tube carré et de l'échelle de production. Voici les trois méthodes les plus couramment utilisées, avec les étapes de fonctionnement et les caractéristiques détaillées.
Méthode 1 : étirage à froid (convient aux spécifications petites/moyennes, haute précision)
L'étirage à froid est la méthode la plus largement utilisée pour convertir des tubes ronds en tubes carrés, qui peuvent atteindre une précision dimensionnelle élevée et des angles vifs, adaptés aux machines de précision, aux meubles et à d'autres domaines nécessitant une apparence et une précision élevées. Les étapes de l'opération sont les suivantes :
- Recuit de tubes ronds : placez le tube rond nettoyé dans un four de recuit, chauffez-le à 600-700 degrés (selon le matériau), maintenez-le au chaud pendant un certain temps, puis refroidissez-le lentement. Cette étape permet d'éliminer les contraintes internes du tube rond, d'améliorer sa plasticité et d'éviter les fissures lors de l'étirage.
- Installation et réglage du moule : installez la matrice carrée correspondant à la taille du tube carré cible (longueur × largeur × épaisseur de paroi) sur la machine d'étirage à froid, ajustez la position de la matrice pour garantir que la ligne centrale de la matrice est alignée avec la ligne centrale du tube rond et que l'écart entre la matrice et le tube rond est raisonnable (pour garantir une épaisseur de paroi uniforme du tube carré).
- Alimentation et étirage : insérez une extrémité du tube rond lubrifié dans la matrice carrée, serrez l'extrémité du tube rond avec la pince de la machine d'étirage à froid et démarrez la machine pour tirer le tube rond à travers la matrice à une vitesse uniforme. La vitesse d'étirage doit être contrôlée entre 1 et 5 m/min (à ajuster en fonction du matériau et des spécifications) pour éviter une vitesse excessive conduisant à des rayures de surface ou à une irrégularité de l'épaisseur de la paroi.
- Dessin à passes multiples (si nécessaire) : pour les tubes ronds présentant une déformation importante (comme la conversion d'un tube rond de grand-diamètre en un tube carré de petite-taille), un seul dessin ne peut pas répondre aux exigences. Il est nécessaire d'effectuer un étirage multi-passes et d'effectuer un recuit intermédiaire après chaque étirage pour éliminer le durcissement du traitement et garantir la plasticité du matériau. Le degré de déformation d'un seul passage ne doit pas dépasser 15 % pour éviter des dommages matériels.
- Inspection initiale : Après l'étirage, retirez le tube carré formé, vérifiez sa taille extérieure, son épaisseur de paroi et la qualité de sa surface, et ajustez la vitesse de matrice ou d'étirage à temps s'il y a des écarts.
- Caractéristiques : haute précision (la tolérance dimensionnelle peut être contrôlée à ± 0,2 mm), angles vifs, surface lisse, mais faible efficacité de production et coût élevé, ne convient pas à la production de masse à grande échelle.
Méthode 2 : Profilage par rouleaux (extrusion) (convient aux grandes spécifications, à la production de masse)
Le profilage utilise des rouleaux multi-groupes pour presser progressivement le tube rond dans une forme carrée, ce qui présente les avantages d'une vitesse rapide, d'une efficacité élevée et d'un faible coût, adapté aux tubes carrés de grand-diamètre et à paroi épaisse-et aux scénarios de production de masse tels que la construction et l'ingénierie structurelle. Les étapes de l'opération sont les suivantes :
- Ajustement des rouleaux : en fonction du diamètre extérieur du tube rond et de la taille cible du tube carré, ajustez la position et l'écart de chaque groupe de rouleaux de formage. Les rouleaux sont conçus avec des formes de transition progressives (de circulaire à elliptique en passant par carré), garantissant que le tube rond se déforme progressivement sans concentration soudaine de contraintes.
- Alimentation : placez le tube rond nettoyé et lubrifié dans le broyeur à rouleaux et assurez-vous que le tube rond est aligné avec la ligne centrale des rouleaux pour éviter toute déviation pendant le formage.
- Formage progressif : démarrez le broyeur à rouleaux et le tube rond passe tour à tour à travers les rouleaux multi-groupes. Chaque groupe de rouleaux serre un peu le tube rond, transformant progressivement la section circulaire-en une section carrée-. Le nombre de rouleaux est généralement de 4 à 8 groupes et le degré de déformation de chaque passage est contrôlé dans une plage raisonnable pour éviter les fissures.
- Dimensionnement et façonnage : Après avoir traversé les rouleaux de formage, le tube carré entre dans la section de dimensionnement. Les rouleaux de calibrage corrigent en outre la taille et la forme du tube carré pour garantir que la taille extérieure, la déviation diagonale et la rectitude répondent aux exigences. Certaines lignes de production avancées adoptent une méthode de réglage du désalignement pour réaliser un réglage en ligne de différentes spécifications sans changer les rouleaux.
- Découpe : selon la longueur requise, utilisez une machine de découpe (telle qu'une scie à ruban ou une machine de découpe laser) pour couper le tube carré formé à la taille spécifiée. Il est recommandé d'utiliser la découpe laser pour éviter le durcissement des bords causé par la découpe ordinaire.
- Caractéristiques : Vitesse de production rapide (la vitesse de travail peut atteindre plusieurs mètres par minute), faible coût, adapté à une production à grande échelle-, mais la précision est légèrement inférieure à celle de l'étirage à froid et les coins sont arrondis (grand angle R-), ce qui ne convient pas aux scènes nécessitant des angles vifs. L'angle R- du tube carré fini est généralement supérieur ou égal à 1,5 t (t est l'épaisseur de la paroi).
Méthode 3 : Laminage à chaud (convient aux tubes de grand-diamètre et à paroi épaisse-)
Le laminage à chaud transforme le tube rond en un tube carré à haute température, ce qui convient aux tubes ronds de grand-diamètre et à paroi épaisse-difficile à déformer à température ambiante, tels que les grandes pièces structurelles et les composants de machines lourdes. Les étapes de l'opération sont les suivantes :
- Chauffage du tube rond : placez le tube rond dans un four de chauffage et chauffez-le à 1 100-1 250 degrés (la température spécifique dépend du matériau), gardez-le au chaud pendant un certain temps pour garantir que l'ensemble du tube rond est chauffé uniformément et atteint l'état de déformation plastique. La fluctuation de température doit être contrôlée à ± 10 degrés pour garantir des performances de déformation constantes du matériau.
- Formage par laminage : sortez le tube rond chauffé du four et placez-le rapidement dans le laminoir à passage carré/rectangulaire. Le laminoir utilise un laminage à haute -température pour presser le tube rond en une forme carrée en un ou plusieurs passages. La vitesse et la pression de laminage doivent être contrôlées avec précision pour éviter une épaisseur de paroi inégale ou des fissures causées par une pression excessive ou une vitesse trop rapide.
- Refroidissement : Après laminage, le tube carré est refroidi par refroidissement par air ou par eau. La vitesse de refroidissement doit être contrôlée pour éviter les contraintes internes provoquées par un refroidissement rapide. Pour les matériaux à haute résistance-, un refroidissement lent est nécessaire pour garantir les propriétés mécaniques du tube carré.
