Tubo de acero de precisión ASTM A513 para ejes de accionamiento de automóviles con 50 ̊127 mm OD y construcción de mandril

El tubo de acero de precisión ASTM A513 para ejes cardán es un tubo mecánico soldado por resistencia eléctrica diseñado para componentes rotativos automotrices donde la precisión dimensional, la uniformidad de la pared, la rectitud, la integridad de la soldadura y las propiedades mecánicas repetibles son críticas. Para la producción de ejes cardán de precisión, el tubo ASTM A513 Tipo 5 DOM (Drawn Over Mandrel - estirado sobre mandril) se selecciona comúnmente porque el tubo madre soldado se estira en frío posteriormente sobre un mandril, mejorando la precisión del diámetro exterior, la consistencia del diámetro interior, la concentricidad, la condición de la superficie y la resistencia.

Las opciones típicas de material incluyen SAE/AISI 1010, 1020, 1026, 1035 y 4130. Entre estos, el 1020 y el 1026 son opciones prácticas para ejes cardán automotrices que requieren un equilibrio entre soldabilidad, resistencia a la torsión, rendimiento de conformado y estabilidad dimensional, mientras que el 4130 se puede especificar donde se requiere mayor resistencia.

• Precisión Dimensional Controlada: El tubo ASTM A513 Tipo 5 se produce estirando un tubo madre ERW sobre un mandril. Para las dimensiones DOM de uso común, la tolerancia del espesor de la pared se puede controlar dentro de aproximadamente ±0.05 mm en tamaños de pared delgada seleccionados y aproximadamente ±0.08 a ±0.15 mm en muchas combinaciones de diámetro exterior/pared más grandes. Este grado de control es importante para los ejes cardán porque una variación excesiva de la pared crea una distribución de masa desigual y aumenta la cantidad de corrección requerida durante el balanceo dinámico.
• Rectitud Adecuada para Componentes Rotativos: Para tubos redondos ASTM A513 Tipo 5 por debajo de aproximadamente 203 mm de diámetro exterior, un límite de rectitud comúnmente especificado es de 0.76 mm de desviación máxima por 1 m de longitud. La rectitud controlada ayuda a reducir la excentricidad inicial del eje antes de soldar el tubo a las horquillas, extremos estriados u otros componentes de la transmisión.
• Alta Eficiencia de Resistencia a Peso: El estirado en frío aumenta la resistencia del tubo en comparación con el tubo normalizado de la misma composición química. Por ejemplo, el tubo ASTM A513 Tipo 5 Grado 1026 en condición de estirado sobre mandril se puede especificar con aproximadamente: Resistencia a la fluencia mínima: 483 MPa, Resistencia a la tracción mínima: 552 MPa, Alargamiento mínimo: 5%. Esto permite una construcción de tubo de pared relativamente delgada manteniendo la resistencia mecánica requerida por los conjuntos de transmisión rotativos.
• Mejora de la Uniformidad de la Pared y la Concentricidad: El proceso DOM controla la geometría exterior e interior del tubo más de cerca que el tubo mecánico soldado ordinario. La distribución uniforme de la pared es particularmente importante para un eje cardán porque la excentricidad del tubo afecta directamente la distribución de la masa rotacional.
• Área de Soldadura Interna Controlada: La costura ERW inicial se trabaja mecánicamente durante la operación de estirado posterior. En comparación con el tubo soldado convencional, el proceso DOM produce una geometría interna más uniforme y reduce la influencia dimensional del área de soldadura original.

• Mejor Control de la Excentricidad del Tubo Antes del Balanceo Dinámico: Nuestra ruta de producción controla el diámetro exterior, el espesor de la pared, la ovalidad, la rectitud y la concentricidad como parámetros relacionados en lugar de inspeccionar solo el diámetro exterior. Esto reduce la excentricidad de masa excesiva en el tubo en bruto y proporciona una condición de partida más estable para el balanceo posterior del eje cardán. Para proyectos críticos, se pueden acordar requisitos dimensionales adicionales en la especificación de compra antes de la producción.
• Calidad de Soldadura Estable para Ensamblaje de Horquilla a Tubo: Grados como 1010, 1020 y 1026 proporcionan rangos de carbono y manganeso controlados adecuados para la fabricación mecánica. Los tubos se pueden suministrar con superficies de extremo limpias y controladas y corte a medida para soportar operaciones de soldadura circunferencial automatizadas. El grado del material, la condición térmica y el procedimiento de soldadura siempre deben coincidir durante la calificación final de la transmisión.
• Inspección de Material y Dimensiones Trazables: Cada lote de producción se puede controlar por número de colada y lote de fabricación, con la composición química, la inspección dimensional y los resultados de las pruebas mecánicas especificadas registrados contra el pedido correspondiente. Los requisitos NDT opcionales también se pueden incorporar a la especificación de compra cuando se requiere una verificación adicional de la integridad de la soldadura.

El tubo se utiliza como cuerpo rotativo hueco principal de un eje cardán de vehículo de pasajeros que conecta la transmisión o la caja de transferencia con el diferencial. El tubo se corta a una longitud controlada y normalmente se suelda a horquillas de eje cardán o accesorios de extremo antes del enderezado y balanceo dinámico. Dado que el componente opera continuamente bajo carga torsional y velocidad de rotación, su tubo requiere un espesor de pared controlado, concentricidad, rectitud, integridad de la soldadura y resistencia mecánica.

El tubo DOM ASTM A513 Tipo 5 Grado 1020 o 1026 es particularmente adecuado donde se requiere un equilibrio de resistencia, soldabilidad, estabilidad dimensional y consistencia de producción.

La química típica del grado ASTM A513 se muestra a continuación. Los valores son porcentajes en masa.