Controlul imbinarilor mandrinate

Controlul imbinarilor mandrinate se executa atat vizual la fiecare capat de teava cat si la proba hidraulica de presiune pentru depistarea defectelor de mandrinare.Defectele imbinarilor mandrinate pot fi:mandrinare incompleta, este aceea cand exista un joc intre teava si gaura din placa tubulara;supramandrinarea, ce se caracterizeaza prin aparitia unui guler alungit la teava sau a unui prag de perete exterior al tevii; deformarea peretelui gaurit, largit excesiv prin supramandrinari repetate;fisuri sau crapaturi in marginea rasfranta a tevii.Defecte ca urmare a mandrinarii incomplete pot fi remediate prin continuarea mandrinarii cu o mandrina corespunzatoare.Defectele de supra-mandrinare excesiva, ca si a deformarii peretelui implica schimbarea tevii si prelucrarea locasului de teava.Fisurarea capatului tevii, in general, provine din cauza materialului necorespunzator sau a rasfrangerii prea mari a tevii.Se admit fisuri sau crapaturi pe o lungime maxima de 4 5 mm, daca se pot astupa complet, fara a atinge peretele gaurii, in caz contrar teava se inlocuieste.Dupa controlul vizual, se verifica etanseitatile realizate prin efectuarea probei la presiune conform prescriptiilor tehnice.

fig.1 Supramandrinareaa prag prea mare in interiorul tevii mandrinate; b mandrinare dezaxatac supramandrinare

Principiile realizarii mandrinarii mecanice

La scara industriala, mandrinarea mecanica se realizeaza cu agregate de mandrinare, in cadrul carora functiile principale ale masinii sunt indeplinite de mandrina propriu-zisa. Pentru oricare tip constructiv sau comercial de mandrina, elementele vitale importante sunt dornul si rolele corespunzatoare, asezarea reciproca a acestora si, deci, conjugarea lor, impreuna cu marimile dimensionale caracteristice.Prima faza a procesului de mandrinare mecanica presupune introducerea lejera a mandrinei, pe adancimea prevazuta, in elementul tubular care urmeaza a se mandrina. De cele mai multe ori, adancimea de mandrinare b este corelata la cota ls, ceea ce impune ca introducerea in elementul tubular al mandrinei sa fie limitata prin insusi dispozitivul de rezemare frontala, aceasta din urma evitand sau implicand capatul mandrinat al elementului mandrinat.Imprimandu-se dornului o miscare de rotatie, rolele de mandrinare antrenate prin frecare vor intra intr-o miscare planetara, rotindu-se in jurul axei proprii si rostogolindu-se fata de dorn si, deci, fata de suprafata interioara a elementului tubular. Datorita unghiului de serviciu s si blocarii, prin rezemarea frontala, a casetei mandrinei, din punct de vedere al deplasarii sale longitudinale, manifestandu-se efectul de surub (cu piulita nerotitoare) in urma rotirii dornului, acesta, la randul sau, intra in miscare elicoidala, ceea ce implica un anumit avans longitudinal. Fiind tronconic si evoluand elicoidal, evident, dornul va mai imprima rolelor de mandrinare un avans radial. Asadar complicandu-se miscarea rolelor de mandrinare ajunge sa fie de tipul unei miscari planetare spiroidale, in mod treptat, rolele respective intrand in contact cu suprafata interioara a elementului tubular supus mandrinarii.In etapa premandrinarii, rolele exercitandu-se apasarea radiala pp, deformatia instantanee a elementului tubular, profilul sau transversal nemaifiind riguros circular (inelar). In timpul mandrinarii propri-zise, rolele exercitandu-si apasarea radiala , deformatia instantanee a elementului tubular are un profil transversal si mai complicat, de tipul celui implicat in fig. 8 c, configuratia deformatiei suprafetei interioare a elementului tubular, dupa mandrinare, fiind cea ilustrata exemplificativ in fig. 8 d. Concordant cu acestea, in timpul mandrinarii mecanice, epura presiunii instantanee de contact p2 va fi cea redata in fig. 8 e. Se presupune ca eazarea prin mandrinare a elementului tubular prezinta urmatoarele implicatii:a) pe masura avansarii dornului, presiunea de mandrinare , ecsercitata de role, creste in intensitate si, incepand de la un anumit moment, solicitarea specifica dupa directia radiala a elementului tubular va atinge local, insa intr-o succesiune rapida limita tehnica de curgere 0,2, generandu-se astfel o stare spatiala de tensiuni mecanice si, ca o consecinta fireasca, curgerea materialului elementului tubular;

Realizarea mandrinarii mecanice:a Cu mandrina universala, fara frecare de contact cu ET si asigurare la rotire; b cu mandrina universala, cu frecare de contact cu ET si asigurare la rotire; 1 corpul, caseta sau bucsa mandrinei; 2 dornul mandrinei, mandrinul; 3 rolele de mandrinare; 4 dispozitivul de rezemare frontala (cu rulment axial); 5 elementul sau structura de tipul placii tubulare; 6 elementul tubular mandrinat; 7 dispozitivul de asigurare la rotire

Marimile dimensionale principale ale mandrinei universale:a vedere laterala (rabatere pentru s=0); b vedere in plan (pozitia de lucru, de serviciu, cu s0); A, B, C, - dimensiuni caracteristice ale dornului; D, E, F, I dimensiuni caracteristice ale rolelor; m unghi la varf al dornului; r , /2 unghiul rolelor fata de dorn si fata de axa dornului, atunci cand axele dornulul si rolei sunt in acelasi plan (s = 0); evident, = m 2 r; s= - unghiul de serviciu al rolelor, respectiv unghiul de inclinare al axei fata de axa dornuluib)fiind impiedicata (de catre elementul de tip PT) deformarea in directie radiala (r) a elementului tubular, peretele elementului tubular fi strivit intre rolele de mandrinare si suprafata orficiului conjugat, ceea ce inseamna ca materialul elementului tubular va putea curge numai in directie inelara si longitudinala (t si respectiv l in fig. 8 e);c) evident, curgerea in directie longitudinala nefiind ingradita, ea se va solda cu o anumita lungire a elementului tubular;d) in schimb, curgerea inelara neputandu-se manifesta intru-totul ca atare, deoarece lungirea conturului periferic este impiedicata de peretele orificiului din placa tubulara, se va ajunge la aparitia unor noi eforturi unitare radiale, care vor afecta direct rezistenta mecanica si etanseitatea imbinarii, determinand strangerea elementului tubular in elementul de tip placa tubulara;e) in conditiile submandrinarii, curgerea inelara a materialului elementului tubular va fi sub nivel optim;

Unele faze caracteristice ale mandrinarii mecanice:a introducerea libera a mandrinei in elementul tubular; b premandrinarea; c mandrinarea propri-zisa; d profilul interior transversal al elementului tubular in timpul mandrinarii si dupa mandrinarea propriu-zisa; e epura presiunii instantanee de contact p2 in timpul mandrinarii mecanice; f amprenta liniilor de curgere; g modelul formarii liniilor de curgere pentru elementul tubular; 1 elementul de tip PT; 2 elementul tubular mandrinat; 3 dornul; 4 rolele; 5 rotirea (cu avans longitudinal) a dornului; 6 rotirea (cu avans radial) a rolelor; 7 rostogolirea rolelor; 8 suprafata interioara a elementului tubular; 9 epura presiunilor de contact p2; 10 liniile de curgere si amprentele corespunzatoare (evidentiate prin slefuire)f) in conditiile supramandrinarii, in peretele elementului tubular se vor dezvolta eforturi unitare normale inelare maxime, insa datorita grosimii de perete s prea diminuate, forsa de strangere care este aproximativ proportionala cu S va fi mai mica decat cea optima.In zona orificiului din elementul de tip placa tubulara, care face obiectul mandrinarii, in afara eforturilor unitare radiale, apar si eforturi unitare tangentiale, corespunzatoare unor puternice solicitari de rasucire lunecare. Esantioanele prelevate din zona compacta de deformare reziduala, respectiv cu ecruisaj, a elementului de tip placa tubulara, lustruite si apoi privite la microscop, au evidentiat liniile de curgere corespunzatoare, care pornesc de la conturul orificiului si care se aseamana cu niste spirale logaritmice.Sintetizand, rezulta ca cei mai importanti parametri tehnologici ai mandrinarii mecanice sunt urmatorii: viteza de mandrinare si, deci frecventa de rotatie a dornului mandrinei n, respectiv avansul dornului;jocul de montaj 0;duritatea H a materialelor elementului tubular si placii tubulare, respectiv variatiile de duritate sau de alte caracteristici mecanice corespunzatoare diferitelor etape ale procesului de mandrinare;calitatea si, deci starea fizica a suprafetelor de contact element tubular placa tubulara; adancimea de mandrinare b;campul dimensiunilor si variatia acestora in timpul mandrinarii, respectiv cresterea diametrului interior d1 al elementului tubular si modificarea concordata a diametrelor orificiului d0 si zonei plastice Dp, subtierea de perete s si lungimea l a elementului tubular, marimea deformatiilor radiale si inelare etc. ; momentut cuplului de mandrinare Mm aplicat dornului.

Calitatea suprafetelor de contact

Suprafetele de contact se recomanda sa se prelucreze cu masini prin aschire si nu prin polizare pentru a nu se devia de la concentricitatea tevii. Pe suprafetele de contact se admit rizuri si rugozitati circulare ramase de la prelucrare, nu se admit rizuri si rugozitati longitudinale. Rizurile si rugozitatile circulare maresc rezistenta la etanseitatea imbinarii, pe cand rizurile longitudinale micsoreaza etanseitatea imbinarii. Nu se admit crapaturi, fisuri, exfolieri de material, rupturi sau impuritati pe suprafetele care vin in contact.Se intelege usor ca in procesul mandrinarii mecanice, mai intai vor intra nemijlocit si distinct in contact cele mai ridicate varfuri ale microneuniformitatilor suprafetelor conjugate, proeminentele respective preluand, deci, intreaga apasare incidenta. Suprafata contactului efectiv incipient nefiind mare, evident, este inevitabila aparitia deformatiilor plastice de aplatizare a unora dintre varfurile in cauza, pe masura apropierii suprafetelor element tubular placa tubulara crescand, in mod corespunzator, ponderea microproeminentelor participante la contactul direct. Cand apasarea specifica, care revine intregii suprafete efective, va deveni mai mica decat cea necesara pentru deformarea plastica a accidentelor de relief proeminente, aplatizarea varfurilor distincte ale microneunifirmitatilor va inceta.