عملیات خمکاری مندرل چرخه خود را آغاز می‌کند. مندرل در قطر داخلی لوله قرار می‌گیرد. قالب خمکاری (چپ) شعاع را تعیین می‌کند. قالب گیره (راست) لوله را در اطراف قالب خمکاری هدایت می‌کند تا زاویه را تعیین کند.
در صنایع مختلف، نیاز به خمکاری پیچیده لوله همچنان ادامه دارد. چه اجزای سازه‌ای، تجهیزات پزشکی سیار، قاب‌های ATV یا وسایل نقلیه عمومی یا حتی میله‌های ایمنی فلزی در حمام‌ها باشد، هر پروژه متفاوت است.
دستیابی به نتایج مطلوب نیازمند تجهیزات خوب و به ویژه تخصص مناسب است. مانند هر رشته تولیدی دیگر، خمکاری کارآمد لوله با نیروی حیاتی اصلی، مفاهیم اساسی که زیربنای هر پروژه‌ای هستند، آغاز می‌شود.
برخی از عوامل حیاتی اصلی به تعیین دامنه یک پروژه خمش لوله یا لوله کمک می‌کنند. عواملی مانند نوع مواد، کاربرد نهایی و میزان مصرف سالانه تخمینی مستقیماً بر فرآیند تولید، هزینه‌های مربوطه و زمان تحویل تأثیر می‌گذارند.
اولین نکته مهم، درجه انحنا (DOB) یا زاویه‌ای است که توسط خم ایجاد می‌شود. نکته بعدی شعاع خط مرکزی (CLR) است که در امتداد خط مرکزی لوله یا تیوبی که قرار است خم شود، قرار دارد. معمولاً، محکم‌ترین CLR قابل دستیابی دو برابر قطر لوله یا تیوب است. برای محاسبه قطر خط مرکزی (CLD)، که فاصله از محور خط مرکزی لوله یا تیوب از طریق خط مرکزی دیگری از خم برگشتی ۱۸۰ درجه است، CLR را دو برابر کنید.
قطر داخلی (ID) در وسیع‌ترین نقطه دهانه داخل لوله یا تیوب اندازه‌گیری می‌شود. قطر خارجی (OD) در وسیع‌ترین ناحیه یک لوله یا تیوب، شامل دیواره، اندازه‌گیری می‌شود. در نهایت، ضخامت اسمی دیواره بین سطوح بیرونی و داخلی لوله یا تیوب اندازه‌گیری می‌شود.
تلرانس استاندارد صنعتی برای زاویه خمش ±1 درجه است. هر شرکت یک استاندارد داخلی دارد که ممکن است بر اساس تجهیزات مورد استفاده و تجربه و دانش اپراتور دستگاه باشد.
لوله‌ها بر اساس قطر خارجی و گیج (یعنی ضخامت دیواره) اندازه‌گیری و قیمت‌گذاری می‌شوند. گیج‌های رایج شامل 10، 11، 12، 13، 14، 16، 18 و 20 هستند. هرچه گیج پایین‌تر باشد، دیواره ضخیم‌تر است: 10-ga. لوله دارای دیواره 0.134 اینچ و 20-ga. لوله دارای دیواره 0.035 اینچ است. قطر خارجی لوله 1½ اینچ و 0.035 اینچ است. دیواره روی چاپ قطعه "1½-in" نامیده می‌شود. لوله 20-ga.
لوله با اندازه اسمی لوله (NPS)، یک عدد بدون بعد که قطر را (برحسب اینچ) توصیف می‌کند و یک جدول ضخامت دیواره (یا Sch.) مشخص می‌شود. لوله‌ها بسته به کاربردشان، در ضخامت‌های دیواره متنوعی عرضه می‌شوند. رده‌های محبوب شامل Sch.5، 10، 40 و 80 هستند.
یک لوله با قطر خارجی ۱.۶۶ اینچ و ضخامت دیواره ۰.۱۴۰ اینچ (NPS) روی نقشه قطعه علامت‌گذاری شده و به دنبال آن جدول - در این مورد، لوله‌های "۱¼".Shi.40 - آمده است. نمودار نقشه لوله، قطر بیرونی و ضخامت دیواره NPS و نقشه مربوطه را مشخص می‌کند.
ضریب دیواره، که نسبت بین قطر خارجی و ضخامت دیواره است، یکی دیگر از عوامل مهم برای زانویی‌ها است. استفاده از مواد دیواره نازک (برابر یا کمتر از ۱۸ گرم) ممکن است به پشتیبانی بیشتری در قوس خم برای جلوگیری از چروکیدگی یا افتادگی نیاز داشته باشد. در این حالت، خمکاری با کیفیت به مندرل و ابزارهای دیگر نیاز دارد.
عنصر مهم دیگر خمیدگی D است، قطر لوله نسبت به شعاع خمیدگی، که اغلب به عنوان شعاع خمیدگی که چندین برابر بزرگتر از مقدار D است، شناخته می‌شود. برای مثال، شعاع خمیدگی دوبعدی، لوله‌ای با قطر خارجی ۳ اینچ و قطر خارجی ۶ اینچ است. هرچه D خمیدگی بالاتر باشد، شکل‌دهی خمیدگی آسان‌تر است. و هرچه ضریب دیواره کمتر باشد، خمیدگی آسان‌تر است. این همبستگی بین ضریب دیواره و خمیدگی D به تعیین آنچه برای شروع یک پروژه خمیدگی لوله مورد نیاز است، کمک می‌کند.
شکل ۱. برای محاسبه درصد بیضی‌شکلی، اختلاف بین حداکثر و حداقل قطر خارجی را بر قطر خارجی اسمی تقسیم کنید.
برخی از مشخصات پروژه، لوله یا پایپینگ نازک‌تری را برای مدیریت هزینه‌های مواد می‌طلبند. با این حال، دیوارهای نازک‌تر ممکن است به زمان تولید بیشتری نیاز داشته باشند تا شکل و قوام لوله در خم‌ها حفظ شود و احتمال چروکیدگی از بین برود. در برخی موارد، این افزایش هزینه‌های نیروی کار از صرفه‌جویی در مواد بیشتر است.
وقتی لوله خم می‌شود، می‌تواند ۱۰۰٪ شکل گرد خود را در نزدیکی و اطراف خمیدگی از دست بدهد. این انحراف، بیضی‌شکلی نامیده می‌شود و به عنوان تفاوت بین بزرگترین و کوچکترین ابعاد قطر بیرونی لوله تعریف می‌شود.
برای مثال، یک لوله با قطر خارجی ۲ اینچ می‌تواند پس از خم شدن تا ۱.۹۷۵ اینچ تغییر شکل دهد. این اختلاف ۰.۰۲۵ اینچ، ضریب بیضی بودن است که باید در محدوده تلرانس‌های قابل قبول باشد (شکل ۱ را ببینید). بسته به کاربرد نهایی قطعه، تلرانس بیضی بودن می‌تواند بین ۱.۵ تا ۸ درصد باشد.
عوامل اصلی مؤثر بر بیضی بودن زانویی، D و ضخامت دیواره هستند. خم کردن شعاع‌های کوچک در مواد با دیواره نازک می‌تواند برای حفظ بیضی بودن در محدوده مجاز دشوار باشد، اما قابل انجام است.
بیضی بودن لوله با قرار دادن مندرل در داخل لوله یا تیوب در حین خمکاری، یا در برخی مشخصات قطعه، با استفاده از لوله (DOM) که از ابتدا روی مندرل کشیده شده است، کنترل می‌شود. (لوله DOM تلرانس‌های قطر داخلی و خارجی بسیار دقیقی دارد.) هرچه تلرانس بیضی بودن لوله کمتر باشد، ابزارآلات و زمان تولید بالقوه بیشتری مورد نیاز است.
عملیات خمکاری لوله از تجهیزات بازرسی تخصصی برای تأیید مطابقت قطعات شکل داده شده با مشخصات و تلرانس‌ها استفاده می‌کند (شکل ۲ را ببینید). هرگونه تنظیم لازم را می‌توان در صورت نیاز به دستگاه CNC منتقل کرد.
نورد. خمکاری غلتکی که برای تولید خم‌های با شعاع بزرگ ایده‌آل است، شامل عبور لوله یا تیوب از میان سه غلتک در یک پیکربندی مثلثی است (شکل ۳ را ببینید). دو غلتک بیرونی، که معمولاً ثابت هستند، قسمت پایین ماده را نگه می‌دارند، در حالی که غلتک قابل تنظیم داخلی روی قسمت بالای ماده فشار وارد می‌کند.
خمکاری فشاری. در این روش نسبتاً ساده، قالب خمکاری ثابت می‌ماند در حالی که قالب متقابل، ماده را در اطراف فیکسچر خم یا فشرده می‌کند. این روش از مندرل استفاده نمی‌کند و نیاز به تطابق دقیق بین قالب خمکاری و شعاع خمش مورد نظر دارد (شکل ۴ را ببینید).
پیچاندن و خم کردن. یکی از رایج‌ترین اشکال خمکاری لوله، خمکاری کششی چرخشی (که به عنوان خمکاری مندرل نیز شناخته می‌شود) است که از قالب‌های خمکاری و فشاری و مندرل‌ها استفاده می‌کند. مندرل‌ها میله‌های فلزی یا مغزی‌هایی هستند که لوله یا تیوب را هنگام خم شدن پشتیبانی می‌کنند. استفاده از مندرل از فروپاشی، صاف شدن یا چروک شدن لوله در حین خمکاری جلوگیری می‌کند و در نتیجه شکل لوله را حفظ و محافظت می‌کند (شکل 5 را ببینید).
این رشته شامل خمکاری چند شعاعی برای قطعات پیچیده‌ای است که به دو یا چند شعاع مرکزی نیاز دارند. خمکاری چند شعاعی همچنین برای قطعاتی با شعاع مرکزی بزرگ (ممکن است ابزار سخت گزینه مناسبی نباشد) یا قطعات پیچیده‌ای که باید در یک چرخه کامل شکل داده شوند، عالی است.
شکل ۲. تجهیزات تخصصی، تشخیص بلادرنگ را برای کمک به اپراتورها در تأیید مشخصات قطعه یا رفع هرگونه اصلاح لازم در طول تولید، فراهم می‌کنند.
برای انجام این نوع خمکاری، یک دستگاه خمکاری کششی چرخشی با دو یا چند مجموعه ابزار، یکی برای هر شعاع مورد نظر، ارائه می‌شود. تنظیمات سفارشی روی یک دستگاه پرس برک دو سره - یکی برای خمکاری به سمت راست و دیگری برای خمکاری به سمت چپ - می‌تواند شعاع‌های کوچک و بزرگ را در یک قطعه ایجاد کند. انتقال بین زانویی‌های چپ و راست را می‌توان هر چند بار که لازم باشد تکرار کرد و به این ترتیب می‌توان اشکال پیچیده را بدون برداشتن لوله یا استفاده از هیچ ماشین‌آلات دیگری به طور کامل شکل داد (شکل 6 را ببینید).
برای شروع، تکنسین دستگاه را طبق هندسه لوله ذکر شده در برگه اطلاعات خم یا چاپ تولید، تنظیم می‌کند و مختصات چاپ را به همراه داده‌های طول، چرخش و زاویه وارد یا آپلود می‌کند. در مرحله بعد، شبیه‌سازی خمش انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که لوله می‌تواند در طول چرخه خمش از دستگاه و ابزارها عبور کند. اگر شبیه‌سازی برخورد یا تداخلی را نشان دهد، اپراتور دستگاه را در صورت نیاز تنظیم می‌کند.
اگرچه این روش معمولاً برای قطعات ساخته شده از فولاد یا فولاد ضد زنگ مورد نیاز است، اما اکثر فلزات صنعتی، ضخامت و طول دیواره را می‌توان با آن تطبیق داد.
خمکاری آزاد. یک روش جالب‌تر، خمکاری آزاد است که از قالبی استفاده می‌کند که هم اندازه لوله یا تیوب مورد خمکاری است (شکل 7 را ببینید). این تکنیک برای خمکاری‌های زاویه‌ای یا چند شعاعی بزرگتر از 180 درجه با تعداد کمی قطعه مستقیم بین هر خمکاری عالی است (خمکاری‌های کششی چرخشی سنتی به تعدادی قطعه مستقیم برای گرفتن ابزار نیاز دارند). خمکاری آزاد نیازی به گیره ندارد، بنابراین هرگونه امکان علامت‌گذاری لوله‌ها یا تیوب‌ها را از بین می‌برد.
لوله‌های با دیواره نازک - که اغلب در ماشین‌آلات مواد غذایی و آشامیدنی، قطعات مبلمان و تجهیزات پزشکی یا مراقبت‌های بهداشتی استفاده می‌شوند - برای خم شدن آزاد ایده‌آل هستند. برعکس، قطعاتی با دیواره‌های ضخیم‌تر ممکن است کاندیداهای مناسبی نباشند.
برای اکثر پروژه‌های خمکاری لوله، ابزار مورد نیاز است. در خمکاری کششی چرخشی، سه ابزار مهم عبارتند از قالب‌های خمکاری، قالب‌های فشاری و قالب‌های گیره‌ای. بسته به شعاع خم و ضخامت دیواره، ممکن است برای دستیابی به خم‌های قابل قبول، به یک مندرل و قالب پاک‌کن نیز نیاز باشد. قطعاتی که دارای خم‌های متعدد هستند، به یک کولت نیاز دارند که قسمت بیرونی لوله را گرفته و به آرامی بسته شود، در صورت نیاز بچرخد و لوله را به خم بعدی منتقل کند.
قلب این فرآیند، خم کردن قالب برای تشکیل شعاع مرکزی قطعه است. کانال مقعر قالب با قطر بیرونی لوله متناسب است و به نگه داشتن ماده در حین خم شدن کمک می‌کند. در عین حال، قالب فشار، لوله را در حین پیچیدن به دور قالب خم، نگه داشته و تثبیت می‌کند. قالب گیره‌دار به همراه قالب پرس، لوله را در حین حرکت به قسمت مستقیم قالب خم نگه می‌دارد. در نزدیکی انتهای قالب خم، در صورت لزوم برای صاف کردن سطح ماده، پشتیبانی از دیواره‌های لوله و جلوگیری از چروکیدگی و نواری شدن، از قالب دکتر دای استفاده کنید.
مندرل، آلیاژ برنز یا فولاد کروم‌کاری شده برای پشتیبانی از لوله‌ها یا تیوب‌ها، جلوگیری از فروپاشی یا پیچ‌خوردگی لوله و به حداقل رساندن بیضی‌شکلی. رایج‌ترین نوع، مندرل ساچمه‌ای است. مندرل ساچمه‌ای که برای خم‌های چند شعاعی و برای قطعات کار با ضخامت دیواره استاندارد ایده‌آل است، به همراه وایپر، فیکسچر و قالب فشار استفاده می‌شود. آن‌ها با هم فشار مورد نیاز برای نگه داشتن، تثبیت و صاف کردن خم را افزایش می‌دهند. مندرل پلاگ یک میله توپر برای زانویی‌های با شعاع بزرگ در لوله‌های دیواره ضخیم است که نیازی به وایپر ندارند. مندرل‌های فرم‌دهی میله‌های توپر با انتهای خم‌شده (یا شکل‌گرفته) هستند که برای پشتیبانی از قسمت داخلی لوله‌های دیواره ضخیم‌تر یا لوله‌های خم‌شده تا شعاع متوسط ​​استفاده می‌شوند. علاوه بر این، پروژه‌هایی که به لوله‌های مربع یا مستطیل نیاز دارند، به مندرل‌های تخصصی نیاز دارند.
خمکاری دقیق نیاز به ابزار و تنظیمات مناسب دارد. اکثر شرکت‌های خمکاری لوله ابزار موجود در انبار را دارند. در صورت عدم وجود، باید ابزار لازم برای تطبیق با شعاع خمش خاص تهیه شود.
هزینه اولیه برای ساخت قالب خم می‌تواند بسیار متفاوت باشد. این هزینه یک‌باره، مواد و زمان تولید مورد نیاز برای ساخت ابزارهای مورد نیاز را پوشش می‌دهد که معمولاً برای پروژه‌های بعدی استفاده می‌شوند. اگر طراحی قطعه از نظر شعاع خم انعطاف‌پذیر باشد، توسعه‌دهندگان محصول می‌توانند مشخصات خود را طوری تنظیم کنند که از ابزار خم‌کاری موجود تأمین‌کننده (به جای استفاده از ابزار جدید) بهره ببرند. این به مدیریت هزینه‌ها و کاهش زمان تحویل کمک می‌کند.
شکل ۳. ایده‌آل برای تولید خم‌های با شعاع بزرگ، خم‌کاری غلتکی برای تشکیل لوله یا تیوب با سه غلتک در یک پیکربندی مثلثی.
سوراخ‌ها، شکاف‌ها یا سایر ویژگی‌های مشخص‌شده در محل خمیدگی یا نزدیک آن، یک عملیات کمکی به کار اضافه می‌کنند، زیرا لیزر باید پس از خم شدن لوله برش داده شود. تلرانس‌ها نیز بر هزینه تأثیر می‌گذارند. کارهای بسیار دشوار ممکن است به سنبه یا قالب‌های اضافی نیاز داشته باشند که می‌تواند زمان راه‌اندازی را افزایش دهد.
تولیدکنندگان هنگام تهیه زانویی‌ها یا خم‌های سفارشی باید متغیرهای زیادی را در نظر بگیرند. عواملی مانند ابزار، مواد، کمیت و نیروی کار همگی نقش دارند.
اگرچه تکنیک‌ها و روش‌های خم کردن لوله در طول سال‌ها پیشرفت کرده‌اند، اما بسیاری از اصول خم کردن لوله همچنان ثابت مانده‌اند. درک اصول و مشاوره با یک تامین‌کننده آگاه به شما کمک می‌کند تا بهترین نتایج را کسب کنید.
FABRICATOR مجله پیشرو در صنعت شکل‌دهی و ساخت فلزات در آمریکای شمالی است. این مجله اخبار، مقالات فنی و تاریخچه‌های موردی را ارائه می‌دهد که تولیدکنندگان را قادر می‌سازد تا کار خود را با کارایی بیشتری انجام دهند. FABRICATOR از سال ۱۹۷۰ به این صنعت خدمت‌رسانی می‌کند.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The FABRICATOR، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
نسخه دیجیتالی مجله لوله و لوله اکنون به طور کامل در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می‌کند.
از دسترسی کامل به نسخه دیجیتال STAMPING Journal لذت ببرید، که آخرین پیشرفت‌های تکنولوژیکی، بهترین شیوه‌ها و اخبار صنعت را برای بازار مهرزنی فلزات ارائه می‌دهد.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The Fabricator به زبان اسپانیایی، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.