O Desafio de Ambientes de Baixa Temperatura: Como Manter a Precisão de Formação em Fábricas de Tubos Soldados a -10°C?

Em regiões como a Rússia e a Europa do Norte, as temperaturas no inverno frequentemente caem abaixo de -10°C. O frio extremo pode reduzir a eficiência de transmissão das fábricas de tubos soldados e causar flutuações na precisão de formação (o erro de arredondamento pode aumentar de ±0,08mm para ±0,15mm). Para resolver este problema, são necessárias modificações técnicas na seleção do óleo lubrificante e nos sistemas de pré-aquecimento do motor, combinadas com princípios de ciência dos materiais e termodinâmica para alcançar uma produção estável.​

I. Impactos Centrais das Baixas Temperaturas nas Fábricas: Da Falha de Lubrificação à Desvio de Precisão​

O principal desafio em ambientes de baixa temperatura reside em mudanças abruptas nas propriedades físicas dos materiais:​

• A -10°C, a viscosidade do óleo lubrificante mineral comum aumenta 3 a 5 vezes em comparação com a temperatura ambiente, causando um aumento repentino na resistência em componentes de transmissão, como rolamentos e caixas de engrenagens, com atrasos de resposta atingindo 0,5 segundos, afetando diretamente a sincronização da formação;​

• A resistência de isolamento dos enrolamentos do motor diminui em baixas temperaturas (os materiais de isolamento Classe F podem ver a resistência de isolamento cair de 100MΩ para 20MΩ a -10°C), aumentando a corrente de partida de pico em 20% e acionando facilmente operações incorretas nos sistemas de controle;​

• A ductilidade das tiras de aço diminui em 5-8% em baixas temperaturas. Se a força de formação for instável, os tubos podem enrugar ou rachar, elevando as taxas de sucata para mais de 8%.​

II. Seleção de Óleo Lubrificante: Um Índice de Viscosidade ≥140 é a "Linha de Base" para Lubrificação em Baixa Temperatura​

De acordo com as normas ISO 3448, óleos sintéticos para engrenagens são necessários para ambientes de baixa temperatura, com indicadores principais incluindo:​

• Índice de Viscosidade (IV) ≥140: Um IV mais alto significa menores mudanças de viscosidade com a temperatura. Por exemplo, um óleo sintético PAO tem uma viscosidade cinemática de 150cSt a -10°C e 120cSt à temperatura ambiente (25°C), com uma taxa de mudança de viscosidade de apenas 25% (em comparação com 60% para óleos minerais comuns);​

• Ponto de Fluidez ≤-30°C: Garante que o óleo não solidifique em frio extremo, alcançável adicionando depressores do ponto de fluidez (por exemplo, polimetacrilato);​

• Propriedades de Extrema Pressão e Anti-Desgaste (valor Timken OK ≥35kg): As películas de óleo nas superfícies metálicas são propensas a ruptura em baixas temperaturas, exigindo aditivos de enxofre-fósforo para formar películas protetoras químicas e reduzir o desgaste nos rolamentos.​

III. Modificação do Sistema de Pré-Aquecimento do Motor: Aplicação Precisa de Princípios Termodinâmicos​

Quando um motor arranca diretamente a -10°C, leva 30 minutos para a temperatura do enrolamento subir de -10°C para a temperatura de operação (80°C), com flutuações de torque de saída atingindo 15% durante este período. O plano de modificação é baseado na teoria do aquecimento gradiente:​

• Integração de Aquecedor PTC: 12 peças de aquecedores cerâmicos PTC de 200W são embutidas nos enrolamentos do estator do motor, com "aquecimento gradual" controlado por PLC — primeiro aquecendo para -2°C a 50% da potência (10 minutos), depois para 5°C a 100% da potência (5 minutos adicionais), garantindo que a resistência de isolamento retorne acima de 50MΩ;​

• Controle de Circuito Fechado de Temperatura: Sensores PT100 são instalados na carcaça e nos enrolamentos do motor para monitorar as diferenças de temperatura (≤5°C) em tempo real, evitando o envelhecimento do isolamento devido ao superaquecimento local;​

• Pré-aquecimento Ligado dos Sistemas de Transmissão: Durante o pré-aquecimento do motor, as bombas hidráulicas acionam os rolos para funcionar em marcha lenta em baixa velocidade (10m/min), usando o calor de atrito para auxiliar no aquecimento do óleo lubrificante, encurtando o "tempo de aquecimento" para a produção formal para 15 minutos.​

Verificação de Dados: Após a modificação, a corrente de partida de pico dos motores em uma fábrica da Europa do Norte caiu para 5 vezes a corrente nominal (anteriormente 7 vezes), as flutuações de torque dos rolos de formação foram controladas dentro de ±5%, e o erro de arredondamento de tubos de φ32mm estabilizou-se em ±0,07mm.​

IV. Efeitos da Integração do Sistema: Da Validação em Laboratório à Linha de Produção​

Após a modificação, a fábrica ZY32 em um cliente russo alcançou o seguinte a -12°C:​

• Sistema de óleo lubrificante: A perda de pressão a -10°C diminuiu de 0,8MPa para 0,3MPa, com o aumento da temperatura do rolamento estável em 45K (padrão internacional ≤60K);​

• Sistema do motor: 100% de taxa de sucesso para a primeira inicialização após o pré-aquecimento, sem falhas de desligamento causadas por baixas temperaturas;​

• Precisão do produto: A taxa de sucata de tubos soldados caiu de 7,2% (antes da modificação) para 2,1%, reduzindo as perdas mensais em aproximadamente 120.000 euros.​

O controle de precisão em ambientes de baixa temperatura depende essencialmente da ciência dos materiais e do projeto termodinâmico para compensar a interferência ambiental. Para os mercados russo e da Europa do Norte, selecionar óleos lubrificantes sintéticos com IV≥140 e sistemas de pré-aquecimento inteligentes não é apenas necessário para a produção, mas também uma vantagem competitiva técnica para romper as limitações geográficas.​

Zhangjiagang Zhongyue Metallurgy Equipment Technology Co., Ltd, pioneira na fabricação de equipamentos metalúrgicos de precisão. Com mais de cento e cinquenta produções anuais, nossas fábricas de tubos soldados de alta frequência e linhas de vigas H capacitam as indústrias automotiva, médica e de energia renovável. Comprometidos com a excelência em P&D e inovação centrada no cliente, impulsionamos a evolução da manufatura inteligente globalmente.