تبدأ عملية ثني الأنبوب باستخدام المندريل. يتم إدخال المندريل في القطر الداخلي للأنبوب. يحدد قالب الثني (يسار) نصف القطر. يقوم قالب التثبيت (يمين) بتوجيه الأنبوب حول قالب الثني لتحديد الزاوية.
في مختلف الصناعات، تستمر الحاجة إلى ثني الأنابيب المعقدة دون انقطاع. سواء كانت مكونات هيكلية، أو معدات طبية متنقلة، أو هياكل لمركبات الدفع الرباعي أو المركبات متعددة الاستخدامات، أو حتى قضبان أمان معدنية في الحمامات، فإن كل مشروع يختلف عن الآخر.
يتطلب تحقيق النتائج المرجوة معدات جيدة، وخاصة الخبرة المناسبة. ومثل أي مجال تصنيعي آخر، يبدأ ثني الأنابيب بكفاءة من الجوهر الأساسي، والمفاهيم الجوهرية التي يقوم عليها أي مشروع.
تساعد بعض العوامل الأساسية في تحديد نطاق مشروع الأنابيب أو ثني الأنابيب. وتؤثر عوامل مثل نوع المادة والاستخدام النهائي والاستخدام السنوي المقدر بشكل مباشر على عملية التصنيع والتكاليف المتضمنة وأوقات التسليم.
أول عنصر أساسي حاسم هو درجة الانحناء (DOB)، أو الزاوية التي يشكلها الانحناء. يلي ذلك نصف قطر خط المركز (CLR)، الذي يمتد على طول خط مركز الأنبوب المراد ثنيه. عادةً، يكون أصغر نصف قطر ممكن لخط المركز ضعف قطر الأنبوب. ضاعف نصف قطر خط المركز لحساب قطر خط المركز (CLD)، وهو المسافة من محور خط مركز الأنبوب عبر خط مركز آخر لانحناء عودة بزاوية 180 درجة.
يُقاس القطر الداخلي عند أوسع نقطة في الفتحة داخل الأنبوب. ويُقاس القطر الخارجي على أوسع مساحة من الأنبوب، بما في ذلك الجدار. وأخيرًا، يُقاس سُمك الجدار الاسمي بين السطحين الخارجي والداخلي للأنبوب.
يبلغ التفاوت القياسي في زاوية الانحناء في الصناعة ±1 درجة. كل شركة لديها معيار داخلي قد يعتمد على المعدات المستخدمة وخبرة ومعرفة مشغل الآلة.
تُقاس الأنابيب وتُحدد أسعارها بناءً على قطرها الخارجي وسماكة جدارها (أي سمك الجدار). تشمل السماكات الشائعة 10، 11، 12، 13، 14، 16، 18، و20. كلما انخفض رقم المقياس، زادت سماكة الجدار: أنبوب بسماكة 0.134 بوصة (0.134 بوصة)، وأنبوب بسماكة 0.035 بوصة (0.035 بوصة). يُشار إلى سمك الجدار في أنابيب بقطر خارجي 1.5 بوصة و0.035 بوصة بـ "1.5 بوصة" في بيانات القطعة.
يتم تحديد الأنابيب من خلال حجم الأنبوب الاسمي (NPS)، وهو رقم لا بُعدي يصف القطر (بالبوصة)، وجدول سُمك الجدار (أو Sch.). تأتي الأنابيب بسماكات جدارية متنوعة، حسب استخدامها. تشمل الجداول الشائعة Sch.5 و10 و40 و80.
تم تحديد قطر الأنبوب الخارجي 1.66 بوصة وقطره الاسمي 0.140 بوصة على الرسم التخطيطي للجزء، متبوعًا بالجدول - في هذه الحالة، "1¼".Shi.40 أنابيب." يحدد مخطط الأنابيب القطر الخارجي وسمك الجدار للقطر الاسمي والمخطط المرتبطين به.
يُعدّ عامل الجدار، وهو النسبة بين القطر الخارجي وسُمك الجدار، عاملاً مهماً آخر في صناعة الأكواع. قد يتطلب استخدام مواد ذات جدران رقيقة (تساوي أو تقل عن 18 مقياسًا) مزيدًا من الدعم عند قوس الانحناء لمنع التجعد أو الترهل. في هذه الحالة، يتطلب الانحناء عالي الجودة استخدام مغزل وأدوات أخرى.
عنصرٌ هامٌ آخر هو قطر الانحناء (D)، وهو قطر الأنبوب بالنسبة لنصف قطر الانحناء، والذي يُشار إليه غالبًا بنصف قطر الانحناء، وهو أكبر بكثير من قيمة D. على سبيل المثال، نصف قطر انحناء 2D هو 3 بوصات، بينما قطر الأنبوب الخارجي 6 بوصات. كلما زاد قطر الانحناء (D)، كان تشكيل الانحناء أسهل. وكلما انخفض معامل سماكة الجدار، كان الانحناء أسهل. تساعد هذه العلاقة بين معامل سماكة الجدار وقطر الانحناء (D) ​​في تحديد المتطلبات اللازمة لبدء مشروع ثني الأنابيب.
الشكل 1. لحساب النسبة المئوية للبيضاوية، قسّم الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى للكثافة الضوئية على الكثافة الضوئية الاسمية.
تتطلب بعض مواصفات المشاريع استخدام أنابيب أو مواسير أرق للتحكم في تكاليف المواد. ومع ذلك، قد تتطلب الجدران الرقيقة وقتًا أطول للإنتاج للحفاظ على شكل الأنبوب وتناسقه عند الانحناءات ومنع حدوث التجعد. في بعض الحالات، تفوق تكاليف العمالة المتزايدة هذه وفورات المواد.
عندما ينحني الأنبوب، فإنه قد يفقد شكله الدائري بالكامل بالقرب من الانحناء وحوله. يُطلق على هذا الانحراف اسم البيضاوية، ويُعرف بأنه الفرق بين أكبر وأصغر أبعاد القطر الخارجي للأنبوب.
على سبيل المثال، يمكن أن يصل قطر أنبوب بقطر خارجي 2 بوصة إلى 1.975 بوصة بعد ثنيه. هذا الفرق البالغ 0.025 بوصة هو عامل الاستطالة، والذي يجب أن يكون ضمن الحدود المسموح بها (انظر الشكل 1). اعتمادًا على الاستخدام النهائي للجزء، يمكن أن تتراوح نسبة التفاوت المسموح بها للاستطالة بين 1.5% و8%.
العوامل الرئيسية التي تؤثر على شكل البيضاوية هي قطر الكوع وسمك الجدار. قد يكون من الصعب الحفاظ على شكل البيضاوية ضمن الحدود المسموح بها عند ثني أنصاف أقطار صغيرة في المواد ذات الجدران الرقيقة، ولكن يمكن القيام بذلك.
يتم التحكم في شكل البيضاوية عن طريق وضع المندريل داخل الأنبوب أو الماسورة أثناء عملية الثني، أو في بعض مواصفات الأجزاء، باستخدام أنابيب (DOM) المسحوبة على المندريل منذ البداية. (تتميز أنابيب DOM بتفاوتات دقيقة للغاية في القطر الداخلي والخارجي). كلما انخفضت نسبة التفاوت في شكل البيضاوية، زادت الحاجة إلى الأدوات ووقت الإنتاج المحتمل.
تستخدم عمليات ثني الأنابيب معدات فحص متخصصة للتحقق من أن الأجزاء المشكلة تفي بالمواصفات والتفاوتات (انظر الشكل 2). ويمكن نقل أي تعديلات ضرورية إلى آلة CNC حسب الحاجة.
تُعدّ عملية الثني بالدرفلة مثالية لإنتاج انحناءات ذات نصف قطر كبير، وتتضمن تغذية الأنبوب أو المواسير من خلال ثلاث بكرات في شكل مثلث (انظر الشكل 3). تدعم البكرتان الخارجيتان، وعادة ما تكونان ثابتتين، الجزء السفلي من المادة، بينما تضغط البكرة الداخلية القابلة للتعديل على الجزء العلوي من المادة.
الثني بالضغط. في هذه الطريقة البسيطة نسبياً، يبقى قالب الثني ثابتاً بينما يقوم القالب المقابل بثني أو ضغط المادة حول المثبت. لا تستخدم هذه الطريقة مغزلاً وتتطلب تطابقاً دقيقاً بين قالب الثني ونصف قطر الثني المطلوب (انظر الشكل 4).
الثني واللف. من أكثر أشكال ثني الأنابيب شيوعًا الثني الدوراني بالشد (المعروف أيضًا باسم الثني باستخدام المندريل)، والذي يستخدم قوالب الثني والضغط والمندريل. المندريل عبارة عن قضبان معدنية داخلية أو نوى تدعم الأنبوب عند ثنيه. يمنع استخدام المندريل الأنبوب من الانهيار أو التسطح أو التجعد أثناء الثني، وبالتالي الحفاظ على شكل الأنبوب وحمايته (انظر الشكل 5).
يشمل هذا التخصص ثني الأجزاء المعقدة التي تتطلب نصف قطرين أو أكثر لخط المركز. كما أن ثني الأجزاء المعقدة التي تتطلب نصف قطر مركز كبير (حيث قد لا يكون استخدام الأدوات الصلبة خيارًا متاحًا) 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 الثني، يتم تزويد آلة الثني الدورانية بمجموعتين أو أكثر من الأدوات، واحدة لكل نصف قطر مطلوب. يمكن لإعدادات مخصصة على مكبس ثني مزدوج الرأس - أحدهما للثني إلى اليمين والآخر للثني إلى اليسار - أن توفر أنصاف أقطار صغيرة وكبيرة على نفس القطعة. يمكن تكرار الانتقال بين الكوعين الأيمن والأيسر عدة مرات حسب الحاجة، مما يسمح بتشكيل أشكال معقدة بالكامل دون إزالة الأنبوب أو استخدام أي آلات أخرى (انظر الشكل 6).
للبدء، يقوم الفني بإعداد الجهاز وفقًا لهندسة الأنبوب المذكورة في ورقة بيانات الثني أو مخطط الإنتاج، وذلك بإدخال أو تحميل الإحداثيات من المخطط بالإضافة إلى بيانات الطول والدوران والزاوية. بعد ذلك، تأتي محاكاة الثني للتأكد من قدرة الأنبوب على تجاوز الجهاز والأدوات أثناء دورة الثني. إذا أظهرت المحاكاة تصادمًا أو تداخلًا، يقوم المشغل بتعديل الجهاز حسب الحاجة.
في حين أن هذه الطريقة مطلوبة عادةً للأجزاء المصنوعة من الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أنه يمكن استيعاب معظم المعادن الصناعية وسماكات الجدران والأطوال.
الثني الحر. طريقة أكثر إثارة للاهتمام، حيث يستخدم الثني الحر قالبًا بنفس حجم الأنبوب المراد ثنيه (انظر الشكل 7). هذه التقنية مثالية للثنيات الزاوية أو متعددة الأقطار التي تزيد عن 180 درجة مع وجود عدد قليل من الأجزاء المستقيمة بين كل ثنية (تتطلب ثنيات التمدد الدورانية التقليدية بعض الأجزاء المستقيمة لتثبيت الأداة). لا يتطلب الثني الحر استخدام المثبتات، مما يمنع تمامًا أي احتمال لترك علامات على الأنابيب.
تُعد الأنابيب ذات الجدران الرقيقة - والتي تُستخدم غالبًا في آلات الأغذية والمشروبات، ومكونات الأثاث، والمعدات الطبية أو الصحية - مثالية للثني الحر. في المقابل، قد لا تكون الأجزاء ذات الجدران السميكة مرشحة مناسبة.
تتطلب معظم مشاريع ثني الأنابيب استخدام أدوات. في عملية الثني الدوراني، تُعدّ قوالب الثني، وقوالب الضغط، وقوالب التثبيت أهم ثلاث أدوات. وبحسب نصف قطر الثني وسُمك الجدار، قد يلزم أيضًا استخدام قالب ثني وأداة مسح لتحقيق ثنيات مقبولة. تتطلب الأجزاء ذات الثنيات المتعددة استخدام ظرف تثبيت يمسك الأنبوب ويغلقه برفق من الخارج، ويدور حسب الحاجة، وينقل الأنبوب إلى الثني التالي.
جوهر العملية هو ثني القالب لتشكيل نصف قطر المحور المركزي للقطعة. يتناسب شكل القناة المقعرة للقالب مع القطر الخارجي للأنبوب، مما يساعد على تثبيت المادة أثناء ثنيها. في الوقت نفسه، يقوم قالب الضغط بتثبيت الأنبوب أثناء لفه حول قالب الثني. يعمل قالب التثبيت بالتزامن مع قالب الضغط لتثبيت الأنبوب مقابل الجزء المستقيم من قالب الثني أثناء حركته. قرب نهاية قالب الثني، يُستخدم قالب تسوية عند الحاجة لتنعيم سطح المادة، ودعم جدران الأنبوب، ومنع التجعد والتشوه.
تُستخدم المندرات، المصنوعة من سبائك البرونز أو الفولاذ المطلي بالكروم، لدعم الأنابيب، ومنع انهيارها أو انحنائها، وتقليل شكلها البيضاوي. النوع الأكثر شيوعًا هو المندرات الكروية. يُعد هذا النوع مثاليًا للانحناءات متعددة الأقطار ولقطع العمل ذات سماكات الجدران القياسية، ويُستخدم بالتزامن مع الماسحة والتثبيت وقالب الضغط؛ حيث تعمل هذه الأدوات معًا على زيادة الضغط اللازم لتثبيت الانحناء وتنعيمه. أما المندرات السدادية فهي عبارة عن قضيب صلب يُستخدم في أكواع الأنابيب ذات الجدران السميكة ذات نصف القطر الكبير والتي لا تتطلب ماسحات. بينما تُستخدم مندرات التشكيل، وهي عبارة عن قضبان صلبة ذات نهايات مثنية (أو مُشكّلة)، لدعم الجزء الداخلي من الأنابيب ذات الجدران السميكة أو الأنابيب المنحنية إلى نصف قطر متوسط. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب المشاريع التي تستخدم أنابيب مربعة أو مستطيلة مندرات متخصصة.
يتطلب ثني الأنابيب بدقة أدوات وإعدادات مناسبة. تمتلك معظم شركات ثني الأنابيب أدوات في المخزون. وإذا لم تكن متوفرة، فيجب توفير أدوات تتناسب مع نصف قطر الثني المحدد.
تختلف التكلفة الأولية لتصنيع قالب الثني اختلافًا كبيرًا. تغطي هذه الرسوم لمرة واحدة المواد ووقت الإنتاج اللازمين لتصنيع الأدوات المطلوبة، والتي تُستخدم عادةً في المشاريع اللاحقة. إذا كان تصميم القطعة مرنًا من حيث نصف قطر الثني، فيمكن لمطوري المنتجات تعديل مواصفاتهم للاستفادة من أدوات الثني الموجودة لدى المورد (بدلاً من استخدام أدوات جديدة). يساعد هذا في إدارة التكاليف وتقليل أوقات التسليم.
الشكل 3. مثالي لإنتاج الانحناءات ذات نصف القطر الكبير، وثني اللفائف لتشكيل أنبوب أو أنبوب بثلاث بكرات في تكوين مثلثي.
تُضيف الثقوب أو الفتحات أو الميزات الأخرى المحددة عند أو بالقرب من الانحناء عملية إضافية إلى المهمة، حيث يجب إجراء القطع بالليزر بعد ثني الأنبوب. كما تؤثر التفاوتات على التكلفة. قد تتطلب المهام الصعبة للغاية قوالب أو أدوات تشكيل إضافية، مما قد يزيد من وقت الإعداد.
هناك العديد من المتغيرات التي يجب على المصنعين مراعاتها عند الحصول على أكواع أو انحناءات مخصصة. تلعب عوامل مثل الأدوات والمواد والكمية والعمالة دورًا في ذلك.
على الرغم من تطور تقنيات وأساليب ثني الأنابيب على مر السنين، إلا أن العديد من أساسيات ثني الأنابيب لا تزال كما هي. إن فهم هذه الأساسيات واستشارة مورد خبير سيساعدك في الحصول على أفضل النتائج.
مجلة فابريكيتور هي المجلة الرائدة في أمريكا الشمالية في مجال تشكيل وتصنيع المعادن. تقدم المجلة الأخبار والمقالات التقنية ودراسات الحالة التي تمكّن المصنّعين من أداء أعمالهم بكفاءة أكبر. وتخدم فابريكيتور هذا القطاع منذ عام 1970.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة The FABRICATOR، أصبح الوصول سهلاً إلى موارد الصناعة القيّمة.
أصبح الإصدار الرقمي من مجلة الأنابيب والأنابيب متاحًا بالكامل الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيّمة.
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 مجلة The Fabricator en Español، سهولة الوصول إلى موارد صناعية قيّمة.