맨드릴 벤딩 작업이 사이클을 시작합니다. 맨드릴이 튜브의 내경에 삽입됩니다. 벤딩 다이(왼쪽)는 반경을 결정합니다. 클램핑 다이(오른쪽)는 각도를 결정하기 위해 벤딩 다이 주위로 튜브를 안내합니다.
산업 전반에 걸쳐 복잡한 튜브 굽힘에 대한 필요성은 줄어들지 않고 있습니다. 구조 구성 요소, 모바일 의료 장비, ATV 또는 다용도 차량용 프레임, 욕실의 금속 안전 막대 등 모든 프로젝트는 다릅니다.
원하는 결과를 얻으려면 좋은 장비와 특히 올바른 전문 지식이 필요합니다. 다른 모든 제조 분야와 마찬가지로 효율적인 튜브 굽힘은 모든 프로젝트의 기본 개념인 핵심 활력에서 시작됩니다.
일부 핵심 활력은 파이프 또는 파이프 벤딩 프로젝트의 범위를 결정하는 데 도움이 됩니다. 재료 유형, 최종 사용 및 예상 연간 사용량과 같은 요소는 제조 프로세스, 관련 비용 및 배송 리드 타임에 직접적인 영향을 미칩니다.
첫 번째 중요한 코어는 곡률(DOB) 또는 굽힘에 의해 형성된 각도입니다.다음은 굽힐 파이프 또는 튜브의 중심선을 따라 이어지는 중심선 반경(CLR)입니다.일반적으로 달성 가능한 가장 조밀한 CLR은 파이프 또는 튜브 직경의 두 배입니다.중심선 직경(CLD)을 계산하려면 CLR을 두 배로 계산합니다. 이는 파이프 또는 파이프의 중심선 축에서 180도 리턴 벤드의 다른 중심선을 통과하는 거리입니다.
내경(ID)은 파이프 또는 튜브 내부 개구부의 가장 넓은 지점에서 측정됩니다. 외경(OD)은 벽을 포함하여 파이프 또는 튜브의 가장 넓은 영역에서 측정됩니다. 마지막으로 공칭 벽 두께는 파이프 또는 튜브의 외부 표면과 내부 표면 사이에서 측정됩니다.
굽힘 각도에 대한 산업 표준 공차는 ±1도입니다. 모든 회사에는 사용된 장비와 기계 운영자의 경험 및 지식을 기반으로 할 수 있는 내부 표준이 있습니다.
튜브는 외경 및 게이지(예: 벽 두께)에 따라 측정되고 인용됩니다.일반적인 게이지에는 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 및 20이 포함됩니다. OD 튜빙.벽은 print.20-ga.tube 부품에서 "1½-in"이라고 합니다."
파이프는 공칭 파이프 크기(NPS), 직경을 설명하는 무차원 숫자(인치) 및 벽 두께 테이블(또는 Sch.)로 지정됩니다. 파이프는 용도에 따라 다양한 벽 두께로 제공됩니다. 인기 있는 스케줄에는 Sch.5, 10, 40 및 80이 포함됩니다.
1.66″ 파이프.OD 및 0.140인치.NPS는 부품 도면에 벽을 표시하고 그 뒤에 일정이 표시됩니다. 이 경우에는 "1¼".Shi.40 튜브입니다.
외경과 벽 두께 사이의 비율인 벽 계수는 엘보우에 대한 또 다른 중요한 요소입니다. 벽이 얇은 재료(18ga 이하)를 사용하면 구김이나 슬럼핑을 방지하기 위해 벤드 아크에서 더 많은 지지가 필요할 수 있습니다. 이 경우 고품질 벤딩에는 맨드릴 및 기타 도구가 필요합니다.
또 다른 중요한 요소는 굽힘 반경과 관련하여 튜브의 직경인 굽힘 D이며, 종종 D 값보다 몇 배 더 큰 굽힘 반경이라고도 합니다. 예를 들어, 2D 굽힘 반경은 3인치-OD 파이프가 6인치입니다. 굽힘 D가 높을수록 굽힘이 더 쉽게 형성됩니다. 그리고 벽 계수가 낮을수록 굽힘이 더 쉽습니다.
그림 1. 퍼센트 난형도를 계산하려면 최대 OD와 최소 OD의 차이를 공칭 OD로 나눕니다.
일부 프로젝트 사양에서는 재료 비용을 관리하기 위해 더 얇은 튜브 또는 배관이 필요합니다. 그러나 더 얇은 벽은 굽힘 시 튜브의 모양과 일관성을 유지하고 주름 가능성을 없애기 위해 더 많은 생산 시간이 필요할 수 있습니다. 경우에 따라 이러한 증가된 인건비가 재료 절약보다 더 큽니다.
튜브가 구부러지면 구부러진 부분과 그 주변에서 둥근 모양이 100% 손실될 수 있습니다. 이 편차를 난형도라고 하며 튜브 외경의 최대 치수와 최소 치수의 차이로 정의됩니다.
예를 들어, 2″ OD 튜브는 구부린 후 최대 1.975″까지 측정할 수 있습니다. 이 0.025인치 차이는 타원형 계수이며 허용 가능한 공차 내에 있어야 합니다(그림 1 참조). 부품의 최종 용도에 따라 타원형 공차는 1.5%에서 8% 사이일 수 있습니다.
난형도에 영향을 미치는 주요 요인은 엘보우 D와 벽 두께입니다. 벽이 얇은 재료에서 작은 반경을 굽히는 것은 허용 오차 내에서 난형도를 유지하기 어려울 수 있지만 가능합니다.
오벌리티는 처음부터 맨드릴에 그려진 (DOM) 튜빙을 사용하여 구부리거나 일부 부품 사양에서 튜브 또는 파이프 내에 맨드릴을 배치하여 제어합니다.
튜브 굽힘 작업은 특수 검사 장비를 사용하여 성형 부품이 사양 및 공차를 충족하는지 확인합니다(그림 2 참조). 필요한 조정은 필요에 따라 CNC 기계로 전송할 수 있습니다.
큰 반경 벤딩을 생성하는 데 이상적인 롤 벤딩은 삼각형 구성의 3개 롤러를 통해 파이프 또는 튜빙을 공급하는 것을 포함합니다(그림 3 참조). 일반적으로 고정된 2개의 외부 롤러는 재료의 바닥을 지지하는 반면 내부 조정 가능한 롤러는 재료의 상단을 누릅니다.
압축 벤딩. 이 매우 간단한 방법에서 카운터 다이가 고정 장치 주변의 재료를 구부리거나 압축하는 동안 벤딩 다이는 고정된 상태로 유지됩니다. 이 방법은 맨드릴을 사용하지 않으며 벤딩 다이와 원하는 굽힘 반경 사이의 정확한 일치가 필요합니다(그림 4 참조).
트위스트 및 굽힘. 튜브 굽힘의 가장 일반적인 형태 중 하나는 굽힘 및 압력 다이와 맨드릴을 사용하는 회전 스트레치 굽힘(맨드릴 굽힘이라고도 함)입니다. 맨드릴은 구부러질 때 파이프나 튜브를 지지하는 금속 막대 삽입물 또는 코어입니다. 맨드릴을 사용하면 굽힘 중에 튜브가 붕괴, 평평해지거나 주름지는 것을 방지하여 튜브의 모양을 유지하고 보호합니다(그림 5 참조).
이 분야에는 2개 이상의 중심선 반경이 필요한 복잡한 부품에 대한 다중 반경 굽힘이 포함됩니다. 다중 반경 굽힘은 중심선 반경이 큰 부품(하드 툴링은 옵션이 아닐 수 있음) 또는 하나의 전체 주기로 성형해야 하는 복잡한 부품에도 유용합니다.
그림 2. 특수 장비는 작업자가 부품 사양을 확인하거나 생산 중에 필요한 수정 사항을 처리할 수 있도록 실시간 진단을 제공합니다.
이러한 유형의 굽힘을 수행하기 위해 로터리 드로우 벤더에는 원하는 각 반경에 대해 하나씩 두 개 이상의 도구 세트가 제공됩니다. 이중 헤드 프레스 브레이크의 사용자 지정 설정(하나는 오른쪽으로 굽힘용, 다른 하나는 왼쪽으로 굽힘용)은 동일한 부품에 작은 반경과 큰 반경을 모두 제공할 수 있습니다. 왼쪽 팔꿈치와 오른쪽 팔꿈치 사이의 전환을 필요한 만큼 반복할 수 있으므로 튜브를 제거하거나 다른 기계를 사용하지 않고도 복잡한 형상을 완전히 성형할 수 있습니다(그림 6 참조).
시작하기 위해 기술자는 굽힘 데이터 시트 또는 생산 인쇄물에 나열된 튜브 형상에 따라 기계를 설정하고 길이, 회전 및 각도 데이터와 함께 인쇄물의 좌표를 입력하거나 업로드합니다. 다음으로 굽힘 시뮬레이션이 진행되어 굽힘 주기 동안 튜브가 기계와 도구를 제거할 수 있는지 확인합니다. 시뮬레이션에서 충돌이나 간섭이 표시되면 작업자는 필요에 따라 기계를 조정합니다.
이 방법은 일반적으로 강철 또는 스테인리스강으로 만들어진 부품에 필요하지만 대부분의 산업용 금속, 벽 두께 및 길이를 수용할 수 있습니다.
자유 굽힘. 더 흥미로운 방법인 자유 굽힘은 구부러지는 파이프 또는 튜브와 같은 크기의 다이를 사용합니다(그림 7 참조). 이 기술은 각 굽힘 사이에 직선 세그먼트가 거의 없는 180도 이상의 각도 또는 다중 반경 굽힘에 적합합니다(전통적인 회전 스트레치 굽힘에는 공구가 잡기 위해 일부 직선 세그먼트가 필요함). 자유 굽힘에는 클램핑이 필요하지 않으므로 튜브 또는 파이프에 마킹할 가능성이 없습니다.
식음료 기계, 가구 구성 요소, 의료 또는 건강 관리 장비에 자주 사용되는 벽이 얇은 튜브는 자유 굽힘에 이상적입니다. 반대로 벽이 두꺼운 부품은 실행 가능한 후보가 아닐 수 있습니다.
대부분의 파이프 벤딩 프로젝트에는 도구가 필요합니다. 회전식 스트레치 벤딩에서 가장 중요한 세 가지 도구는 벤딩 다이, 압력 다이 및 클램핑 다이입니다. 벤딩 반경과 벽 두께에 따라 허용 가능한 벤딩을 달성하기 위해 맨드릴과 와이퍼 다이도 필요할 수 있습니다. 다중 벤딩이 있는 부품은 튜브 외부를 잡고 부드럽게 닫고 필요에 따라 회전하며 튜브를 다음 벤딩으로 이동시키는 콜릿이 필요합니다.
이 공정의 핵심은 부품의 중심선 반경을 형성하기 위해 다이를 굽히는 것입니다. 다이의 오목한 채널 다이는 튜브의 외경에 맞고 재료가 구부러지는 동안 재료를 고정하는 데 도움이 됩니다. 동시에 압력 다이는 튜브가 굽힘 다이 주위에 감길 때 튜브를 고정하고 안정화합니다. 클램핑 다이는 프레스 다이와 함께 작동하여 튜브가 움직일 때 굽힘 다이의 직선 세그먼트에 대해 튜브를 고정합니다. 굽힘 다이의 끝 근처에서 재료의 표면을 매끄럽게 해야 할 때 닥터 다이를 사용합니다. 튜브 벽을 지지하고 주름과 밴딩을 방지합니다.
맨드릴, 청동 합금 또는 크롬 강철 인서트는 파이프 또는 튜브를 지지하고 튜브 붕괴 또는 꼬임을 방지하고 오발리티를 최소화합니다. 가장 일반적인 유형은 볼 맨드릴입니다. 다중 반경 굽힘 및 표준 벽 두께의 공작물에 이상적이며 볼 맨드릴은 와이퍼, 고정 장치 및 압력 다이와 함께 사용됩니다.그들은 함께 굽힘을 유지, 안정화 및 매끄럽게 하는 데 필요한 압력을 증가시킵니다. 플러그 맨드릴은 와이퍼가 필요하지 않은 두꺼운 벽으로 된 파이프의 큰 반경 엘보우를 위한 단단한 막대입니다. 성형 맨드릴은 더 두꺼운 벽으로 된 튜브 또는 평균 반경으로 구부러진 튜브의 내부를 지지하는 데 사용되는 구부러진(또는 성형된) 끝이 있는 단단한 막대입니다. 또한 정사각형 또는 직사각형 튜브가 필요한 프로젝트에는 특수 맨드릴이 필요합니다.
정확한 벤딩을 위해서는 적절한 툴링 및 설정이 필요합니다. 대부분의 파이프 벤딩 회사에는 툴 재고가 있습니다. 사용할 수 없는 경우 특정 벤딩 반경을 수용할 수 있는 툴링을 소싱해야 합니다.
벤딩 다이를 생성하기 위한 초기 비용은 매우 다양할 수 있습니다. 이 일회성 비용은 후속 프로젝트에 일반적으로 사용되는 필수 도구를 생성하는 데 필요한 재료 및 생산 시간을 포함합니다. 부품 설계가 벤딩 반경 측면에서 유연한 경우 제품 개발자는 사양을 조정하여(새 툴링을 사용하는 대신) 공급업체의 기존 벤딩 툴링을 활용할 수 있습니다. 이를 통해 비용을 관리하고 리드 타임을 단축할 수 있습니다.
그림 3. 삼각형 구성의 세 개의 롤러가 있는 튜브 또는 튜브를 형성하기 위한 롤 벤딩, 반경이 큰 굽힘 생산에 이상적입니다.
튜브가 구부러진 후에 레이저가 절단되어야 하므로 구부러진 부분이나 근처에 지정된 구멍, 슬롯 또는 기타 기능은 작업에 보조 작업을 추가합니다. 공차도 비용에 영향을 미칩니다. 매우 까다로운 작업에는 추가 맨드릴이나 다이가 필요할 수 있으며, 이로 인해 설정 시간이 늘어날 수 있습니다.
맞춤형 엘보우 또는 벤드를 소싱할 때 제조업체가 고려해야 할 많은 변수가 있습니다. 도구, 재료, 수량 및 노동력과 같은 요소가 모두 중요한 역할을 합니다.
파이프 벤딩 기술과 방법이 수년에 걸쳐 발전했지만 많은 파이프 벤딩 기본 사항은 동일하게 유지됩니다. 기본 사항을 이해하고 지식이 풍부한 공급업체와 상담하면 최상의 결과를 얻는 데 도움이 됩니다.
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