L'opération de cintrage du mandrin commence son cycle. Le mandrin est inséré dans le diamètre intérieur du tube. La matrice de cintrage (à gauche) détermine le rayon. La matrice de serrage (à droite) guide le tube autour de la matrice de cintrage pour déterminer l'angle.
Dans toutes les industries, le besoin de cintrage complexe de tubes se poursuit sans relâche. Qu'il s'agisse de composants structurels, d'équipements médicaux mobiles, de châssis pour VTT ou de véhicules utilitaires, ou même de barres de sécurité métalliques dans les salles de bains, chaque projet est différent.
Atteindre les résultats souhaités nécessite un bon équipement et surtout la bonne expertise. Comme toute autre discipline de fabrication, le cintrage efficace des tubes commence par la vitalité de base, les concepts fondamentaux qui sous-tendent tout projet.
Une certaine vitalité de base aide à déterminer la portée d'un projet de cintrage de tuyaux ou de tuyaux. Des facteurs tels que le type de matériau, l'utilisation finale et l'utilisation annuelle estimée affectent directement le processus de fabrication, les coûts impliqués et les délais de livraison.
Le premier noyau critique est le degré de courbure (DOB), ou l'angle formé par le coude. Vient ensuite le rayon central (CLR), qui s'étend le long de la ligne centrale du tuyau ou du tube à cintrer. Généralement, le CLR le plus serré possible est le double du diamètre du tuyau ou du tube.
Le diamètre intérieur (ID) est mesuré au point le plus large de l'ouverture à l'intérieur du tuyau ou du tube. Le diamètre extérieur (OD) est mesuré sur la zone la plus large d'un tuyau ou d'un tube, y compris la paroi. Enfin, l'épaisseur nominale de la paroi est mesurée entre les surfaces extérieure et intérieure du tuyau ou du tube.
La tolérance standard de l'industrie pour l'angle de pliage est de ± 1 degré. Chaque entreprise a une norme interne qui peut être basée sur l'équipement utilisé et sur l'expérience et les connaissances de l'opérateur de la machine.
Les tubes sont mesurés et cités en fonction de leur diamètre extérieur et de leur jauge (c'est-à-dire l'épaisseur de la paroi). Les jauges courantes incluent 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 et 20. "Tuyau OD. Le mur est appelé "1½-in" sur la pièce print.20-ga.tube."
Le tuyau est spécifié par une taille nominale de tuyau (NPS), un nombre sans dimension décrivant le diamètre (en pouces) et un tableau d'épaisseur de paroi (ou Sch.). Les tuyaux sont disponibles dans une variété d'épaisseurs de paroi, en fonction de leur utilisation.
Un tuyau de 1,66 ".OD et 0,140 pouces.NPS ont marqué le mur sur le dessin de la pièce, suivi du calendrier - dans ce cas, "1¼".Shi.40 tubes."Le tableau de plan de tuyauterie spécifie le diamètre extérieur et l'épaisseur de paroi du NPS et du plan associés.
Le facteur de paroi, qui est le rapport entre le diamètre extérieur et l'épaisseur de la paroi, est un autre facteur important pour les coudes. L'utilisation de matériaux à paroi mince (égale ou inférieure à 18 ga.) peut nécessiter plus de soutien à l'arc de pliage pour éviter les plis ou l'affaissement. Dans ce cas, un cintrage de qualité nécessitera des mandrins et d'autres outils.
Un autre élément important est le coude D, le diamètre du tube par rapport au rayon de courbure, souvent appelé rayon de courbure plusieurs fois supérieur à la valeur de D. Par exemple, un rayon de courbure 2D est de 3 pouces. Le diamètre extérieur du tuyau est de 6 pouces. Plus le D du coude est élevé, plus il est facile de former le coude. Et plus le coefficient de paroi est faible, plus il est facile de plier.
Figure 1. Pour calculer le pourcentage d'ovalité, divisez la différence entre la DO maximale et minimale par la DO nominale.
Certaines spécifications de projet nécessitent des tubes ou des canalisations plus minces pour gérer les coûts des matériaux. Cependant, des parois plus minces peuvent nécessiter plus de temps de production pour maintenir la forme et la consistance du tube aux coudes et éliminer les risques de plis. Dans certains cas, ces coûts de main-d'œuvre accrus l'emportent sur les économies de matériaux.
Lorsque le tube se plie, il peut perdre 100 % de sa forme ronde près et autour du coude. Cet écart est appelé ovalité et est défini comme la différence entre les dimensions les plus grandes et les plus petites du diamètre extérieur du tube.
Par exemple, un tube de 2″ OD peut mesurer jusqu'à 1,975″ après pliage. Cette différence de 0,025 pouce est le facteur d'ovalité, qui doit se situer dans des tolérances acceptables (voir Figure 1). Selon l'utilisation finale de la pièce, la tolérance d'ovalité peut être comprise entre 1,5 % et 8 %.
Les principaux facteurs affectant l'ovalité sont le coude D et l'épaisseur de la paroi. Il peut être difficile de plier de petits rayons dans des matériaux à parois minces pour maintenir l'ovalité dans les tolérances, mais cela peut être fait.
L'ovalité est contrôlée en plaçant le mandrin dans le tube ou le tuyau pendant le cintrage, ou dans certaines spécifications de pièces, en utilisant des tubes (DOM) dessinés sur le mandrin dès le départ. (Les tubes DOM ont des tolérances ID et OD très serrées.) Plus la tolérance d'ovalité est faible, plus l'outillage et le temps de production potentiel sont importants.
Les opérations de cintrage de tubes utilisent un équipement d'inspection spécialisé pour vérifier que les pièces formées respectent les spécifications et les tolérances (voir la figure 2). Tous les ajustements nécessaires peuvent être transférés à la machine CNC selon les besoins.
Idéal pour produire des coudes à grand rayon, le cintrage par roulage consiste à faire passer le tuyau ou le tube à travers trois rouleaux dans une configuration triangulaire (voir Figure 3). Les deux rouleaux extérieurs, généralement fixes, soutiennent le bas du matériau, tandis que le rouleau intérieur réglable appuie sur le dessus du matériau.
Pliage par compression. Dans cette méthode assez simple, la matrice de pliage reste immobile tandis que la contre-matrice plie ou comprime le matériau autour de la fixation. Cette méthode n'utilise pas de mandrin et nécessite une correspondance précise entre la matrice de pliage et le rayon de pliage souhaité (voir Figure 4).
Tordez et pliez. L'une des formes les plus courantes de cintrage de tubes est le cintrage par étirement rotatif (également connu sous le nom de cintrage par mandrin), qui utilise des matrices et des mandrins de cintrage et de pression. Les mandrins sont des inserts ou des noyaux de tige métallique qui soutiennent le tuyau ou le tube lorsqu'il est plié. L'utilisation d'un mandrin empêche le tube de s'effondrer, de s'aplatir ou de se plisser pendant le cintrage, maintenant et protégeant ainsi la forme du tube (voir Figure 5).
Cette discipline comprend le pliage multi-rayons pour les pièces complexes nécessitant deux rayons centraux ou plus.
Figure 2. Un équipement spécialisé fournit des diagnostics en temps réel pour aider les opérateurs à confirmer les spécifications des pièces ou à apporter les corrections nécessaires pendant la production.
Pour effectuer ce type de cintrage, une cintreuse rotative est fournie avec deux ensembles d'outils ou plus, un pour chaque rayon souhaité. Des configurations personnalisées sur une presse plieuse à double tête - une pour le cintrage vers la droite et l'autre pour le cintrage vers la gauche - peuvent fournir des rayons petits et grands sur la même pièce. La transition entre les coudes gauche et droit peut être répétée autant de fois que nécessaire, ce qui permet de former complètement des formes complexes sans retirer le tube ni impliquer d'autres machines (voir Figure 6).
Pour commencer, le technicien configure la machine en fonction de la géométrie du tube indiquée dans la fiche technique de pliage ou l'impression de production, en saisissant ou en téléchargeant les coordonnées de l'impression ainsi que les données de longueur, de rotation et d'angle. Vient ensuite la simulation de pliage pour s'assurer que le tube pourra dégager la machine et les outils pendant le cycle de pliage. Si la simulation montre une collision ou une interférence, l'opérateur ajuste la machine selon les besoins.
Bien que cette méthode soit généralement requise pour les pièces en acier ou en acier inoxydable, la plupart des métaux industriels, des épaisseurs de paroi et des longueurs peuvent être adaptés.
Cintrage libre. Une méthode plus intéressante, le cintrage libre utilise une matrice de la même taille que le tuyau ou le tube à cintrer (voir Figure 7). Cette technique est idéale pour les cintrages angulaires ou multi-rayons supérieurs à 180 degrés avec peu de segments droits entre chaque cintrage (les cintrages rotatifs traditionnels nécessitent certains segments droits pour que l'outil puisse les saisir). Le cintrage libre ne nécessite pas de serrage, il élimine donc toute possibilité de marquer des tubes ou des tuyaux.
Les tubes à parois minces, souvent utilisés dans les machines agroalimentaires, les composants de meubles et les équipements médicaux ou de soins de santé, sont idéaux pour le cintrage libre. À l'inverse, les pièces aux parois plus épaisses peuvent ne pas être des candidats viables.
Des outils sont nécessaires pour la plupart des projets de cintrage de tuyaux. Dans le cintrage par étirement rotatif, les trois outils les plus importants sont les matrices de cintrage, les matrices de pression et les matrices de serrage. En fonction du rayon de courbure et de l'épaisseur de la paroi, un mandrin et une matrice d'essuyage peuvent également être nécessaires pour obtenir des coudes acceptables.
Le cœur du processus est de plier la matrice pour former le rayon central de la pièce. La matrice de canal concave de la matrice s'adapte au diamètre extérieur du tube et aide à maintenir le matériau lorsqu'il se plie. En même temps, la matrice de pression maintient et stabilise le tube lorsqu'il est enroulé autour de la matrice de pliage. du matériau, soutiennent les parois du tube et empêchent les plis et les bandes.
Mandrins, inserts en alliage de bronze ou en acier chromé pour soutenir les tuyaux ou les tubes, empêcher l'effondrement ou le pli des tubes et minimiser l'ovalisation. Le type le plus courant est le mandrin à billes. Idéal pour les coudes à rayons multiples et pour les pièces à épaisseur de paroi standard, le mandrin à billes est utilisé en tandem avec le racleur, le montage et la matrice de pression ;ensemble, ils augmentent la pression nécessaire pour maintenir, stabiliser et lisser la courbure. Le mandrin de prise est une tige solide pour les coudes à grand rayon dans les tuyaux à paroi épaisse qui ne nécessitent pas d'essuie-glaces.
Un cintrage précis nécessite un outillage et une configuration appropriés. La plupart des entreprises de cintrage de tuyaux ont des outils en stock. S'ils ne sont pas disponibles, l'outillage doit être fourni pour s'adapter au rayon de cintrage spécifique.
Les frais initiaux pour créer une matrice de pliage peuvent varier considérablement. Ces frais uniques couvrent les matériaux et le temps de production nécessaires pour créer les outils requis, qui sont généralement utilisés pour des projets ultérieurs. Si la conception de la pièce est flexible en termes de rayon de pliage, les développeurs de produits peuvent ajuster leurs spécifications pour tirer parti de l'outillage de pliage existant du fournisseur (plutôt que d'utiliser de nouveaux outils). Cela permet de gérer les coûts et de raccourcir les délais.
Figure 3. Idéal pour la production de coudes à grand rayon, cintrage par laminage pour former un tube ou un tube à trois rouleaux dans une configuration triangulaire.
Les trous, fentes ou autres caractéristiques spécifiés au niveau ou à proximité du pliage ajoutent une opération auxiliaire au travail, car la découpe au laser doit être effectuée après le pliage du tube. Les tolérances affectent également le coût. Les travaux très exigeants peuvent nécessiter des mandrins ou des matrices supplémentaires, ce qui peut augmenter le temps de configuration.
Il existe de nombreuses variables que les fabricants doivent prendre en compte lors de l'achat de coudes ou de coudes personnalisés. Des facteurs tels que les outils, les matériaux, la quantité et la main-d'œuvre jouent tous un rôle.
Bien que les techniques et les méthodes de cintrage de tuyaux aient évolué au fil des ans, de nombreux principes fondamentaux de cintrage de tuyaux restent les mêmes. Comprendre les principes fondamentaux et consulter un fournisseur compétent vous aideront à obtenir les meilleurs résultats.
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