چگونه ضخامت و قطر لوله پس از فرمینگ کنترل می‌شود؟ راهنمای کامل کنترل کیفیت

در فرآیند پیچیده تولید لوله و پروفیل، تبدیل یک ورق فولادی صاف به یک مقطع دایره‌ای یا چهارگوش با ابعاد دقیق، یک هنر مهندسی است. برای خریداران، از یک پیمانکار ساختمانی در تهران که به دنبال تامین مصالح پروژه است تا یک تولیدکننده قطعات خودرو در تبریز، دقت ابعادی محصول نهایی حرف اول را می‌زند. انحراف از مشخصات استاندارد می‌تواند منجر به عدم مونتاژ صحیح، کاهش استحکام سازه و در نهایت، ضرر مالی شود. اینجاست که سوال کلیدی مطرح می‌شود: چگونه ضخامت و قطر لوله پس از فرمینگ کنترل می‌شود؟

کنترل ضخامت و قطر لوله فرمینگ یک فرآیند دومرحله‌ای است. اول، کنترل پیشگیرانه با انتخاب دقیق ورق اولیه (ضخامت و عرض استاندارد) و طراحی صحیح قالب‌ها و غلتک‌های دستگاه فرمینگ. دوم، کنترل حین و پس از تولید با استفاده از ابزارهای اندازه‌گیری دقیق (کولیس، میکرومتر، گیج‌های لیزری) و سیستم‌های بازرسی آنلاین برای اطمینان از مطابقت محصول نهایی با تلرانس‌های مجاز.

این مقاله به بررسی عمیق این روش‌ها و ابزارها می‌پردازد تا درک روشنی از فرآیندهای تضمین کیفیت در کارخانه‌های مدرن تولید لوله ارائه دهد.

۱. کنترل پیشگیرانه: پایه و اساس دقت

دقت محصول نهایی، از همان ابتدای خط تولید شروع می‌شود. حتی پیش از اینکه ورق وارد دستگاه فرمینگ شود، کنترل‌های حیاتی انجام می‌پذیرد.

• کنترل ضخامت ورق ورودی: ضخامت لوله نهایی، مستقیماً به ضخامت ورق اولیه‌ای که تامین کننده در اختیار کارخانه قرار می‌دهد، وابسته است. کارخانه‌های معتبر، ورق‌های ورودی را با استفاده از میکرومترهای دقیق یا ضخامت‌سنج‌های اولتراسونیک کنترل می‌کنند. هرگونه مغایرت در ضخامت ورق می‌تواند منجر به تولید لوله‌هایی خارج از استاندارد شود. این امر به خصوص در خرید عمده اهمیت دارد، جایی که وزن بندیل باید با مشخصات فنی مطابقت داشته باشد.
• کنترل عرض ورق: قطر لوله نهایی، تابعی از عرض ورق بریده شده (نوار یا تسمه) است. عرض ورق با فرمول W=(π×Davg)−kW = (\pi  D_{avg}) – kW=(π×Davg​)−k محاسبه می‌شود، که در آن DavgD_{avg}Davg​ قطر متوسط لوله و k یک ضریب اصلاحی است. کنترل دقیق عرض نوار، اولین گام برای دستیابی به قطر صحیح است.
• طراحی و تنظیم غلتک‌ها: قلب یک دستگاه رول فرمینگ، مجموعه غلتک‌های آن است. طراحی این غلتک‌ها (که به آن Flower Pattern یا الگوی گل می‌گویند) باید به گونه‌ای باشد که ورق را به تدریج و بدون ایجاد تنش اضافی یا نازک‌شدگی، به شکل لوله درآورد. تنظیم دقیق فاصله و زاویه این غلتک‌ها، حیاتی‌ترین بخش کنترل قطر است.

۲. کنترل حین تولید: بازرسی در لحظه

با پیشرفت تکنولوژی، کنترل کیفیت از یک فرآیند پس از تولید به یک بازرسی آنلاین و در لحظه تبدیل شده است.

• گیج‌های لیزری قطر: امروزه در خطوط تولید مدرن، از سیستم‌های اندازه‌گیری لیزری استفاده می‌شود. این سیستم‌ها به طور مداوم و بدون تماس، قطر خارجی لوله را در چندین محور اندازه‌گیری می‌کنند. در صورت خروج قطر از تلرانس مجاز، سیستم به اپراتور هشدار می‌دهد تا به سرعت تنظیمات غلتک‌ها را اصلاح کند. این کار به ثبات کیفیت در طول هزاران متر تولید کمک می‌کند.
• ضخامت‌سنج‌های اولتراسونیک یا جریان گردابی (Eddy Current): برای کنترل ضخامت دیواره، به خصوص پس از جوشکاری، از این سنسورها استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها می‌توانند ضخامت را در نقاط مختلف محیط لوله اندازه‌گیری کرده و هرگونه کاهش ضخامت ناشی از کشش یا جوشکاری نامناسب را شناسایی کنند.

یک اپراتور باتجربه خط تولید لوله پروفیل در کرج می‌گوید: “قدیما همه چی چشمی و با کولیس بود. هر چند دقیقه یکبار یه تیکه از لوله رو می‌بریدیم و اندازه می‌گرفتیم. اگه خراب بود، کلی لوله ضایعات می‌شد. اما الان با سنسور لیزری، نمودار قیمت تغییرات قطر رو روی مانیتور می‌بینیم. تا یه ذره کم و زیاد میشه، سریع خط رو تنظیم می‌کنیم. اینجوری هم کیفیت میره بالا هم پرت کارخونه میاد پایین و هزینه تمام شده کاهش پیدا می‌کنه.”

۳. کنترل پس از تولید: تایید نهایی کیفیت

حاجی، داستان اینجا تموم نمیشه که! بعد از اینکه لوله از خط اومد بیرون و به طول‌های مشخص (مثلاً ۶ متری) بریده شد، بازرس کنترل کیفیت (QC) میاد وسط. این بنده خدا با کولیس، میکرومتر و گِیج‌های مخصوص، به صورت رندوم از هر فروش بندیلی چندتا شاخه رو برمیداره و چک میکنه. قطر خارجی، ضخامت گوشت، صاف بودن و کیفیت جوش رو دقیق بررسی می‌کنه. اگه مشکلی باشه، کل اون بچ (Batch) تولیدی میره برای بررسی مجدد یا ضایعات. اینجوریه که ضمانت کیفیت معنی پیدا می‌کنه.

۴. ابزارهای کلیدی کنترل ابعاد

برای کنترل دقیق ضخامت و قطر، از ابزارهای استانداردی استفاده می‌شود:

• کولیس (Caliper): رایج‌ترین ابزار برای اندازه‌گیری قطر خارجی لوله. کولیس‌های دیجیتال دقت بالاتری ارائه می‌دهند.
• میکرومتر (Micrometer): برای اندازه‌گیری ضخامت دیواره لوله با دقت بسیار بالا (تا حد یک صدم میلیمتر) استفاده می‌شود.
• گیج برو/نرو (Go/No-Go Gauge): یک ابزار سریع برای بررسی تلرانس قطر. لوله باید از سمت Go عبور کند و از سمت No-Go عبور نکند.
• متر نواری پی (Pi Tape): برای اندازه‌گیری دقیق قطر خارجی لوله‌های با سایز بزرگ بسیار مناسب است.

این کنترل‌های سخت‌گیرانه تضمین می‌کند که محصولی که با قیمت کارخانه یا از طریق فروشگاه معتبر به دست شما می‌رسد، دارای گواهی استاندارد بوده و برای کاربرد مورد نظر، چه برای سوله سازی و چه برای نمای ساختمان، کاملاً مناسب و ایمن است. این کنترل‌ها روی قیمت تاثیر مستقیم دارند. یک محصول بی‌کیفیت ممکنه ارزانترین قیمت رو داشته باشه، اما هزینه‌های بعدی آن بسیار بیشتر است.

کنترل در فرآیندهای خاص مانند هیدروفرمینگ

در فرآیندهای پیشرفته‌تری مانند خدمات دستگاه هیرو فرمینگ لوله، کنترل ابعاد حتی پیچیده‌تر است. در این روش، ضخامت لوله در حین فرآیند به دلیل کشیده شدن مواد، به طور غیریکنواخت تغییر می‌کند. کنترل این تغییرات نیازمند:

• شبیه‌سازی کامپیوتری (FEA): پیش از ساخت قالب، کل فرآیند شبیه‌سازی می‌شود تا نقاطی که دچار نازک‌شدگی بیش از حد می‌شوند، شناسایی و طراحی اصلاح گردد.
• کنترل دقیق فشار و مسیر حرکت سیال: فشار داخلی سیال و نیروی اعمالی جک‌ها باید با یک منحنی دقیق کنترل شوند تا از ترکیدگی یا چروکیدگی لوله جلوگیری شود.

در نهایت، کنترل ضخامت و قطر یک فرآیند مستمر و چندلایه است که از انتخاب ورق تا بازرسی نهایی محصول را در بر می‌گیرد و تضمین کننده کیفیت، ایمنی و کارایی لوله‌های تولید شده به روش فرمینگ است. هنگام استعلام قیمت، همیشه در مورد فرآیندهای کنترل کیفیت و تلرانس‌های ابعادی محصول سوال کنید.

منبع علمی:

• Halmos, G. T. (2006). Roll Forming Handbook. CRC Press. (این کتاب به عنوان مرجع اصلی در صنعت رول فرمینگ، به طور جامع به مباحث طراحی غلتک، تحلیل فرآیند، و روش‌های کنترل کیفیت و تلرانس‌های ابعادی در تولید لوله و پروفیل می‌پردازد).