פעולת כיפוף המנדריל מתחילה את מחזורה. המנדריל מוכנס לקוטר הפנימי של הצינור. תבנית הכיפוף (משמאל) קובעת את הרדיוס. תבנית ההידוק (מימין) מנחה את הצינור סביב תבנית הכיפוף כדי לקבוע את הזווית.
בתעשיות השונות, הצורך בכיפוף צינורות מורכב ממשיך ללא הפוגה. בין אם מדובר ברכיבים מבניים, ציוד רפואי נייד, מסגרות לרכבי שטח או כלי רכב ציבוריים, או אפילו מוטות בטיחות ממתכת בחדרי אמבטיה, כל פרויקט שונה.
השגת התוצאות הרצויות דורשת ציוד טוב ובעיקר את המומחיות הנכונה. כמו כל תחום ייצור אחר, כיפוף צינורות יעיל מתחיל בחיוניות הליבה, המושגים הבסיסיים העומדים בבסיס כל פרויקט.
חלק מחיוניות הליבה מסייעת לקבוע את היקף פרויקט הצינור או כיפוף הצינורות. גורמים כגון סוג החומר, השימוש הסופי והשימוש השנתי המשוער משפיעים ישירות על תהליך הייצור, העלויות הכרוכות בכך וזמני האספקה.
הליבה הקריטית הראשונה היא דרגת העקמומיות (DOB), או הזווית הנוצרת על ידי הכיפוף. הבא בתור הוא רדיוס קו המרכז (CLR), העובר לאורך קו המרכז של הצינור או הצינור המיועד לכיפוף. בדרך כלל, קוטר קו המרכז ההדוק ביותר שניתן להשיג הוא כפול מקוטר הצינור או הצינור. הכפל את קוטר קו המרכז (CLD) כדי לחשב את קוטר קו המרכז (CLD), שהוא המרחק מציר קו המרכז של הצינור או הצינור דרך קו מרכז אחר של כיפוף חזרה של 180 מעלות.
הקוטר הפנימי (ID) נמדד בנקודה הרחבה ביותר של הפתח בתוך הצינור או הצינור. הקוטר החיצוני (OD) נמדד על פני השטח הרחב ביותר של צינור או צינור, כולל הדופן. לבסוף, עובי הדופן הנומינלי נמדד בין המשטחים החיצוניים והפנימיים של הצינור או הצינור.
הסבולת הסטנדרטית בתעשייה לזווית כיפוף היא ±1 מעלות. לכל חברה יש תקן פנימי שעשוי להתבסס על הציוד בו נעשה שימוש ועל הניסיון והידע של מפעיל המכונה.
הצינורות נמדדים ומצוטטים לפי הקוטר החיצוני שלהם ועובי הדופן (כלומר, עובי הדופן). מדידות נפוצות כוללות 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 ו-20. ככל שהמדד נמוך יותר, כך הדופן עבה יותר: 10-ga. לצינור דופן של 0.134 אינץ' ו-20-ga. לצינור דופן של 0.035 אינץ'. קוטר חיצוני של צינורות 1½ אינץ' ו-0.035 אינץ'. הדופן נקראת "1½-in" בחלק המודפס. צינור 20-ga.
צינור מוגדר על ידי גודל צינור נומינלי (NPS), מספר חסר ממדים המתאר את הקוטר (באינצ'ים), וטבלת עובי דופן (או Sch.). צינורות מגיעים במגוון עובי דופן, בהתאם לשימושם. לוחות זמנים פופולריים כוללים Sch.5, 10, 40 ו-80.
צינור בקוטר OD 1.66 אינץ' וקוטר OD 0.140 אינץ' NPS סימנו את הדופן בשרטוט החלקים, ולאחר מכן את הלוח זמנים - במקרה זה, צינורות "1¼".Shi.40". תרשים תוכנית הצינורות מציין את הקוטר החיצוני ועובי הדופן של ה-NPS והתוכנית הקשורים.
גורם הדופן, שהוא היחס בין הקוטר החיצוני לעובי הדופן, הוא גורם חשוב נוסף עבור מרפקים. שימוש בחומרים בעלי דופן דקה (שווה או פחות מ-18 גרם) עשוי לדרוש תמיכה רבה יותר בקשת הכיפוף כדי למנוע קמטים או שפל. במקרה זה, כיפוף איכותי ידרוש מדרים וכלים אחרים.
אלמנט חשוב נוסף הוא כיפוף D, קוטר הצינור ביחס לרדיוס הכיפוף, המכונה לעתים קרובות רדיוס כיפוף הגדול פי כמה מערך D. לדוגמה, רדיוס כיפוף דו-ממדי הוא שקוטר חיצוני של צינור של 3 אינץ' הוא 6 אינץ'. ככל ש-D של הכיפוף גבוה יותר, כך קל יותר ליצור את הכיפוף. וככל שמקדם הדופן נמוך יותר, כך קל יותר לכופף אותו. מתאם זה בין גורם הדופן לכיפוף D מסייע לקבוע מה נדרש כדי להתחיל פרויקט כיפוף צינור.
איור 1. כדי לחשב את אחוז הסגלגלות, חלקו את ההפרש בין ה-OD המקסימלי למינימלי ב-OD הנומינלי.
חלק ממפרטי הפרויקט דורשים צינורות או צנרת דקים יותר כדי לנהל את עלויות החומר. עם זאת, דפנות דקות יותר עשויות לדרוש זמן ייצור רב יותר כדי לשמור על צורת הצינור ועקביותו בכיפופים ולבטל את הסיכוי לקמטים. במקרים מסוימים, עלויות עבודה מוגברות אלו עולות על החיסכון בחומרים.
כאשר הצינור מתכופף, הוא יכול לאבד 100% מצורתו העגולה ליד וסביב הכיפוף. סטייה זו נקראת סגלגלות ומוגדרת כהפרש בין הממדים הגדולים ביותר והקטנים ביותר של הקוטר החיצוני של הצינור.
לדוגמה, צינור בקוטר חיצוני של 2 אינץ' יכול להגיע ל-1.975 אינץ' לאחר כיפוף. הפרש זה של 0.025 אינץ' הוא גורם הסגלגלות, אשר חייב להיות בטווח הסבילות המקובלות (ראה איור 1). בהתאם לשימוש הסופי של החלק, הסבילות לסגלגלות יכולה להיות בין 1.5% ל-8%.
הגורמים העיקריים המשפיעים על האובליות הם D המרפק ועובי הדופן. כיפוף רדיוסים קטנים בחומרים בעלי דופן דקה יכול להיות קשה לשמור על האובליות במסגרת הסבילות, אך זה אפשרי.
נשלטת על הסגלגלות על ידי הנחת המנדריל בתוך הצינור במהלך הכיפוף, או במפרטי חלקים מסוימים, באמצעות צינורות (DOM) המצוירים על המנדריל מההתחלה. (לצינורות DOM סבילות פנימית וחיצונית צמודות מאוד). ככל שסבילות הסגלגלות נמוכה יותר, כך נדרשים יותר כלים וזמן ייצור פוטנציאלי.
פעולות כיפוף צינורות משתמשות בציוד בדיקה מיוחד כדי לוודא שהחלקים המעוצבים עומדים במפרטים ובסבולות (ראה איור 2). ניתן להעביר את כל ההתאמות הנדרשות למכונת ה-CNC לפי הצורך.
גליל. כיפוף גלילים, אידיאלי לייצור כיפופים ברדיוס גדול, כרוך בהזנת הצינור או הצינורות דרך שלושה גלילים בתצורה משולשת (ראה איור 3). שני הגלילים החיצוניים, שבדרך כלל קבועים, תומכים בתחתית החומר, בעוד שהגליל הפנימי המתכוונן לוחץ על החלק העליון של החומר.
כיפוף דחיסה. בשיטה פשוטה למדי זו, תבנית הכיפוף נשארת נייחת בעוד שהתבנית הנגדית מכופפת או דוחסת את החומר סביב המתקן. שיטה זו אינה משתמשת במנדריל ודורשת התאמה מדויקת בין תבנית הכיפוף לרדיוס הכיפוף הרצוי (ראה איור 4).
פיתול וכיפוף. אחת הצורות הנפוצות ביותר של כיפוף צינורות היא כיפוף מתיחה סיבובי (הידוע גם בשם כיפוף מנדרל), המשתמש במתות כיפוף ולחץ ומנדרלים. מנדרלים הם מוסיפים או ליבות מוט מתכת התומכים בצינור או בצינור כאשר הם כפופים. השימוש במנדרל מונע מהצינור להתמוטט, להתשטח או להתקמט במהלך הכיפוף, ובכך שומר ומגן על צורת הצינור (ראה איור 5).
תחום זה כולל כיפוף רב-רדיוסי עבור חלקים מורכבים הדורשים שני רדיוסי קו מרכז או יותר. כיפוף רב-רדיוסי מצוין גם עבור חלקים בעלי רדיוסי קו מרכז גדולים (כלי עבודה קשים עשויים לא להיות אופציה) או חלקים מורכבים שיש לעצב במחזור מלא אחד.
איור 2. ציוד מיוחד מספק אבחון בזמן אמת כדי לסייע למפעילים לאשר את מפרטי החלקים או לטפל בכל התיקונים הנדרשים במהלך הייצור.
כדי לבצע סוג זה של כיפוף, מכופף משיכה סיבובי מסופק עם שני סטים או יותר של כלים, אחד לכל רדיוס רצוי. הגדרות מותאמות אישית על בלם לחץ כפול - אחד לכיפוף ימינה והשני לכיפוף שמאלה - יכולות לספק רדיוסים קטנים וגדולים כאחד על אותו חלק. ניתן לחזור על המעבר בין מרפקים שמאליים וימניים כמה פעמים שצריך, מה שמאפשר ליצור צורות מורכבות במלואן מבלי להסיר את הצינור או לערב מכונות אחרות (ראה איור 6).
כדי להתחיל, הטכנאי מגדיר את המכונה בהתאם לגיאומטריית הצינור המפורטת בגיליון נתוני הכיפוף או בהדפס הייצור, תוך הזנת או העלאת הקואורדינטות מההדפס יחד עם נתוני אורך, סיבוב וזווית. לאחר מכן מגיעה סימולציית הכיפוף כדי להבטיח שהצינור יוכל לפנות את המכונה והכלים במהלך מחזור הכיפוף. אם הסימולציה מראה התנגשות או הפרעה, המפעיל מתאים את המכונה לפי הצורך.
בעוד ששיטה זו נדרשת בדרך כלל עבור חלקים העשויים מפלדה או נירוסטה, ניתן להתאים את רוב המתכות התעשייתיות, עוביי הדופן והאורכים.
כיפוף חופשי. שיטה מעניינת יותר, כיפוף חופשי, משתמשת בתבנית בגודל זהה לצינור או צינור המכופפים (ראה איור 7). טכניקה זו מצוינת לכיפופים זוויתיים או בעלי רדיוסים מרובים הגדולים מ-180 מעלות עם מעט מקטעים ישרים בין כל כיפוף (כיפופי מתיחה סיבוביים מסורתיים דורשים כמה מקטעים ישרים כדי שהכלי יתפוס). כיפוף חופשי אינו דורש הידוק, ולכן הוא מבטל כל אפשרות לסימון צינורות או צינורות.
צינורות בעלי דופן דקה - המשמשים לעתים קרובות במכונות מזון ומשקאות, רכיבי ריהוט וציוד רפואי או שירותי בריאות - אידיאליים לכיפוף חופשי. לעומת זאת, חלקים בעלי דופן עבה יותר עשויים שלא להיות מועמדים ריאליים.
כלים נדרשים עבור רוב פרויקטי כיפוף הצינורות. בכיפוף מתיחה סיבובי, שלושת הכלים החשובים ביותר הם מתקני כיפוף, מתקני לחץ ומתקני הידוק. בהתאם לרדיוס הכיפוף ולעובי הדופן, ייתכן שיידרשו גם מתקפל ומוט מגב כדי להשיג כיפופים מקובלים. חלקים עם כיפופים מרובים דורשים קולט שאוחז ונסגר בעדינות לחלק החיצוני של הצינור, מסתובב לפי הצורך ומזיז את הצינור לכיפוף הבא.
לב התהליך הוא כיפוף התבנית ליצירת רדיוס קו האמצע של החלק. תבנית התעלה הקעורה של התבנית מתאימה לקוטר החיצוני של הצינור ועוזרת להחזיק את החומר בזמן שהוא מתכופף. במקביל, תבנית הלחץ מחזיקה ומייצבת את הצינור כשהוא מלופף סביב תבנית הכיפוף. תבנית ההידוק פועלת בשיתוף פעולה עם תבנית הלחיצה כדי להחזיק את הצינור כנגד הקטע הישר של תבנית הכיפוף בזמן שהוא נע. קרוב לקצה תבנית הכיפוף, השתמשו בתבנית רופא כאשר יש צורך להחליק את פני החומר, לתמוך בדפנות הצינור ולמנוע קמטים ורצועות.
מוטות, מסגסוגת ברונזה או מוסיפים מפלדה מצופה כרום לתמיכה בצינורות או צינורות, מניעת קריסה או כיפוף של צינורות, ומזעור סגלגלות. הסוג הנפוץ ביותר הוא מוט כדורי. אידיאלי לכיפופים מרובי רדיוסים ולחלקי עבודה עם עובי דופן סטנדרטי, מוט הכדורי משמש יחד עם המגב, המתקן ומשטח הלחץ; יחד הם מגבירים את הלחץ הדרוש להחזקה, ייצוב והחלקת הכיפוף. מוט התקע הוא מוט מוצק למרפקים בעלי רדיוס גדול בצינורות בעלי דופן עבה שאינם דורשים מגבים. מוטות עיצוב הם מוטות מוצקים עם קצוות כפופים (או מעוצבים) המשמשים לתמיכה בחלק הפנימי של צינורות בעלי דופן עבה או צינורות כפופים לרדיוס ממוצע. בנוסף, פרויקטים הדורשים צינורות מרובעים או מלבניים דורשים מוטות מיוחדים.
כיפוף מדויק דורש כלים והתקנה מתאימים. לרוב חברות כיפוף הצינורות יש כלים במלאי. אם אינם זמינים, יש לרכוש כלים שיתאימו לרדיוס הכיפוף הספציפי.
התשלום הראשוני ליצירת תבנית כיפוף יכול להשתנות במידה רבה. תשלום חד פעמי זה מכסה את החומרים וזמן הייצור הנדרשים ליצירת הכלים הנדרשים, המשמשים בדרך כלל לפרויקטים הבאים. אם עיצוב החלק גמיש מבחינת רדיוס הכיפוף, מפתחי מוצר יכולים להתאים את המפרטים שלהם כדי לנצל את כלי הכיפוף הקיימים של הספק (במקום להשתמש בכלים חדשים). זה עוזר לנהל עלויות ולקצר את זמני האספקה.
איור 3. אידיאלי לייצור כיפופים ברדיוס גדול, כיפוף גלילים ליצירת צינור או צינור עם שלושה גלילים בתצורה משולשת.
חורים, חריצים או מאפיינים אחרים שצוינו בכיפוף או בסמוך לו מוסיפים פעולה עזר לעבודה, מכיוון שיש לחתוך את הלייזר לאחר כיפוף הצינור. סבולות משפיעות גם על העלות. עבודות תובעניות מאוד עשויות לדרוש מוטות או תבניות נוספות, מה שיכול להאריך את זמן ההתקנה.
ישנם משתנים רבים שיצרנים צריכים לקחת בחשבון בעת ​​רכישת מרפקים או כיפופים בהתאמה אישית. גורמים כמו כלים, חומרים, כמות ועבודה - כולם משחקים תפקיד.
למרות שטכניקות ושיטות כיפוף צינורות התקדמו במהלך השנים, יסודות רבים של כיפוף צינורות נותרו זהים. הבנת היסודות והתייעצות עם ספק בעל ידע יעזרו לכם להשיג את התוצאות הטובות ביותר.
FABRICATOR הוא מגזין תעשיית עיצוב וייצור מתכות המוביל בצפון אמריקה. המגזין מספק חדשות, מאמרים טכניים ותולדות מקרים המאפשרים ליצרנים לבצע את עבודתם בצורה יעילה יותר. FABRICATOR משרתת את התעשייה מאז 1970.
כעת עם גישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The FABRICATOR, גישה נוחה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
המהדורה הדיגיטלית של כתב העת The Tube & Pipe Journal נגישה כעת במלואה, ומספקת גישה נוחה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
תיהנו מגישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של STAMPING Journal, המספקת את ההתקדמות הטכנולוגית, שיטות העבודה המומלצות וחדשות התעשייה האחרונות עבור שוק הטבעת המתכת.
כעת עם גישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The Fabricator בספרדית, גישה נוחה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.