Проблема соответствия строгим стандартам при предотвращении смещения, ошибок в процессе зачистки и появления микроскопических царапин
Корнелиус Саватцки, менеджер по продажам, системы контроля сварки труб и трубопроводов в Северной Америке, Xiris Automation Inc., Бёрлингтон, Онтарио, Канада
Производители труб, поставляющие свою продукцию автомобильной промышленности, обязаны соответствовать строгим стандартам, которые постоянно ужесточаются и становятся всё сложнее для выполнения. Одним из таких стандартов, создающих трудности для производителей труб, является снижение веса компонентов для соблюдения установленных ограничений по массе. Эти строгие ограничения по массе связаны с тенденцией к созданию более экономичных автомобилей. Поставщики автокомпонентов постоянно сталкиваются с требованиями уменьшить вес каждой детали на доли унции, чтобы сделать автомобили легче и снизить расход топлива.
Для того чтобы соответствовать установленным требованиям по массе, производители труб вынуждены использовать более легкие материалы, уменьшать толщину стенок и применять материалы с более высоким пределом текучести. При этом сохраняются жесткие требования к качеству, несмотря на дополнительные сложности, связанные с использованием более легких и прочных материалов и уменьшенной толщины стенки, что увеличивает вероятность возникновения различных дефектов. К таким дефектам относятся смещения, ошибки в процессе зачистки и микроскопические царапины на покрытых трубах.
Трубы, изготовленные из материалов с повышенным пределом текучести, особенно подвержены смещению. Этот дефект возникает из-за неравномерного соединения двух кромок полосы материала перед сваркой. После сварки трубы обычно применяется шлифовка или зачистка для удаления избыточного сварного валика, выступающего за пределы окружности. В случае наличия смещения часть стенки на более высокой стороне может быть удалена в процессе шлифовки или зачистки, что приводит к значительному истончению стенки трубы. Таким образом, контроль смещения имеет первостепенное значение, особенно при производстве тонкостенных труб.
Традиционно производители труб допускают смещение на продольно-сварной трубе до 5% от толщины стенки. При уменьшении толщины стенки эти 5% становятся ещё меньшими в абсолютном выражении. Кроме того, при использовании материалов с высоким пределом текучести трубы особенно подвержены смещению, и вероятность брака при допуске в 5% существенно возрастает. В результате большинство производителей труб, стремящихся соответствовать требованиям по массе, снижают допуск по смещению до диапазона 2–3%, что уменьшает допустимость смещения и усложняет его обнаружение.
Помимо смещения и связанных с ним дефектов, возникающих в процессе шлифовки или зачистки, производителям необходимо контролировать сам процесс зачистки на предмет ошибок, таких как недостаточная или избыточная зачистка. Трубы, применяемые в автомобилестроении, должны быть идеально круглыми для обеспечения надежной герметичности при установке компрессионных фитингов. Это означает, что поверхность трубы должна быть полностью очищена от сварного валика, который удаляется в процессе зачистки. Процесс зачистки может осуществляться различными способами, например, срезанием валика ножом. К сожалению, именно ошибки зачистки часто становятся причиной протечек в компрессионных соединениях.
Недостаточная зачистка приводит к тому, что небольшая часть сварного валика остается выступать на поверхности трубы. В то же время избыточная зачистка зачастую труднее выявляется, поскольку труба может казаться идеально круглой, однако под поверхностью скрывается неоднородная толщина стенки. Это может привести к истончению участка стенки трубы, что в дальнейшем может сказаться на её прочности и надежности.
В ряде отраслей, включая автомобилестроение, в ключевых применениях используются покрытые прецизионные трубы. Защитные покрытия обеспечивают дополнительную стойкость к истиранию и коррозии во время эксплуатации. Однако пластиковые защитные покрытия зачастую становятся причиной появления поверхностных дефектов и отклонений. Обычно такие покрытия наносятся методом экструзии на готовую сварную трубу на завершающей стадии производства. Со временем экструзионные фильеры, формирующие профиль покрытия, могут изнашиваться или загрязняться, что приводит к появлению по всей длине трубы микроскопических царапин.
Эта проблема становится особенно актуальной, когда покрытые трубы используются, например, для транспортировки топлива, где они соединяются с другими компонентами посредством компрессионных фитингов. Если на покрытой трубе имеются микроскопические царапины, при установке фитинга может образоваться канал для протечки, что создает опасные условия эксплуатации. Поэтому покрытые трубы должны проходить тщательную инспекцию на соответствие точным требованиям и стандартам заказчиков из автомобильной отрасли. Производитель должен контролировать наличие царапин шириной или глубиной более 0,015 мм, обнаружение которых крайне затруднено. Даже если дефекты поверхности выявляются, зачастую уже слишком поздно устранить причину на линии производства, и поврежденный участок трубы приходится браковать.
Единственный способ надежно выявить дефекты поверхности на покрытой трубе — использовать лазерную систему контроля поверхности. Применение таких систем, как WI-2200 — 360° система инспекции царапин, позволяет операторам получать измерения по всей окружности трубы и выявлять любые отклонения поверхности, включая микроскопические царапины. Это дает возможность своевременно принять меры и устранить проблему до того, как она приведет к браку, и изделие будет отправлено заказчику. В результате соблюдаются стандарты автомобильной промышленности, поставщики и производители отмечают повышение качества продукции, а количество бракованных изделий и отходов снижается.
Рис. 1 — Дефект смещения.
