Operacija savijanja trnom započinje svoj ciklus. Trn se umetne u unutarnji promjer cijevi. Matrica za savijanje (lijevo) određuje polumjer. Stezna matrica (desno) vodi cijev oko matrice za savijanje kako bi se odredio kut.
U svim industrijama, potreba za složenim savijanjem cijevi i dalje je prisutna. Bilo da se radi o strukturnim komponentama, mobilnoj medicinskoj opremi, okvirima za ATV ili komunalna vozila ili čak metalnim sigurnosnim šipkama u kupaonicama, svaki je projekt drugačiji.
Postizanje željenih rezultata zahtijeva dobru opremu i posebno odgovarajuću stručnost. Kao i svaka druga proizvodna disciplina, učinkovito savijanje cijevi započinje s ključnom vitalnošću, temeljnim konceptima koji su temelj svakog projekta.
Neka ključna vitalnost pomaže u određivanju opsega cijevi ili projekta savijanja cijevi. Čimbenici poput vrste materijala, krajnje upotrebe i procijenjene godišnje upotrebe izravno utječu na proizvodni proces, troškove i rokove isporuke.
Prva kritična jezgra je stupanj zakrivljenosti (DOB) ili kut koji tvori zavoj. Sljedeći je središnji radijus (CLR), koji se proteže duž središnje linije cijevi ili cijevi koja se savija. Obično je najuži ostvarivi CLR dvostruki promjer cijevi ili cijevi. Udvostručite CLR da biste izračunali središnji promjer (CLD), koji je udaljenost od osi središnje linije cijevi ili cijevi kroz drugu središnju liniju povratnog zavoja od 180 stupnjeva.
Unutarnji promjer (ID) mjeri se na najširoj točki otvora unutar cijevi ili cijevi. Vanjski promjer (OD) mjeri se preko najšireg područja cijevi ili cijevi, uključujući stijenku. Konačno, nominalna debljina stijenke mjeri se između vanjske i unutarnje površine cijevi ili cijevi.
Industrijski standard tolerancije za kut savijanja je ±1 stupanj. Svaka tvrtka ima interni standard koji se može temeljiti na korištenoj opremi te iskustvu i znanju operatera stroja.
Cijevi se mjere i kotiraju prema vanjskom promjeru i debljini stijenke (tj. debljini stijenke). Uobičajeni promjeri uključuju 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 i 20. Što je debljina stijenke niža, to je stijenka deblja: 10-ga. Cijev ima stijenku od 0,134 inča, a 20-ga. Cijev ima stijenku od 0,035 inča. Cijev s vanjskim promjerom od 1½” i 0,035″. Stijenka se na ispisu dijela naziva "1½-in". Cijev od 20-ga.”
Cijev je određena nominalnom veličinom cijevi (NPS), bezdimenzijskim brojem koji opisuje promjer (u inčima) i tablicom debljine stijenke (ili Sch.). Cijevi dolaze u različitim debljinama stijenke, ovisno o njihovoj namjeni. Popularni rasporedi uključuju Sch.5, 10, 40 i 80.
Cijev s vanjskim promjerom 1,66″ i NPS promjerom 0,140 inča označila je stijenku na crtežu dijela, nakon čega slijedi raspored - u ovom slučaju, "1¼". Širina cijevi 0,40 inča. Dijagram plana cijevi određuje vanjski promjer i debljinu stijenke pripadajućeg NPS-a i plana.
Faktor stijenke, koji je omjer između vanjskog promjera i debljine stijenke, još je jedan važan faktor za koljena. Korištenje tankostijenih materijala (jednakih ili manjih od 18 ga.) može zahtijevati veću potporu na luku savijanja kako bi se spriječilo nabiranje ili slijeganje. U ovom slučaju, kvalitetno savijanje zahtijevat će trnove i druge alate.
Drugi važan element je zavoj D, promjer cijevi u odnosu na radijus zavoja, često nazivan radijusom zavoja, mnogo puta većim od vrijednosti D. Na primjer, 2D radijus zavoja je cijev vanjskog promjera 3 inča (7,6 cm) i iznosi 6 inča (15,2 cm). Što je veći D zavoja, lakše je oblikovati zavoj. A što je niži koeficijent stijenke, lakše ga je saviti. Ova korelacija između faktora stijenke i D zavoja pomaže u određivanju što je potrebno za početak projekta savijanja cijevi.
Slika 1. Za izračun postotka ovalnosti, razliku između maksimalne i minimalne optičke vrijednosti podijelite s nominalnom optičkom vrijednošću.
Neke specifikacije projekta zahtijevaju tanje cijevi kako bi se upravljalo troškovima materijala. Međutim, tanje stijenke mogu zahtijevati više vremena proizvodnje kako bi se održao oblik i konzistencija cijevi na zavojima i uklonila mogućnost nabiranja. U nekim slučajevima, ovi povećani troškovi rada nadmašuju uštedu materijala.
Kada se cijev savija, može izgubiti 100% svog okruglog oblika u blizini i oko savijanja. To odstupanje naziva se ovalnost i definirano je kao razlika između najveće i najmanje dimenzije vanjskog promjera cijevi.
Na primjer, cijev vanjskog promjera 2″ može nakon savijanja imati duljinu do 1,975″. Ova razlika od 0,025 inča je faktor ovalnosti, koji mora biti unutar prihvatljivih tolerancija (vidi sliku 1). Ovisno o krajnjoj namjeni dijela, tolerancija ovalnosti može biti između 1,5% i 8%.
Glavni čimbenici koji utječu na ovalnost su koljeno D i debljina stijenke. Savijanje malih radijusa u tankostijenim materijalima može biti teško kako bi se ovalnost održala unutar tolerancije, ali je moguće.
Ovalnost se kontrolira postavljanjem trna unutar cijevi ili cijevi tijekom savijanja ili, u nekim specifikacijama dijelova, korištenjem (DOM) cijevi nacrtanih na trnu od samog početka. (DOM cijevi imaju vrlo uske tolerancije unutarnjeg i vanjskog promjera.) Što je niža tolerancija ovalnosti, to je potrebno više alata i potencijalnog vremena proizvodnje.
Operacije savijanja cijevi koriste specijaliziranu opremu za inspekciju kako bi se provjerilo da oblikovani dijelovi zadovoljavaju specifikacije i tolerancije (vidi sliku 2). Sve potrebne prilagodbe mogu se prenijeti na CNC stroj prema potrebi.
Valjanje. Idealno za izradu zavoja velikog radijusa, savijanje valjkom uključuje provlačenje cijevi ili cijevi kroz tri valjka u trokutastoj konfiguraciji (vidi sliku 3). Dva vanjska valjka, obično fiksna, podupiru donji dio materijala, dok unutarnji podesivi valjak pritišće vrh materijala.
Savijanje tlačenjem. U ovoj prilično jednostavnoj metodi, matrica za savijanje ostaje nepomična dok protu-matrica savija ili komprimira materijal oko pričvršćivača. Ova metoda ne koristi trn i zahtijeva precizno usklađivanje između matrice za savijanje i željenog radijusa savijanja (vidi sliku 4).
Uvijanje i savijanje. Jedan od najčešćih oblika savijanja cijevi je rotacijsko istezanje (također poznato kao savijanje trnom), koje koristi matrice za savijanje i tlačne alate i trnove. Trnovi su metalni umetci ili jezgre šipke koje podupiru cijev ili tubu kada se savija. Korištenje trna sprječava urušavanje, spljoštavanje ili nabiranje cijevi tijekom savijanja, čime se održava i štiti oblik cijevi (vidi sliku 5).
Ova disciplina uključuje savijanje s više radijusa za složene dijelove koji zahtijevaju dva ili više radijusa središnje linije. Savijanje s više radijusa također je izvrsno za dijelove s velikim radijusima središnje linije (tvrdi alati možda nisu opcija) ili složene dijelove koji se moraju oblikovati u jednom punom ciklusu.
Slika 2. Specijalizirana oprema pruža dijagnostiku u stvarnom vremenu kako bi pomogla operaterima da potvrde specifikacije dijelova ili riješe sve potrebne ispravke tijekom proizvodnje.
Za izvođenje ove vrste savijanja, rotacijski savijač opremljen je s dva ili više setova alata, po jednim za svaki željeni radijus. Prilagođene postavke na dvostrukoj preši za savijanje - jedna za savijanje udesno, a druga za savijanje ulijevo - mogu osigurati i male i velike radijuse na istom dijelu. Prijelaz između lijevog i desnog koljena može se ponavljati onoliko puta koliko je potrebno, što omogućuje potpuno oblikovanje složenih oblika bez uklanjanja cijevi ili uključivanja bilo kojeg drugog stroja (vidi sliku 6).
Za početak, tehničar postavlja stroj prema geometriji cijevi navedenoj u listu s podacima o savijanju ili proizvodnom ispisu, unoseći ili prenoseći koordinate s ispisa zajedno s podacima o duljini, rotaciji i kutu. Zatim slijedi simulacija savijanja kako bi se osiguralo da cijev može proći pored stroja i alata tijekom ciklusa savijanja. Ako simulacija pokaže sudar ili interferenciju, operater prema potrebi prilagođava stroj.
Iako je ova metoda obično potrebna za dijelove izrađene od čelika ili nehrđajućeg čelika, može se prilagoditi većini industrijskih metala, debljina stijenki i duljina.
Slobodno savijanje. Zanimljivija metoda, slobodno savijanje, koristi matricu iste veličine kao i cijev koja se savija (vidi sliku 7). Ova tehnika je izvrsna za kutne ili višeradijusne savijanja veće od 180 stupnjeva s nekoliko ravnih segmenata između svakog savijanja (tradicionalna rotacijska rastezljiva savijanja zahtijevaju nekoliko ravnih segmenata koje alat može uhvatiti). Slobodno savijanje ne zahtijeva stezanje, pa eliminira svaku mogućnost označavanja cijevi.
Tankostijene cijevi - često korištene u strojevima za hranu i piće, komponentama namještaja i medicinskoj ili zdravstvenoj opremi - idealne su za slobodno savijanje. Suprotno tome, dijelovi s debljim stijenkama možda neće biti održivi kandidati.
Za većinu projekata savijanja cijevi potrebni su alati. Kod rotacijskog savijanja rastezanjem, tri najvažnija alata su matrice za savijanje, matrice za pritisak i matrice za stezanje. Ovisno o radijusu savijanja i debljini stijenke, za postizanje prihvatljivih savijanja mogu biti potrebni i trn i brisač. Dijelovi s više savijanja zahtijevaju steznu čahuru koja hvata i nježno zatvara vanjsku stranu cijevi, okreće se po potrebi i pomiče cijev do sljedećeg savijanja.
Srž procesa je savijanje matrice kako bi se formirao radijus središnje linije dijela. Konkavni kanal matrice prilagođava se vanjskom promjeru cijevi i pomaže u držanju materijala dok se savija. Istovremeno, tlačna matrica drži i stabilizira cijev dok se namotava oko matrice za savijanje. Stezna matrica djeluje zajedno s prešanom matricom kako bi držala cijev uz ravni segment matrice za savijanje dok se pomiče. Pri kraju matrice za savijanje, koristite račicu kada je potrebno zagladiti površinu materijala, poduprijeti stijenke cijevi i spriječiti nabiranje i savijanje.
Trnovi, umetci od brončane legure ili kromanog čelika za podupiranje cijevi, sprječavanje urušavanja ili savijanja cijevi i smanjenje ovalnosti. Najčešći tip je kuglasti trn. Idealan za savijanje s više radijusa i za obradke sa standardnom debljinom stijenke, kuglasti trn se koristi zajedno s brisačem, fiksatorom i tlačnom matricom; zajedno povećavaju tlak potreban za držanje, stabilizaciju i zaglađivanje savijanja. Trn čepa je puna šipka za koljena velikog radijusa u cijevima s debelim stijenkama koje ne zahtijevaju brisače. Oblikovni trnovi su pune šipke sa savijenim (ili oblikovanim) krajevima koje se koriste za podupiranje unutrašnjosti cijevi s debljim stijenkama ili cijevi savijenih na prosječni radijus. Osim toga, projekti koji zahtijevaju kvadratne ili pravokutne cijevi zahtijevaju specijalizirane trnove.
Precizno savijanje zahtijeva odgovarajući alat i podešavanje. Većina tvrtki za savijanje cijevi ima alate na zalihi. Ako nisu dostupni, alati se moraju nabaviti kako bi se prilagodili određenom radijusu savijanja.
Početna naknada za izradu matrice za savijanje može uvelike varirati. Ova jednokratna naknada pokriva materijale i vrijeme proizvodnje potrebno za izradu potrebnih alata, koji se obično koriste za sljedeće projekte. Ako je dizajn dijela fleksibilan u smislu radijusa savijanja, razvojni inženjeri proizvoda mogu prilagoditi svoje specifikacije kako bi iskoristili postojeće alate za savijanje dobavljača (umjesto korištenja novih alata). To pomaže u upravljanju troškovima i skraćivanju rokova isporuke.
Slika 3. Idealno za izradu savijanja velikog radijusa, savijanje valjanjem u cijev ili cijev s tri valjka u trokutastoj konfiguraciji.
Određene rupe, utori ili druge značajke na ili blizu savijanja dodaju pomoćnu operaciju poslu, budući da se lasersko rezanje mora obaviti nakon što je cijev savijena. Tolerancije također utječu na cijenu. Vrlo zahtjevni poslovi mogu zahtijevati dodatne trnove ili matrice, što može povećati vrijeme postavljanja.
Proizvođači moraju uzeti u obzir mnoge varijable prilikom nabave prilagođenih koljena ili zavoja. Čimbenici poput alata, materijala, količine i rada igraju ulogu.
Iako su se tehnike i metode savijanja cijevi tijekom godina unaprijedile, mnoge osnove savijanja cijevi ostale su iste. Razumijevanje osnova i konzultacije s iskusnim dobavljačem pomoći će vam da postignete najbolje rezultate.
FABRICATOR je vodeći sjevernoamerički časopis za industriju oblikovanja i izrade metala. Časopis nudi vijesti, tehničke članke i studije slučaja koje omogućuju proizvođačima da učinkovitije obavljaju svoj posao. FABRICATOR služi industriji od 1970. godine.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju časopisa The FABRICATOR, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje časopisa The Tube & Pipe Journal sada je u potpunosti dostupno, omogućujući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Iskoristite puni pristup digitalnom izdanju časopisa STAMPING, koji pruža najnovija tehnološka dostignuća, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište štancanja metala.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju časopisa The Fabricator en Español, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.