Tubo de eje de dirección estirado sobre mandril para aplicación automotriz con tubo de acero de precisión ASTM A513 Tipo 5

El tubo para columna de dirección es un tubo de acero mecánico de precisión diseñado para ensamblajes de columna de dirección y eje de dirección intermedio de automóviles. El tubo estirado en frío sobre mandril (DOM) se fabrica a partir de un tubo soldado por resistencia eléctrica seguido de un estirado en frío a través de una matriz y sobre un mandril. Este proceso mejora la precisión dimensional, la uniformidad del espesor de la pared, la concentricidad, la calidad de la superficie interior y el rendimiento mecánico.

Para la producción de columnas de dirección, estas características son particularmente importantes porque el tubo puede someterse posteriormente a conformado de estrías, recalcado, mecanizado, soldadura, ajuste a presión o ensamblaje telescópico. ASTM A513 Tipo 5 es una de las especificaciones principales utilizadas para tubos mecánicos DOM, mientras que EN 10305-2 proporciona requisitos comparables para tubos de acero de precisión estirados en frío y soldados.

A diferencia de los tubos mecánicos soldados en bruto ordinarios, los tubos DOM se estiran en frío a través de herramientas que controlan tanto las superficies exteriores como las interiores. Esto permite un control más estricto del diámetro exterior, el diámetro interior, el espesor de la pared y la concentricidad, lo cual es importante cuando los tubos de la columna de dirección se ensamblan con rodamientos, manguitos, casquillos, juntas universales o componentes telescópicos.

El proceso de estirado sobre mandril reduce la excentricidad de la pared y produce una sección de tubo más uniforme. La distribución uniforme de la pared ayuda a mantener un comportamiento torsional consistente y reduce la variación dimensional durante el conformado de estrías, el recalcado, el mecanizado y las operaciones de ajuste a presión.

El trabajo en frío aumenta la resistencia de los tubos DOM. Por ejemplo, un tubo DOM estirado en frío y destensado ASTM A513 Tipo 5 SAE 1026 puede proporcionar una resistencia a la fluencia mínima de alrededor de 448 MPa y una resistencia a la tracción mínima de alrededor de 517 MPa, dependiendo del tamaño y la condición de entrega.

El mandril controla la superficie interior durante el estirado, produciendo un taladro más liso y dimensionalmente más consistente que los tubos ERW convencionales. Esto es valioso para columnas de dirección telescópicas y componentes que requieren deslizamiento interior o mecanizado controlado.

Se pueden seleccionar grados DOM de bajo y medio carbono para mecanizado, soldadura, conformado, fabricación de estrías, reducción de extremos, taladrado, mandrinado y otros procesos de fabricación de automóviles.

Una preocupación común de compra para los tubos de columna de dirección es la excentricidad excesiva entre el diámetro exterior y el diámetro interior. Una mala concentricidad puede afectar la tolerancia de mecanizado, la geometría de las estrías, el acoplamiento de los rodamientos y el equilibrio rotacional.

El proceso DOM dimensiona el tubo sobre un mandril interno, lo que permite controlar simultáneamente el diámetro exterior, el diámetro interior y la distribución de la pared. Los tubos también se pueden suministrar según combinaciones especificadas de diámetro exterior/diámetro interior en lugar de solo diámetro exterior/espesor de pared cuando el diseño final de la columna de dirección requiere dimensiones internas precisas.

Los fabricantes de columnas de dirección a menudo realizan conformado de estrías, recalcado, conformado de extremos, mecanizado o soldadura después de la entrega del tubo. Un trabajo en frío excesivo puede dificultar la deformación posterior o causar inestabilidad dimensional.

Por lo tanto, se pueden seleccionar diferentes condiciones de entrega según la ruta de fabricación. Los tubos destensados proporcionan un equilibrio entre resistencia y control de tensiones residuales, mientras que los tubos recocidos o normalizados pueden proporcionar una mayor ductilidad cuando se requiere un conformado sustancial.

Los componentes de dirección de automóviles requieren repetibilidad entre lotes de producción. Las diferencias en la dureza del tubo, el espesor de la pared, la composición química o la tolerancia dimensional pueden afectar directamente los parámetros de mecanizado y la consistencia del ensamblaje.

El material se puede suministrar con trazabilidad del número de colada, registros de inspección dimensional, análisis químico, resultados de ensayos de tracción y documentación de inspección adicional según la especificación de compra. Los requisitos críticos de diámetro exterior, diámetro interior, espesor de pared, rectitud y superficie deben definirse claramente en el plano o pedido de compra del cliente.

El tubo de acero DOM se utiliza para fabricar el cuerpo tubular de un eje de dirección intermedio de automóvil que conecta la columna de dirección con el mecanismo de dirección. El tubo puede ser mecanizado, estriado, recalcado, soldado a componentes de horquilla o incorporado en una sección telescópica según el diseño del sistema de dirección.

Su diámetro exterior, diámetro interior, concentricidad y propiedades mecánicas controlados ayudan a mantener un ajuste preciso con los componentes de acoplamiento, al tiempo que soportan las cargas torsionales transmitidas a través del sistema de dirección.

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