Operacja gięcia na trzpieniu rozpoczyna swój cykl. Trzpień jest wkładany do wewnętrznej średnicy rury. Matryca do gięcia (po lewej) określa promień. Matryca zaciskowa (po prawej) prowadzi rurę wokół matrycy do gięcia, aby określić kąt.
We wszystkich branżach zapotrzebowanie na skomplikowane gięcie rur nie słabnie. Niezależnie od tego, czy chodzi o elementy konstrukcyjne, mobilny sprzęt medyczny, ramy do quadów lub pojazdów użytkowych, czy nawet metalowe pręty zabezpieczające w łazienkach, każdy projekt jest inny.
Osiągnięcie pożądanych rezultatów wymaga dobrego sprzętu, a zwłaszcza odpowiedniej wiedzy. Jak każda inna dyscyplina produkcyjna, wydajne gięcie rur zaczyna się od rdzenia witalności, fundamentalnych koncepcji leżących u podstaw każdego projektu.
Pewna witalność rdzenia pomaga określić zakres projektu gięcia rur lub rur. Czynniki takie jak rodzaj materiału, końcowe zastosowanie i szacowane roczne zużycie bezpośrednio wpływają na proces produkcyjny, związane z tym koszty i czas realizacji dostawy.
Pierwszym krytycznym rdzeniem jest stopień krzywizny (DOB) lub kąt utworzony przez zgięcie. Następnym jest promień linii środkowej (CLR), który rozciąga się wzdłuż linii środkowej rury lub rury, która ma być zgięta. Zazwyczaj najciaśniejszy osiągalny CLR to podwójna średnica rury lub rury. Podwój CLR, aby obliczyć średnicę linii środkowej (CLD), która jest odległością od osi środkowej rury lub rury przez inną linię środkową zagięcia powrotnego o 180 stopni .
Średnica wewnętrzna (ID) jest mierzona w najszerszym miejscu otworu wewnątrz rury lub rury. Średnica zewnętrzna (OD) jest mierzona na najszerszym obszarze rury lub rury, w tym na ścianie. Wreszcie, nominalna grubość ścianki jest mierzona między zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnią rury lub rury.
Standardowa branżowa tolerancja kąta gięcia wynosi ±1 stopień. Każda firma posiada wewnętrzny standard, który może opierać się na używanym sprzęcie oraz doświadczeniu i wiedzy operatora maszyny.
Rury są mierzone i podawane zgodnie z ich średnicą zewnętrzną i grubością ścianki. Typowe grubości to 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 i 20. Im niższa średnica, tym grubsza ściana: 10-ga. Rura ma ścianę 0,134 cala i 20-ga. Rura ma ścianę 0,035 cala. 1½” i 0,035 ″ Rura OD. Ściana nazywa się „1½-in” na części print.20-ga.tube.”
Rury są określane przez nominalny rozmiar rury (NPS), bezwymiarową liczbę opisującą średnicę (w calach) oraz tabelę grubości ścianek (lub Sch.). Rury mają różne grubości ścianek, w zależności od ich zastosowania. Popularne harmonogramy obejmują Sch.5, 10, 40 i 80.
Ścianę na rysunku części oznaczono rurą o średnicy zewnętrznej 1,66 cala i NPS 0,140 cala, a następnie w zestawieniu — w tym przypadku rury „1¼”. Shi.40. Wykres planu rury określa zewnętrzną średnicę i grubość ścian powiązanego NPS i planu.
Współczynnik ścianki, który jest stosunkiem średnicy zewnętrznej do grubości ścianki, jest kolejnym ważnym czynnikiem w przypadku kolanek. Używanie materiałów cienkościennych (równych lub mniejszych niż 18 ga) może wymagać większego podparcia na łuku zgięcia, aby zapobiec marszczeniu lub opadaniu. W takim przypadku wysokiej jakości gięcie będzie wymagało trzpieni i innych narzędzi.
Innym ważnym elementem jest zagięcie D, czyli średnica rury w stosunku do promienia zagięcia, często określanego jako promień zagięcia wielokrotnie większy niż wartość D. Na przykład promień zagięcia 2D wynosi 3 cale. Średnica zewnętrzna rury wynosi 6 cali. Im wyższa wartość D zagięcia, tym łatwiej jest utworzyć zagięcie.
Rysunek 1. Aby obliczyć procentową owalność, podziel różnicę między maksymalną i minimalną OD przez nominalną OD.
Niektóre specyfikacje projektowe wymagają cieńszych rur lub rurociągów w celu ograniczenia kosztów materiałowych. Jednak cieńsze ściany mogą wymagać więcej czasu na produkcję, aby zachować kształt i spójność rury na zagięciach i wyeliminować ryzyko marszczenia się. W niektórych przypadkach te zwiększone koszty pracy przewyższają oszczędności materiałowe.
Kiedy rura się wygina, może stracić 100% swojego okrągłego kształtu w pobliżu i wokół zagięcia. To odchylenie nazywa się owalnością i jest definiowane jako różnica między największym i najmniejszym wymiarem zewnętrznej średnicy rury.
Na przykład rura o średnicy zewnętrznej 2″ może mierzyć do 1,975″ po zgięciu. Ta różnica 0,025 cala to współczynnik owalności, który musi mieścić się w akceptowalnych tolerancjach (patrz rysunek 1). W zależności od końcowego zastosowania części, tolerancja owalności może wynosić od 1,5% do 8%.
Głównymi czynnikami wpływającymi na owalność są kolano D i grubość ścianki. Gięcie małych promieni w materiałach cienkościennych może być trudne do utrzymania owalności w granicach tolerancji, ale jest to możliwe.
Owalność jest kontrolowana poprzez umieszczenie trzpienia w rurze lub rurze podczas gięcia lub w niektórych specyfikacjach części przy użyciu rurki (DOM) narysowanej na trzpieniu od samego początku. (Rury DOM mają bardzo wąskie tolerancje średnicy wewnętrznej i zewnętrznej). Im niższa tolerancja owalności, tym więcej narzędzi i potencjalnego czasu produkcji jest wymagane.
Operacje gięcia rur wykorzystują specjalistyczny sprzęt kontrolny w celu sprawdzenia, czy uformowane części spełniają specyfikacje i tolerancje (patrz rysunek 2). Wszelkie niezbędne regulacje można przenieść do maszyny CNC zgodnie z wymaganiami.
Gięcie rolkowe, idealne do wykonywania zagięć o dużym promieniu, obejmuje podawanie rury przez trzy rolki w układzie trójkąta (patrz rysunek 3). Dwie zewnętrzne rolki, zwykle nieruchome, podtrzymują dolną część materiału, podczas gdy wewnętrzna regulowana rolka dociska górną część materiału.
Gięcie kompresyjne. W tej dość prostej metodzie matryca do gięcia pozostaje nieruchoma, podczas gdy przeciw-matryca wygina lub ściska materiał wokół uchwytu. Ta metoda nie wykorzystuje trzpienia i wymaga dokładnego dopasowania matrycy do gięcia i pożądanego promienia gięcia (patrz rysunek 4).
Skręcanie i zginanie. Jedną z najczęstszych form gięcia rur jest gięcie z rozciąganiem obrotowym (znane również jako gięcie trzpieniowe), które wykorzystuje matryce i trzpienie do gięcia i docisku. Trzpienie to metalowe wkładki prętowe lub rdzenie, które podtrzymują rurę lub rurkę po zgięciu. Zastosowanie trzpienia zapobiega zapadaniu się, spłaszczaniu lub marszczeniu rury podczas gięcia, zachowując w ten sposób i chroniąc jej kształt (patrz rysunek 5).
Ta dyscyplina obejmuje gięcie wielopromieniowe dla złożonych części wymagających dwóch lub więcej promieni linii środkowej. Gięcie wielopromieniowe doskonale nadaje się również do części o dużych promieniach linii środkowej (twarde oprzyrządowanie może nie być opcją) lub złożonych części, które muszą być formowane w jednym pełnym cyklu.
Rysunek 2. Specjalistyczny sprzęt zapewnia diagnostykę w czasie rzeczywistym, aby pomóc operatorom potwierdzić specyfikacje części lub zająć się wszelkimi poprawkami niezbędnymi podczas produkcji.
Aby wykonać ten rodzaj gięcia, giętarka rotacyjna jest wyposażona w dwa lub więcej zestawów narzędzi, po jednym dla każdego żądanego promienia. Niestandardowe ustawienia prasy krawędziowej z dwiema głowicami — jedna do gięcia w prawo, a druga do gięcia w lewo — mogą zapewnić zarówno małe, jak i duże promienie na tej samej części. Przejście między lewym a prawym kolanem można powtarzać tyle razy, ile potrzeba, umożliwiając pełne formowanie złożonych kształtów bez wyjmowania rury lub angażowania jakichkolwiek innych maszyn (patrz rysunek 6).
Aby rozpocząć, technik ustawia maszynę zgodnie z geometrią rury wymienioną w arkuszu danych gięcia lub wydruku produkcyjnym, wprowadzając lub przesyłając współrzędne z wydruku wraz z danymi dotyczącymi długości, obrotu i kąta. Następnie przeprowadzana jest symulacja gięcia, aby upewnić się, że rura będzie w stanie oczyścić maszynę i narzędzia podczas cyklu gięcia. Jeśli symulacja wykaże kolizję lub interferencję, operator odpowiednio dostosowuje maszynę.
Chociaż ta metoda jest zwykle wymagana w przypadku części wykonanych ze stali lub stali nierdzewnej, można dostosować ją do większości metali przemysłowych, grubości i długości ścian.
Swobodne gięcie. Bardziej interesująca metoda, gięcie swobodne, wykorzystuje matrycę, która ma taki sam rozmiar jak gięta rura lub rura (patrz rysunek 7). Ta technika doskonale nadaje się do zagięć kątowych lub wielopromieniowych większych niż 180 stopni z kilkoma prostymi segmentami między każdym zagięciem (tradycyjne gięcie obrotowe wymaga kilku prostych segmentów, aby narzędzie mogło je uchwycić). Swobodne gięcie nie wymaga zaciskania, więc eliminuje jakąkolwiek możliwość znakowania rur lub rur.
Rury cienkościenne — często stosowane w maszynach do produkcji żywności i napojów, elementach mebli oraz sprzęcie medycznym lub medycznym — idealnie nadają się do swobodnego gięcia. I odwrotnie, części o grubszych ściankach mogą nie być dobrymi kandydatami.
Do większości projektów gięcia rur wymagane są narzędzia. W przypadku gięcia z rozciąganiem obrotowym trzy najważniejsze narzędzia to matryce do gięcia, matryce dociskowe i matryce zaciskowe. W zależności od promienia gięcia i grubości ścianki, do uzyskania akceptowalnych zgięć może być również wymagany trzpień i matryca wycierająca. Części z wieloma zagięciami wymagają tulei zaciskowej, która chwyta i delikatnie zamyka się na zewnątrz rury, obraca się w razie potrzeby i przesuwa rurę do następnego zagięcia.
Sercem procesu jest zginanie matrycy w celu utworzenia promienia linii środkowej części. Wklęsła matryca matrycy pasuje do zewnętrznej średnicy rury i pomaga utrzymać materiał podczas jej zginania. Jednocześnie matryca dociskowa utrzymuje i stabilizuje rurkę, gdy jest ona nawijana wokół matrycy do gięcia. Matryca zaciskowa działa w połączeniu z matrycą dociskową, aby przytrzymać rurę na prostym odcinku matrycy do gięcia podczas jej ruchu. materiału, wspierają ścianki tuby i zapobiegają marszczeniu i powstawaniu pasm.
Trzpienie, wkładki ze stopu brązu lub stali chromowanej do podtrzymywania rur lub rurek, zapobiegające zapadaniu się lub załamywaniu rur oraz minimalizujące owalność.Najpowszechniejszym typem jest trzpień kulowy.Idealny do zagięć o wielu promieniach i do przedmiotów obrabianych o standardowych grubościach ścian, trzpień kulowy jest używany w połączeniu z wycieraczką, uchwytem i matrycą dociskową;razem zwiększają nacisk potrzebny do utrzymania, ustabilizowania i wygładzenia zagięcia.Trzpień zaślepki to solidny pręt do kolan o dużym promieniu w rurach grubościennych, które nie wymagają wycieraczek.Trzpienie do formowania to solidne pręty z wygiętymi (lub uformowanymi) końcami służącymi do podparcia wnętrza rur o grubych ściankach lub rur wygiętych do średniego promienia. Dodatkowo projekty wymagające rur kwadratowych lub prostokątnych wymagają specjalistycznych trzpieni.
Dokładne gięcie wymaga odpowiedniego oprzyrządowania i konfiguracji. Większość firm zajmujących się gięciem rur ma narzędzia na stanie. Jeśli nie są dostępne, należy zaopatrzyć się w oprzyrządowanie dostosowane do określonego promienia gięcia.
Początkowa opłata za utworzenie matrycy do gięcia może się znacznie różnić. Ta jednorazowa opłata obejmuje materiały i czas produkcji wymagane do stworzenia wymaganych narzędzi, które są zwykle używane w kolejnych projektach. Jeśli projekt części jest elastyczny pod względem promienia gięcia, twórcy produktu mogą dostosować swoje specyfikacje, aby skorzystać z istniejących narzędzi do gięcia dostawcy (zamiast korzystać z nowych narzędzi). Pomaga to zarządzać kosztami i skrócić czas realizacji.
Rysunek 3. Idealny do produkcji łuków o dużym promieniu, gięcia rolkowego w celu utworzenia rury lub rury z trzema rolkami w konfiguracji trójkąta.
Określone otwory, szczeliny lub inne elementy na zagięciu lub w jego pobliżu dodają dodatkową operację do zadania, ponieważ cięcie laserowe musi być wykonane po zgięciu rury. Tolerancje mają również wpływ na koszt. Bardzo wymagające zadania mogą wymagać dodatkowych trzpieni lub matryc, co może wydłużyć czas ustawiania.
Istnieje wiele zmiennych, które producenci muszą wziąć pod uwagę przy pozyskiwaniu niestandardowych kolanek lub łuków. Czynniki takie jak narzędzia, materiały, ilość i robocizna odgrywają pewną rolę.
Chociaż techniki i metody gięcia rur rozwinęły się na przestrzeni lat, wiele podstawowych zasad gięcia rur pozostaje niezmienionych. Zrozumienie podstaw i konsultacja z doświadczonym dostawcą pomoże uzyskać najlepsze wyniki.
FABRICATOR to wiodący północnoamerykański magazyn branżowy zajmujący się formowaniem metali i produkcją. Magazyn zawiera wiadomości, artykuły techniczne i historie przypadków, które umożliwiają producentom wydajniejsze wykonywanie pracy. FABRICATOR obsługuje branżę od 1970 roku.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji The FABRICATOR, łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie The Tube & Pipe Journal jest teraz w pełni dostępne, zapewniając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym dostępem do cyfrowej edycji STAMPING Journal, która zawiera najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i nowości branżowe na rynku tłoczenia metali.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji The Fabricator en Español, łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.