تبدأ عملية ثني المندريل دورتها. يتم إدخال المندريل في القطر الداخلي للأنبوب. يحدد قالب الانحناء (يسار) نصف القطر. يوجه قالب التثبيت (يمين) الأنبوب حول قالب الانحناء لتحديد الزاوية.
في جميع الصناعات، لا تزال الحاجة إلى ثني الأنابيب المعقدة مستمرة دون هوادة. سواء كانت مكونات هيكلية، أو معدات طبية متنقلة، أو إطارات لمركبات الدفع الرباعي أو المركبات الخدمية، أو حتى قضبان الأمان المعدنية في الحمامات، فإن كل مشروع يختلف.
يتطلب تحقيق النتائج المرجوة معدات جيدة وخاصة الخبرة المناسبة. ومثل أي تخصص تصنيع آخر، يبدأ ثني الأنابيب بكفاءة بالحيوية الأساسية والمفاهيم الأساسية التي يقوم عليها أي مشروع.
تساعد بعض العوامل الحيوية الأساسية في تحديد نطاق مشروع الأنابيب أو ثني الأنابيب. تؤثر عوامل مثل نوع المادة والاستخدام النهائي والاستخدام السنوي المقدر بشكل مباشر على عملية التصنيع والتكاليف المعنية ومواعيد التسليم.
إن النواة الحرجة الأولى هي درجة الانحناء (DOB)، أو الزاوية التي تشكلها الانحناء. يأتي بعد ذلك نصف قطر خط الوسط (CLR)، والذي يمتد على طول خط الوسط للأنبوب أو الأنبوب المراد ثنيه. عادةً، يكون أضيق نصف قطر خط وسط يمكن تحقيقه هو ضعف قطر الأنبوب أو الأنبوب. ضاعف CLR لحساب قطر خط الوسط (CLD)، وهو المسافة من محور خط الوسط للأنبوب أو الأنبوب عبر خط وسط آخر لانحناء العودة بزاوية 180 درجة.
يتم قياس القطر الداخلي (ID) عند أوسع نقطة في الفتحة داخل الأنبوب أو الأنبوب. يتم قياس القطر الخارجي (OD) على أوسع مساحة من الأنبوب أو الأنبوب، بما في ذلك الجدار. وأخيرًا، يتم قياس سمك الجدار الاسمي بين السطحين الخارجي والداخلي للأنبوب أو الأنبوب.
تبلغ درجة التسامح القياسية في الصناعة لزاوية الانحناء ±1 درجة. كل شركة لديها معيار داخلي قد يعتمد على المعدات المستخدمة وخبرة ومعرفة مشغل الماكينة.
يتم قياس الأنابيب وتحديد أسعارها وفقًا لقطرها الخارجي وقياسها (أي سمك الجدار). تشمل المقاييس الشائعة 10 و11 و12 و13 و14 و16 و18 و20. كلما انخفض القياس، زاد سمك الجدار: 10-ga. الأنبوب له جدار 0.134 بوصة، و20-ga. الأنبوب له جدار 0.035 بوصة. أنابيب OD 1½” و0.035″. يسمى الجدار "1½-in" على طباعة الجزء.أنبوب 20-ga.
يتم تحديد الأنبوب من خلال حجم الأنبوب الاسمي (NPS)، ورقم بلا أبعاد يصف القطر (بالبوصة)، وجدول سمك الجدار (أو الجدول). تأتي الأنابيب في مجموعة متنوعة من سمك الجدار، اعتمادًا على استخدامها. تتضمن الجداول الشائعة الجدول 5 و10 و40 و80.
تم وضع علامة على الجدار على الرسم التخطيطي للجزء بأنبوب بقطر خارجي 1.66 بوصة وقطر NPS 0.140 بوصة، متبوعًا بالجدول الزمني - في هذه الحالة، "أنابيب 1¼".Shi.40". يحدد مخطط مخطط الأنابيب القطر الخارجي وسمك جدار NPS والخطة المرتبطة.
عامل الجدار، وهو النسبة بين القطر الخارجي وسمك الجدار، هو عامل مهم آخر للمرفقين. قد يتطلب استخدام مواد ذات جدران رقيقة (تساوي أو تقل عن 18 مقياسًا) مزيدًا من الدعم عند قوس الانحناء لمنع التجعد أو الانهيار. في هذه الحالة، سيتطلب الانحناء عالي الجودة استخدام قضبان وأدوات أخرى.
عنصر مهم آخر هو الانحناء D، قطر الأنبوب بالنسبة لنصف قطر الانحناء، وغالبًا ما يشار إليه بنصف قطر الانحناء أكبر بعدة مرات من قيمة D. على سبيل المثال، نصف قطر الانحناء ثنائي الأبعاد هو 3 بوصات - OD الأنبوب هو 6 بوصات. كلما زاد D للانحناء، كان من الأسهل تشكيل الانحناء. وكلما انخفض معامل الجدار، كان من الأسهل الانحناء. يساعد هذا الارتباط بين عامل الجدار والانحناء D في تحديد ما هو مطلوب لبدء مشروع ثني الأنابيب.
الشكل 1. لحساب النسبة المئوية للبيضاوية، قسّم الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى لـ OD على OD الاسمي.
تتطلب بعض مواصفات المشروع استخدام أنابيب أو مواسير أرق لإدارة تكاليف المواد. ومع ذلك، قد تتطلب الجدران الأرق مزيدًا من وقت الإنتاج للحفاظ على شكل واتساق الأنبوب عند الانحناءات والقضاء على فرصة التجاعيد. في بعض الحالات، تفوق تكاليف العمالة المتزايدة هذه وفورات المواد.
عندما ينحني الأنبوب، فإنه يمكن أن يفقد 100٪ من شكله الدائري بالقرب من الانحناء وحوله. يسمى هذا الانحراف بالبيضاوي ويعرف بأنه الفرق بين أكبر وأصغر أبعاد القطر الخارجي للأنبوب.
على سبيل المثال، يمكن أن يصل قياس أنبوب OD مقاس 2 بوصة إلى 1.975 بوصة بعد الانحناء. هذا الاختلاف البالغ 0.025 بوصة هو عامل البيضاوية، والذي يجب أن يكون ضمن التسامحات المقبولة (انظر الشكل 1). اعتمادًا على الاستخدام النهائي للجزء، يمكن أن يكون التسامح في البيضاوية بين 1.5٪ و 8٪.
العوامل الرئيسية التي تؤثر على البيضاوية هي الكوع D وسمك الجدار. قد يكون من الصعب ثني الأقطار الصغيرة في المواد ذات الجدران الرقيقة للحفاظ على البيضاوية ضمن التسامح، ولكن يمكن القيام بذلك.
يتم التحكم في البيضاوية عن طريق وضع المندريل داخل الأنبوب أو الماسورة أثناء الانحناء، أو في بعض مواصفات الأجزاء، باستخدام أنابيب (DOM) المرسومة على المندريل من البداية. (أنابيب DOM لها تسامحات ضيقة للغاية في القطر الداخلي والخارجي). كلما انخفض تسامح البيضاوية، كلما زادت الحاجة إلى الأدوات ووقت الإنتاج المحتمل.
تستخدم عمليات ثني الأنابيب معدات فحص متخصصة للتحقق من أن الأجزاء المشكلة تلبي المواصفات والتسامحات (انظر الشكل 2). ويمكن نقل أي تعديلات ضرورية إلى آلة CNC حسب الحاجة.
اللفة. مثالية لإنتاج انحناءات نصف قطرية كبيرة، تتضمن عملية ثني اللفة تغذية الأنبوب أو الأنابيب من خلال ثلاث بكرات في تكوين مثلثي (انظر الشكل 3). تدعم البكرتان الخارجيتان، اللتان عادة ما تكونان ثابتتين، الجزء السفلي من المادة، بينما تضغط الأسطوانة الداخلية القابلة للتعديل على الجزء العلوي من المادة.
الانحناء بالضغط. في هذه الطريقة البسيطة إلى حد ما، يظل قالب الانحناء ثابتًا بينما يقوم القالب المضاد بثني أو ضغط المادة حول التركيبات. لا تستخدم هذه الطريقة عمودًا وتتطلب تطابقًا دقيقًا بين قالب الانحناء ونصف قطر الانحناء المطلوب (انظر الشكل 4).
الالتواء والانحناء. أحد أكثر أشكال ثني الأنابيب شيوعًا هو الانحناء بالتمدد الدوراني (المعروف أيضًا باسم ثني المندريل)، والذي يستخدم قوالب الانحناء والضغط والمندريل. المندريل عبارة عن إدخالات أو أنوية قضبان معدنية تدعم الأنبوب أو الأنبوب عند ثنيه. يمنع استخدام المندريل الأنبوب من الانهيار أو التسطيح أو التجعد أثناء الانحناء، وبالتالي الحفاظ على شكل الأنبوب وحمايته (انظر الشكل 5).
يتضمن هذا التخصص الانحناء متعدد الأقطار للأجزاء المعقدة التي تتطلب نصف قطر مركزي أو أكثر. كما يعد الانحناء متعدد الأقطار رائعًا أيضًا للأجزاء ذات نصف قطر مركزي كبير (قد لا يكون التشكيل الصلب خيارًا) أو الأجزاء المعقدة التي تحتاج إلى تشكيلها في دورة كاملة واحدة.
الشكل 2. توفر المعدات المتخصصة تشخيصات في الوقت الفعلي لمساعدة المشغلين على تأكيد مواصفات الأجزاء أو معالجة أي تصحيحات ضرورية أثناء الإنتاج.
لإجراء هذا النوع من الانحناء، يتم توفير آلة ثني السحب الدوارة مع مجموعتين أو أكثر من الأدوات، واحدة لكل نصف قطر مرغوب فيه. يمكن للإعدادات المخصصة على مكبس الثني ثنائي الرأس - واحد للانحناء إلى اليمين والأخرى للانحناء إلى اليسار - توفير نصف قطر صغير وكبير على نفس الجزء. يمكن تكرار الانتقال بين المرفقين الأيسر والأيمن عدة مرات حسب الحاجة، مما يسمح بتشكيل الأشكال المعقدة بالكامل دون إزالة الأنبوب أو إشراك أي آلات أخرى (انظر الشكل 6).
للبدء، يقوم الفني بإعداد الماكينة وفقًا لهندسة الأنبوب المدرجة في ورقة بيانات الانحناء أو طباعة الإنتاج، وإدخال أو تحميل الإحداثيات من الطباعة جنبًا إلى جنب مع بيانات الطول والدوران والزاوية. بعد ذلك تأتي محاكاة الانحناء لضمان أن الأنبوب سيكون قادرًا على إزالة الماكينة والأدوات أثناء دورة الانحناء. إذا أظهرت المحاكاة تصادمًا أو تداخلًا، يقوم المشغل بضبط الماكينة حسب الحاجة.
على الرغم من أن هذه الطريقة مطلوبة عادةً للأجزاء المصنوعة من الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أنه من الممكن توفير متطلبات لمعظم المعادن الصناعية، وسمك الجدار وأطواله.
الانحناء الحر. طريقة أكثر إثارة للاهتمام، يستخدم الانحناء الحر قالبًا بنفس حجم الأنبوب أو الأنبوب الذي يتم ثنيه (انظر الشكل 7). هذه التقنية رائعة للانحناءات الزاوية أو متعددة الأقطار التي تزيد عن 180 درجة مع وجود عدد قليل من المقاطع المستقيمة بين كل انحناء (تتطلب انحناءات التمدد الدورانية التقليدية بعض المقاطع المستقيمة للأداة للإمساك بها). لا يتطلب الانحناء الحر المشبك، لذلك فهو يزيل أي احتمال لتمييز الأنابيب أو المواسير.
تعتبر الأنابيب ذات الجدران الرقيقة - والتي تستخدم غالبًا في آلات الأغذية والمشروبات، ومكونات الأثاث، والمعدات الطبية أو الصحية - مثالية للانحناء الحر. وعلى العكس من ذلك، قد لا تكون الأجزاء ذات الجدران الأكثر سمكًا مرشحة مناسبة.
تتطلب معظم مشاريع ثني الأنابيب أدوات. في ثني التمدد الدوراني، الأدوات الثلاث الأكثر أهمية هي قوالب الانحناء وقوالب الضغط وقوالب التثبيت. اعتمادًا على نصف قطر الانحناء وسمك الجدار، قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى قالب ممسحة ومغزل لتحقيق انحناءات مقبولة. تتطلب الأجزاء ذات الانحناءات المتعددة مشبكًا يمسك ويغلق برفق على الجزء الخارجي من الأنبوب، ويدور حسب الحاجة، وينقل الأنبوب إلى الانحناء التالي.
إن قلب العملية هو ثني القالب لتشكيل نصف قطر خط الوسط للجزء. يتناسب قالب القناة المقعرة للقالب مع القطر الخارجي للأنبوب ويساعد في تثبيت المادة أثناء ثنيها. في الوقت نفسه، يحمل قالب الضغط الأنبوب ويثبته أثناء لفه حول قالب الانحناء. يعمل قالب التثبيت جنبًا إلى جنب مع قالب الضغط لتثبيت الأنبوب على الجزء المستقيم من قالب الانحناء أثناء تحركه. بالقرب من نهاية قالب الانحناء، استخدم قالب الطبيب عندما يكون ذلك ضروريًا لتنعيم سطح المادة ودعم جدران الأنبوب ومنع التجعد والخطوط.
دعامات، حشوات من سبائك البرونز أو الفولاذ المطلي بالكروم لدعم الأنابيب أو الأنابيب، ومنع انهيار الأنابيب أو ثنيها، وتقليل شكلها البيضاوي. النوع الأكثر شيوعًا هو دعامة الكرة. مثالية للانحناءات متعددة الأقطار وللقطع ذات السماكة القياسية للجدار، تُستخدم دعامة الكرة جنبًا إلى جنب مع الماسحة والثابتة وقوالب الضغط؛ تعمل معًا على زيادة الضغط اللازم للإمساك بالانحناء وتثبيته وتنعيمه. دعامة السدادة هي قضيب صلب للمرفقين كبيري القطر في الأنابيب ذات الجدران السميكة التي لا تتطلب مساحات. دعامات التشكيل هي قضبان صلبة ذات أطراف منحنية (أو مشكلة) تستخدم لدعم الجزء الداخلي من الأنابيب ذات الجدران السميكة أو الأنابيب المنحنية إلى نصف قطر متوسط. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب المشاريع التي تتطلب أنابيب مربعة أو مستطيلة دعامات متخصصة.
يتطلب الانحناء الدقيق استخدام الأدوات والإعداد المناسبين. معظم شركات ثني الأنابيب لديها أدوات في المخزون. إذا لم تكن متوفرة، فيجب الحصول على الأدوات لاستيعاب نصف قطر الانحناء المحدد.
يمكن أن تختلف التكلفة الأولية لإنشاء قالب الانحناء على نطاق واسع. تغطي هذه الرسوم لمرة واحدة المواد ووقت الإنتاج المطلوب لإنشاء الأدوات المطلوبة، والتي تُستخدم عادةً في المشاريع اللاحقة. إذا كان تصميم الجزء مرنًا من حيث نصف قطر الانحناء، فيمكن لمطوري المنتجات تعديل مواصفاتهم للاستفادة من أدوات الانحناء الموجودة لدى المورد (بدلاً من استخدام أدوات جديدة). يساعد هذا في إدارة التكاليف وتقصير أوقات التسليم.
الشكل 3. مثالي لإنتاج انحناءات نصف قطرية كبيرة، ثني الأسطوانة لتشكيل أنبوب أو أنبوب بثلاث بكرات في تكوين مثلث.
تضيف الثقوب أو الفتحات أو الميزات الأخرى المحددة عند الانحناء أو بالقرب منه عملية مساعدة إلى المهمة، حيث يجب إجراء القطع بالليزر بعد ثني الأنبوب. كما تؤثر التفاوتات على التكلفة. قد تتطلب الوظائف الصعبة للغاية قضبانًا أو قوالب إضافية، مما قد يؤدي إلى زيادة وقت الإعداد.
هناك العديد من المتغيرات التي يجب على الشركات المصنعة مراعاتها عند الحصول على المرفقين أو الانحناءات المخصصة. تلعب عوامل مثل الأدوات والمواد والكمية والعمالة دورًا.
على الرغم من أن تقنيات وطرق ثني الأنابيب قد تقدمت على مر السنين، إلا أن العديد من أساسيات ثني الأنابيب لا تزال كما هي. إن فهم الأساسيات والتشاور مع مورد ذي خبرة سيساعدك في الحصول على أفضل النتائج.
FABRICATOR هي مجلة رائدة في صناعة تشكيل وتصنيع المعادن في أمريكا الشمالية. تقدم المجلة الأخبار والمقالات الفنية وحالات التاريخ التي تمكن الشركات المصنعة من القيام بوظائفها بكفاءة أكبر. تخدم FABRICATOR الصناعة منذ عام 1970.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The FABRICATOR، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبحت النسخة الرقمية من مجلة The Tube & Pipe Journal متاحة الآن بشكل كامل، مما يوفر سهولة الوصول إلى الموارد الصناعية القيمة.
استمتع بالوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة STAMPING Journal، التي توفر أحدث التطورات التكنولوجية وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The Fabricator en Español، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.