تحدي البيئات ذات درجة الحرارة المنخفضة: كيفية الحفاظ على دقة التشكيل في مصانع الأنابيب الملحومة عند -10 درجة مئوية؟

في مناطق مثل روسيا وشمال أوروبا، غالبًا ما تنخفض درجات الحرارة في فصل الشتاء إلى ما دون -10 درجة مئوية. يمكن أن يؤدي البرد الشديد إلى تقليل كفاءة نقل مصانع الأنابيب الملحومة والتسبب في تقلبات في دقة التشكيل (قد تزداد أخطاء الاستدارة من ±0.08 مم إلى ±0.15 مم). لمعالجة هذه المشكلة، يلزم إجراء تعديلات فنية على اختيار زيت التشحيم وأنظمة التسخين المسبق للمحركات، جنبًا إلى جنب مع مبادئ علوم المواد والديناميكا الحرارية لتحقيق إنتاج مستقر.

أولاً: التأثيرات الأساسية لدرجات الحرارة المنخفضة على المصانع: من فشل التشحيم إلى انحراف الدقة

يكمن التحدي الرئيسي في البيئات ذات درجة الحرارة المنخفضة في التغيرات المفاجئة في الخصائص الفيزيائية للمواد:

• عند -10 درجة مئوية، تزداد لزوجة زيوت التشحيم المعدنية العادية 3-5 مرات مقارنة بدرجة حرارة الغرفة، مما يتسبب في ارتفاع مفاجئ في المقاومة في مكونات النقل مثل محامل الأسطوانات وعلب التروس، مع تأخر في الاستجابة يصل إلى 0.5 ثانية، مما يؤثر بشكل مباشر على تزامن التشكيل؛

• تنخفض مقاومة عزل لفائف المحرك في درجات الحرارة المنخفضة (قد تشهد مواد العزل من الفئة F انخفاضًا في مقاومة العزل من 100 ميجا أوم إلى 20 ميجا أوم عند -10 درجة مئوية)، مما يزيد من ذروة تيار البدء بنسبة 20٪ ويتسبب بسهولة في حدوث أخطاء تشغيل في أنظمة التحكم؛

• تنخفض ليونة الشرائط الفولاذية بنسبة 5-8٪ في درجات الحرارة المنخفضة. إذا كانت قوة التشكيل غير مستقرة، فقد تتجعد الأنابيب أو تتشقق، مما يؤدي إلى رفع معدلات الخردة إلى أكثر من 8٪.

ثانيًا: اختيار زيت التشحيم: مؤشر اللزوجة ≥ 140 هو "الخط الأساسي" للتشحيم في درجات الحرارة المنخفضة

وفقًا لمعايير ISO 3448، زيوت التروس الاصطناعية مطلوبة للبيئات ذات درجة الحرارة المنخفضة، مع مؤشرات أساسية تشمل:

• مؤشر اللزوجة (VI) ≥ 140: يعني VI الأعلى تغيرات لزوجة أصغر مع درجة الحرارة. على سبيل المثال، يحتوي زيت PAO الاصطناعي على لزوجة حركية تبلغ 150 سنتي ستوك عند -10 درجة مئوية و 120 سنتي ستوك عند درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية)، مع معدل تغير في اللزوجة يبلغ 25٪ فقط (مقارنة بـ 60٪ للزيوت المعدنية العادية)؛

• نقطة الانسكاب ≤ -30 درجة مئوية: تضمن عدم تجمد الزيت في البرد الشديد، ويمكن تحقيقه عن طريق إضافة مثبطات نقطة الانسكاب (مثل بولي ميثاكريلات)؛

• خصائص الضغط الشديد ومكافحة التآكل (قيمة Timken OK ≥ 35 كجم): تكون الأغشية الزيتية على الأسطح المعدنية عرضة للتمزق في درجات الحرارة المنخفضة، مما يتطلب إضافات الكبريت والفوسفور لتكوين أغشية واقية كيميائية وتقليل التآكل على محامل الأسطوانات.

ثالثًا: تعديل نظام التسخين المسبق للمحرك: التطبيق الدقيق لمبادئ الديناميكا الحرارية

عندما يبدأ المحرك مباشرة عند -10 درجة مئوية، يستغرق الأمر 30 دقيقة حتى ترتفع درجة حرارة اللف من -10 درجة مئوية إلى درجة حرارة التشغيل (80 درجة مئوية)، مع تقلبات عزم الدوران الناتج تصل إلى 15٪ خلال هذه الفترة. تعتمد خطة التعديل على نظرية التسخين المتدرج:

• تكامل سخان PTC: يتم تضمين 12 قطعة من سخانات السيراميك PTC بقدرة 200 واط في لفائف الجزء الثابت للمحرك، مع "التسخين التدريجي" الذي يتم التحكم فيه بواسطة PLC - أولاً التسخين إلى -2 درجة مئوية عند 50٪ من الطاقة (10 دقائق)، ثم إلى 5 درجات مئوية عند 100٪ من الطاقة (5 دقائق إضافية)، مما يضمن استعادة مقاومة العزل إلى ما فوق 50 ميجا أوم؛

• التحكم في درجة الحرارة في حلقة مغلقة: يتم تثبيت مستشعرات PT100 في غلاف المحرك واللفائف لمراقبة اختلافات درجة الحرارة (≤ 5 درجات مئوية) في الوقت الفعلي، مما يمنع شيخوخة العزل بسبب ارتفاع درجة الحرارة الموضعية؛

• التسخين المسبق المرتبط لأنظمة النقل: أثناء التسخين المسبق للمحرك، تقوم المضخات الهيدروليكية بتشغيل الأسطوانات في وضع الخمول بسرعة منخفضة (10 م / دقيقة)، باستخدام الحرارة الناتجة عن الاحتكاك للمساعدة في تدفئة زيت التشحيم، وتقصير "وقت الإحماء" للإنتاج الرسمي إلى 15 دقيقة.

التحقق من البيانات: بعد التعديل، انخفض ذروة تيار البدء للمحركات في مصنع في شمال أوروبا إلى 5 أضعاف التيار المقنن (7 أضعاف في السابق)، وتم التحكم في تقلبات عزم دوران التشكيل ضمن ± 5٪، واستقرت أخطاء الاستدارة لأنابيب φ32 مم عند ± 0.07 مم.

رابعًا: تأثيرات تكامل النظام: من المختبر إلى التحقق من خط الإنتاج

بعد التعديل، حققت آلة ZY32 في موقع عميل روسي ما يلي عند -12 درجة مئوية:

• نظام زيت التشحيم: انخفض فقدان الضغط عند -10 درجة مئوية من 0.8 ميجا باسكال إلى 0.3 ميجا باسكال، مع ارتفاع درجة حرارة المحمل المستقر عند 45 كلفن (المعيار الدولي ≤ 60 كلفن)؛

• نظام المحرك: معدل نجاح 100٪ لبدء التشغيل الأول بعد التسخين المسبق، مع عدم وجود أعطال إيقاف التشغيل بسبب درجات الحرارة المنخفضة؛

• دقة المنتج: انخفض معدل خردة الأنابيب الملحومة من 7.2٪ (قبل التعديل) إلى 2.1٪، مما أدى إلى تقليل الخسائر الشهرية بحوالي 120000 يورو.

تعتمد السيطرة على الدقة في البيئات ذات درجة الحرارة المنخفضة بشكل أساسي على علوم المواد والتصميم الديناميكي الحراري لتعويض التداخل البيئي. بالنسبة للأسواق الروسية وشمال أوروبا، فإن اختيار زيوت التشحيم الاصطناعية ذات VI ≥ 140 وأنظمة التسخين المسبق الذكية ليس ضروريًا للإنتاج فحسب، بل هو أيضًا ميزة تنافسية فنية للتغلب على القيود الجغرافية.

شركة Zhangjiagang Zhongyue Metallurgy Equipment Technology Co., Ltd، رائدة في تصنيع معدات المعادن الدقيقة. مع أكثر من مائة وخمسين إنتاجًا سنويًا، تعمل مصانع الأنابيب الملحومة عالية التردد وخطوط الحزم H الخاصة بنا على تمكين صناعات السيارات والطب والطاقة المتجددة. من خلال الالتزام بالتميز في البحث والتطوير والابتكار الذي يركز على العملاء، فإننا ندفع عجلة تطور التصنيع الذكي على مستوى العالم.