Proses pembengkokan mandrel memulai siklusnya. Mandrel dimasukkan ke dalam diameter dalam tabung. Cetakan pembengkokan (kiri) menentukan jari-jari. Cetakan penjepit (kanan) memandu tabung di sekitar cetakan pembengkokan untuk menentukan sudut.
Di berbagai industri, kebutuhan akan pembengkokan pipa yang kompleks terus berlanjut tanpa henti. Baik itu komponen struktural, peralatan medis portabel, rangka untuk ATV atau kendaraan utilitas, atau bahkan palang pengaman logam di kamar mandi, setiap proyek berbeda.
Mencapai hasil yang diinginkan membutuhkan peralatan yang baik dan terutama keahlian yang tepat. Seperti disiplin manufaktur lainnya, pembengkokan pipa yang efisien dimulai dengan vitalitas inti, konsep fundamental yang mendasari setiap proyek.
Beberapa faktor penting membantu menentukan cakupan proyek pipa atau pembengkokan pipa. Faktor-faktor seperti jenis material, penggunaan akhir, dan perkiraan penggunaan tahunan secara langsung memengaruhi proses manufaktur, biaya yang terlibat, dan waktu tunggu pengiriman.
Inti penting pertama adalah derajat kelengkungan (DOB), atau sudut yang dibentuk oleh tekukan. Selanjutnya adalah Jari-jari Garis Tengah (CLR), yang membentang sepanjang garis tengah pipa atau tabung yang akan dibengkokkan. Biasanya, CLR terkecil yang dapat dicapai adalah dua kali diameter pipa atau tabung. Gandakan CLR untuk menghitung Diameter Garis Tengah (CLD), yaitu jarak dari sumbu garis tengah pipa atau tabung melalui garis tengah lainnya dari tekukan balik 180 derajat.
Diameter dalam (ID) diukur pada titik terlebar dari bukaan di dalam pipa atau tabung. Diameter luar (OD) diukur pada area terlebar dari pipa atau tabung, termasuk dindingnya. Terakhir, ketebalan dinding nominal diukur antara permukaan luar dan dalam pipa atau tabung.
Toleransi standar industri untuk sudut tekukan adalah ±1 derajat. Setiap perusahaan memiliki standar internal yang mungkin didasarkan pada peralatan yang digunakan serta pengalaman dan pengetahuan operator mesin.
Tabung diukur dan diberi harga berdasarkan diameter luar dan ukuran (yaitu ketebalan dinding). Ukuran umum meliputi 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, dan 20. Semakin rendah ukuran, semakin tebal dindingnya: tabung 10-ga. memiliki ketebalan dinding 0,134 inci, dan tabung 20-ga. memiliki ketebalan dinding 0,035 inci. Tabung OD 1½” dan 0,035″ disebut “1½-in” pada gambar bagian. Tabung 20-ga.
Pipa ditentukan oleh ukuran pipa nominal (NPS), angka tanpa dimensi yang menggambarkan diameter (dalam inci), dan tabel ketebalan dinding (atau Sch.). Pipa tersedia dalam berbagai ketebalan dinding, tergantung pada penggunaannya. Jadwal populer meliputi Sch. 5, 10, 40, dan 80.
Pipa berdiameter luar (OD) 1,66 inci dan ketebalan dinding (NPS) 0,140 inci tertera pada gambar bagian, diikuti oleh jadwal – dalam hal ini, “1¼”.Shi.40 tubes.” Bagan rencana pipa menentukan diameter luar dan ketebalan dinding dari NPS dan rencana terkait.
Faktor dinding, yaitu rasio antara diameter luar dan ketebalan dinding, adalah faktor penting lainnya untuk siku pipa. Penggunaan material berdinding tipis (sama dengan atau di bawah 18 ga.) mungkin memerlukan lebih banyak penyangga pada lengkungan tekukan untuk mencegah kerutan atau penurunan. Dalam hal ini, pembengkokan berkualitas akan membutuhkan mandrel dan alat-alat lainnya.
Elemen penting lainnya adalah diameter tekukan D, yaitu diameter pipa dalam kaitannya dengan jari-jari tekukan, yang sering disebut sebagai jari-jari tekukan yang nilainya berkali-kali lebih besar daripada nilai D. Misalnya, jari-jari tekukan 2D untuk pipa berdiameter luar 3 inci adalah 6 inci. Semakin tinggi nilai D pada tekukan, semakin mudah untuk membentuk tekukan. Dan semakin rendah koefisien dinding, semakin mudah untuk menekuknya. Korelasi antara Faktor Dinding dan Diameter Tekukan D ini membantu menentukan apa yang dibutuhkan untuk memulai proyek pembengkokan pipa.
Gambar 1. Untuk menghitung persentase ovalitas, bagi selisih antara OD maksimum dan minimum dengan OD nominal.
Beberapa spesifikasi proyek mensyaratkan penggunaan pipa atau tabung yang lebih tipis untuk menghemat biaya material. Namun, dinding yang lebih tipis mungkin memerlukan waktu produksi lebih lama untuk mempertahankan bentuk dan konsistensi tabung pada tikungan dan menghilangkan kemungkinan kerutan. Dalam beberapa kasus, peningkatan biaya tenaga kerja ini melebihi penghematan material.
Ketika pipa bengkok, pipa tersebut dapat kehilangan 100% bentuk bulatnya di dekat dan di sekitar lekukan. Penyimpangan ini disebut ovalitas dan didefinisikan sebagai perbedaan antara dimensi terbesar dan terkecil dari diameter luar pipa.
Sebagai contoh, tabung dengan diameter luar 2 inci dapat berukuran hingga 1,975 inci setelah dibengkokkan. Perbedaan 0,025 inci ini adalah faktor ovalitas, yang harus berada dalam toleransi yang dapat diterima (lihat Gambar 1). Tergantung pada penggunaan akhir bagian tersebut, toleransi untuk ovalitas dapat berkisar antara 1,5% hingga 8%.
Faktor utama yang memengaruhi ovalitas adalah sudut siku D dan ketebalan dinding. Membengkokkan radius kecil pada material berdinding tipis dapat menjadi sulit untuk menjaga ovalitas tetap dalam batas toleransi, tetapi hal itu dapat dilakukan.
Ovalitas dikendalikan dengan menempatkan mandrel di dalam tabung atau pipa selama pembengkokan, atau dalam beberapa spesifikasi bagian, menggunakan tabung (DOM) yang ditarik pada mandrel sejak awal. (Tabung DOM memiliki toleransi ID dan OD yang sangat ketat.) Semakin rendah toleransi ovalitas, semakin banyak perkakas dan potensi waktu produksi yang dibutuhkan.
Operasi pembengkokan pipa menggunakan peralatan inspeksi khusus untuk memverifikasi bahwa bagian yang dibentuk memenuhi spesifikasi dan toleransi (lihat Gambar 2). Penyesuaian yang diperlukan dapat ditransfer ke mesin CNC sesuai kebutuhan.
Pembengkokan dengan rol. Ideal untuk menghasilkan tikungan dengan radius besar, pembengkokan dengan rol melibatkan pemberian pipa atau tabung melalui tiga rol dalam konfigurasi segitiga (lihat Gambar 3). Dua rol luar, biasanya tetap, menopang bagian bawah material, sementara rol dalam yang dapat disesuaikan menekan bagian atas material.
Pembengkokan kompresi. Dalam metode yang cukup sederhana ini, cetakan pembengkokan tetap diam sementara cetakan lawan membengkokkan atau mengompres material di sekitar perlengkapan. Metode ini tidak menggunakan mandrel dan membutuhkan kecocokan yang tepat antara cetakan pembengkokan dan radius pembengkokan yang diinginkan (lihat Gambar 4).
Memutar dan membengkokkan. Salah satu bentuk pembengkokan pipa yang paling umum adalah pembengkokan peregangan rotasional (juga dikenal sebagai pembengkokan mandrel), yang menggunakan cetakan pembengkokan dan tekanan serta mandrel. Mandrel adalah sisipan atau inti batang logam yang menopang pipa atau tabung saat dibengkokkan. Penggunaan mandrel mencegah pipa runtuh, pipih, atau berkerut selama pembengkokan, sehingga mempertahankan dan melindungi bentuk pipa (lihat Gambar 5).
Disiplin ini mencakup pembengkokan multi-radius untuk bagian-bagian kompleks yang membutuhkan dua atau lebih radius garis tengah. Pembengkokan multi-radius juga sangat cocok untuk bagian-bagian dengan radius garis tengah yang besar (perkakas keras mungkin bukan pilihan) atau bagian-bagian kompleks yang perlu dibentuk dalam satu siklus penuh.
Gambar 2. Peralatan khusus menyediakan diagnostik waktu nyata untuk membantu operator memastikan spesifikasi suku cadang atau mengatasi koreksi yang diperlukan selama produksi.
Untuk melakukan pembengkokan jenis ini, mesin pembengkok putar dilengkapi dengan dua atau lebih set alat, satu untuk setiap radius yang diinginkan. Pengaturan khusus pada mesin press brake kepala ganda – satu untuk pembengkokan ke kanan dan yang lainnya untuk pembengkokan ke kiri – dapat menghasilkan radius kecil dan besar pada bagian yang sama. Transisi antara siku kiri dan kanan dapat diulang sebanyak yang diperlukan, memungkinkan bentuk kompleks dibentuk sepenuhnya tanpa melepas tabung atau melibatkan mesin lain (lihat Gambar 6).
Untuk memulai, teknisi mengatur mesin sesuai dengan geometri tabung yang tercantum dalam lembar data tekukan atau cetakan produksi, memasukkan atau mengunggah koordinat dari cetakan beserta data panjang, rotasi, dan sudut. Selanjutnya dilakukan simulasi tekukan untuk memastikan tabung dapat melewati mesin dan peralatan selama siklus tekukan. Jika simulasi menunjukkan tabrakan atau gangguan, operator menyesuaikan mesin sesuai kebutuhan.
Meskipun metode ini biasanya diperlukan untuk komponen yang terbuat dari baja atau baja tahan karat, sebagian besar logam industri, ketebalan dinding, dan panjang dapat ditangani.
Pembengkokan bebas. Metode yang lebih menarik, pembengkokan bebas menggunakan cetakan yang ukurannya sama dengan pipa atau tabung yang akan dibengkokkan (lihat Gambar 7). Teknik ini sangat bagus untuk pembengkokan sudut atau multi-radius yang lebih besar dari 180 derajat dengan sedikit segmen lurus di antara setiap pembengkokan (pembengkokan peregangan rotasional tradisional memerlukan beberapa segmen lurus agar alat dapat mencengkeram). Pembengkokan bebas tidak memerlukan penjepitan, sehingga menghilangkan kemungkinan adanya bekas pada tabung atau pipa.
Tabung berdinding tipis—yang sering digunakan dalam mesin makanan dan minuman, komponen furnitur, dan peralatan medis atau perawatan kesehatan—sangat ideal untuk ditekuk bebas. Sebaliknya, bagian dengan dinding yang lebih tebal mungkin bukan kandidat yang tepat.
Sebagian besar proyek pembengkokan pipa membutuhkan alat. Dalam pembengkokan regangan putar, tiga alat terpenting adalah cetakan pembengkokan, cetakan tekanan, dan cetakan penjepit. Tergantung pada radius tekukan dan ketebalan dinding, mandrel dan cetakan penyeka mungkin juga diperlukan untuk menghasilkan tekukan yang dapat diterima. Bagian dengan banyak tekukan membutuhkan penjepit yang mencengkeram dan menutup perlahan ke bagian luar tabung, berputar sesuai kebutuhan, dan menggerakkan tabung ke tekukan berikutnya.
Inti dari proses ini adalah membengkokkan cetakan untuk membentuk radius garis tengah bagian tersebut. Cetakan saluran cekung sesuai dengan diameter luar tabung dan membantu menahan material saat dibengkokkan. Pada saat yang sama, cetakan penekan menahan dan menstabilkan tabung saat dililitkan di sekitar cetakan pembengkokan. Cetakan penjepit bekerja bersamaan dengan cetakan penekan untuk menahan tabung terhadap segmen lurus cetakan pembengkokan saat bergerak. Di dekat ujung cetakan pembengkokan, gunakan cetakan pengikis (doctor die) bila perlu untuk menghaluskan permukaan material, menopang dinding tabung, dan mencegah kerutan dan pita.
Mandrel, yaitu sisipan paduan perunggu atau baja krom untuk menopang pipa atau tabung, mencegah tabung runtuh atau bengkok, dan meminimalkan ovalitas. Jenis yang paling umum adalah mandrel bola. Ideal untuk tikungan multi-radius dan untuk benda kerja dengan ketebalan dinding standar, mandrel bola digunakan bersamaan dengan wiper, fixture, dan cetakan tekanan; bersama-sama mereka meningkatkan tekanan yang dibutuhkan untuk menahan, menstabilkan, dan menghaluskan tikungan. Mandrel sumbat adalah batang padat untuk siku radius besar pada pipa berdinding tebal yang tidak memerlukan wiper. Mandrel pembentuk adalah batang padat dengan ujung yang bengkok (atau dibentuk) yang digunakan untuk menopang bagian dalam tabung berdinding lebih tebal atau tabung yang dibengkokkan ke radius rata-rata. Selain itu, proyek yang membutuhkan tabung persegi atau persegi panjang memerlukan mandrel khusus.
Pembengkokan yang akurat membutuhkan peralatan dan pengaturan yang tepat. Sebagian besar perusahaan pembengkokan pipa memiliki peralatan yang tersedia. Jika tidak tersedia, peralatan harus dicari untuk mengakomodasi radius pembengkokan tertentu.
Biaya awal untuk membuat cetakan pembengkokan dapat sangat bervariasi. Biaya sekali bayar ini mencakup bahan dan waktu produksi yang dibutuhkan untuk membuat alat yang diperlukan, yang biasanya digunakan untuk proyek-proyek selanjutnya. Jika desain bagian tersebut fleksibel dalam hal radius pembengkokan, pengembang produk dapat menyesuaikan spesifikasi mereka untuk memanfaatkan peralatan pembengkokan yang sudah ada dari pemasok (daripada menggunakan peralatan baru). Hal ini membantu mengelola biaya dan mempersingkat waktu tunggu.
Gambar 3. Ideal untuk produksi tekukan radius besar, pembengkokan rol untuk membentuk tabung atau tabung dengan tiga rol dalam konfigurasi segitiga.
Lubang, celah, atau fitur lain yang ditentukan pada atau di dekat lekukan menambah operasi tambahan pada pekerjaan, karena pemotongan laser harus dilakukan setelah tabung dibengkokkan. Toleransi juga memengaruhi biaya. Pekerjaan yang sangat menuntut mungkin memerlukan mandrel atau cetakan tambahan, yang dapat meningkatkan waktu penyiapan.
Ada banyak variabel yang perlu dipertimbangkan oleh produsen saat memesan siku atau belokan pipa sesuai pesanan. Faktor-faktor seperti peralatan, material, kuantitas, dan tenaga kerja semuanya berperan.
Meskipun teknik dan metode pembengkokan pipa telah berkembang selama bertahun-tahun, banyak prinsip dasar pembengkokan pipa tetap sama. Memahami prinsip-prinsip dasar dan berkonsultasi dengan pemasok yang berpengalaman akan membantu Anda mendapatkan hasil terbaik.
FABRICATOR adalah majalah industri pembentukan dan fabrikasi logam terkemuka di Amerika Utara. Majalah ini menyediakan berita, artikel teknis, dan studi kasus yang memungkinkan para produsen untuk melakukan pekerjaan mereka dengan lebih efisien. FABRICATOR telah melayani industri ini sejak tahun 1970.
Kini dengan akses penuh ke edisi digital The FABRICATOR, Anda dapat dengan mudah mengakses sumber daya industri yang berharga.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal kini sepenuhnya dapat diakses, memberikan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Nikmati akses penuh ke edisi digital STAMPING Journal, yang menyediakan perkembangan teknologi terkini, praktik terbaik, dan berita industri untuk pasar pencetakan logam.
Kini dengan akses penuh ke edisi digital The Fabricator en Español, Anda dapat dengan mudah mengakses sumber daya industri yang berharga.