맨드럴 굽힘 작업이 사이클을 시작합니다. 맨드럴은 튜브의 내경에 삽입됩니다. 굽힘 다이(왼쪽)는 반경을 결정합니다. 클램핑 다이(오른쪽)는 튜브를 굽힘 다이 주위로 안내하여 각도를 결정합니다.
산업 전반에 걸쳐 복잡한 튜브 굽힘 가공에 대한 필요성은 끊임없이 증가하고 있습니다. 구조적 구성 요소, 이동식 의료 장비, ATV나 유틸리티 차량의 프레임, 심지어 욕실의 금속 안전 막대에 이르기까지 모든 프로젝트는 서로 다릅니다.
원하는 결과를 얻으려면 좋은 장비와 특히 올바른 전문 지식이 필요합니다. 다른 제조 분야와 마찬가지로 효율적인 튜브 굽힘은 핵심 활력, 즉 모든 프로젝트의 기본 개념으로 시작됩니다.
일부 핵심 활력은 파이프 또는 파이프 굽힘 프로젝트의 범위를 결정하는 데 도움이 됩니다. 재료 유형, 최종 용도, 예상 연간 사용량과 같은 요소는 제조 공정, 관련 비용 및 납품 리드 타임에 직접적인 영향을 미칩니다.
첫 번째 중요한 핵심은 곡률(DOB), 즉 굽힘으로 인해 형성되는 각도입니다. 다음은 중심선 반경(CLR)으로, 굽힐 파이프나 튜브의 중심선을 따라 이어집니다. 일반적으로 가장 좁게 구현 가능한 CLR은 파이프나 튜브 직경의 두 배입니다. CLR을 두 배로 하면 중심선 직경(CLD)을 계산할 수 있습니다. CLD는 파이프나 파이프의 중심선 축에서 180도 복귀 굽힘의 다른 중심선을 통과하는 거리입니다.
내경(ID)은 파이프 또는 튜브 내부의 가장 넓은 지점에서 측정합니다. 외경(OD)은 벽을 포함하여 파이프 또는 튜브의 가장 넓은 영역에 걸쳐 측정합니다. 마지막으로 공칭 벽 두께는 파이프 또는 튜브의 바깥쪽 표면과 안쪽 표면 사이에서 측정합니다.
굽힘 각도에 대한 산업 표준 허용 오차는 ±1도입니다. 각 회사에는 사용된 장비와 기계 작업자의 경험 및 지식에 기반한 내부 표준이 있습니다.
튜브는 외부 직경과 게이지(즉, 벽 두께)에 따라 측정되고 견적이 나옵니다. 일반적인 게이지에는 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 20이 있습니다. 게이지가 낮을수록 벽이 두꺼워집니다. 10-게이지. 튜브의 벽은 0.134인치이고 20-게이지. 튜브의 벽은 0.035인치입니다. 1½” 및 0.035” OD 튜빙. 부품 인쇄에서는 벽을 "1½-in"이라고 합니다. 20-게이지. 튜브."
파이프는 공칭 파이프 크기(NPS), 직경을 나타내는 무차원 숫자(인치), 벽 두께 표(또는 Sch.)로 지정됩니다. 파이프는 용도에 따라 다양한 벽 두께로 제공됩니다. 널리 사용되는 Sch.5, 10, 40, 80 등이 있습니다.
1.66인치 파이프.OD 및 0.140인치.NPS는 부품 도면의 벽에 표시되고 그 뒤에 일정이 표시됩니다. 이 경우 "1¼".Shi.40 튜브." 파이프 평면도 차트에는 관련 NPS 및 평면의 외경과 벽 두께가 지정됩니다.
벽 계수는 외부 직경과 벽 두께의 비율로, 엘보우에 있어서 또 다른 중요한 요소입니다. 얇은 벽의 재료(18게이지 이하)를 사용하면 주름이나 처짐을 방지하기 위해 굽힘 호에 더 많은 지지대가 필요할 수 있습니다. 이 경우, 고품질 굽힘을 위해서는 맨드럴과 기타 도구가 필요합니다.
또 다른 중요한 요소는 굽힘 D, 즉 굽힘 반경에 대한 튜브의 직경으로, 종종 굽힘 반경이라고도 하며 D 값보다 몇 배 더 큽니다. 예를 들어, 2D 굽힘 반경은 3인치이고 OD 파이프는 6인치입니다. 굽힘의 D가 높을수록 굽힘을 형성하기 쉽습니다. 그리고 벽 계수가 낮을수록 굽힘이 더 쉽습니다. 벽 계수와 굽힘 D 간의 이러한 상관 관계는 파이프 굽힘 프로젝트를 시작하는 데 필요한 사항을 결정하는 데 도움이 됩니다.
그림 1. 타원도를 계산하려면 최대 OD와 최소 OD의 차이를 공칭 OD로 나눕니다.
일부 프로젝트 사양에서는 자재 비용을 관리하기 위해 더 얇은 튜브나 파이핑을 요구합니다. 그러나 벽이 얇으면 구부러진 부분에서 튜브의 모양과 일관성을 유지하고 주름이 생길 가능성을 없애기 위해 더 많은 생산 시간이 필요할 수 있습니다. 어떤 경우에는 이러한 증가된 인건비가 자재 절감보다 더 중요합니다.
튜브가 구부러지면 구부러진 부분과 그 주변에서 원래의 둥근 모양이 100% 사라질 수 있습니다. 이러한 편차를 타원도라고 하며 튜브 외부 직경의 가장 큰 치수와 가장 작은 치수의 차이로 정의됩니다.
예를 들어, 2인치 OD 튜브는 굽힘 후 최대 1.975인치까지 측정될 수 있습니다. 이 0.025인치 차이는 타원도 계수이며, 허용 오차 범위 내에 있어야 합니다(그림 1 참조). 부품의 최종 용도에 따라 타원도 허용 오차는 1.5%~8% 사이가 될 수 있습니다.
타원도에 영향을 미치는 주요 요인은 엘보 D와 벽 두께입니다. 얇은 벽의 재료에서 작은 반경을 구부리면 타원도를 허용 오차 내로 유지하기가 어려울 수 있지만 가능합니다.
타원도는 굽힘 가공 중에 튜브나 파이프 내부에 맨드럴을 배치하거나, ​​일부 부품 사양에서는 처음부터 맨드럴에 그려진 (DOM) 튜빙을 사용하여 제어합니다. (DOM 튜빙은 매우 엄격한 ID 및 OD 허용 오차를 갖습니다.) 타원도 허용 오차가 낮을수록 더 많은 툴링과 잠재적 생산 시간이 필요합니다.
튜브 굽힘 작업에서는 특수 검사 장비를 사용하여 성형된 부품이 사양과 허용 오차를 충족하는지 확인합니다(그림 2 참조). 필요한 모든 조정 사항은 필요에 따라 CNC 기계로 전송될 수 있습니다.
롤.대반경 굽힘을 생산하는 데 이상적인 롤 벤딩은 파이프나 튜빙을 삼각형 구성의 3개 롤러에 공급하는 것을 포함합니다(그림 3 참조).일반적으로 고정된 두 개의 바깥쪽 롤러는 재료의 바닥을 지지하는 반면, 내부의 조정 가능한 롤러는 재료의 윗부분을 누릅니다.
압축 굽힘. 이 비교적 간단한 방법에서는 굽힘 다이가 고정된 상태를 유지하는 동안 상대 다이가 고정구 주위의 재료를 구부리거나 압축합니다. 이 방법은 맨드럴을 사용하지 않으며 굽힘 다이와 원하는 굽힘 반경이 정확하게 일치해야 합니다(그림 4 참조).
비틀고 구부리기. 가장 일반적인 튜브 구부리기 형태 중 하나는 회전식 스트레치 구부리기(맨드렐 구부리기라고도 함)로, 굽힘 다이와 압력 다이 및 맨드렐을 사용합니다. 맨드렐은 구부릴 때 파이프나 튜브를 지지하는 금속 막대 인서트 또는 코어입니다. 맨드렐을 사용하면 구부리는 동안 튜브가 붕괴되거나 납작해지거나 주름지는 것을 방지하여 튜브의 모양을 유지하고 보호할 수 있습니다(그림 5 참조).
이 분야에는 두 개 이상의 중심선 반경이 필요한 복잡한 부품을 위한 다중 반경 굽힘이 포함됩니다. 다중 반경 굽힘은 중심선 반경이 큰 부품(경질 툴링이 불가능할 수 있음)이나 한 번의 전체 사이클로 성형해야 하는 복잡한 부품에도 적합합니다.
그림 2. 특수 장비는 실시간 진단 기능을 제공하여 작업자가 부품 사양을 확인하거나 생산 중에 필요한 수정 사항을 처리하는 데 도움을 줍니다.
이러한 유형의 굽힘을 수행하려면 원하는 반경별로 하나씩, 두 개 이상의 도구 세트가 있는 회전식 드로 벤더가 필요합니다. 오른쪽으로 굽히기 위한 하나와 왼쪽으로 굽히기 위한 하나의 듀얼 헤드 프레스 브레이크에 대한 사용자 정의 설정은 동일한 부품에 작은 반경과 큰 반경을 모두 제공할 수 있습니다. 왼쪽 엘보와 오른쪽 엘보 사이의 전환은 필요한 만큼 반복할 수 있으므로 튜브를 제거하거나 다른 기계를 사용하지 않고도 복잡한 모양을 완전히 형성할 수 있습니다(그림 6 참조).
시작하려면 기술자가 굽힘 데이터 시트나 생산 인쇄물에 나열된 튜브 형상에 따라 기계를 설정하고 길이, 회전 및 각도 데이터와 함께 인쇄물의 좌표를 입력하거나 업로드합니다. 다음으로 굽힘 시뮬레이션을 통해 굽힘 사이클 동안 튜브가 기계와 도구를 통과할 수 있는지 확인합니다. 시뮬레이션에서 충돌이나 간섭이 나타나면 작업자는 필요에 따라 기계를 조정합니다.
이 방법은 일반적으로 강철이나 스테인리스 강철로 만든 부품에 필요하지만, 대부분 산업용 금속, 벽의 두께와 길이에도 적용할 수 있습니다.
자유 굽힘.더욱 흥미로운 방법인 자유 굽힘은 굽힐 파이프나 튜브와 같은 크기의 다이를 사용합니다(그림 7 참조).이 기술은 각 굽힘 사이에 직선 부분이 거의 없는 180도 이상의 각도 또는 다중 반경 굽힘에 적합합니다(기존의 회전식 스트레치 굽힘은 도구가 잡을 수 있는 직선 부분이 필요함).자유 굽힘은 클램핑이 필요 없으므로 튜브나 파이프에 표시가 생길 가능성이 없습니다.
얇은 벽의 튜빙은 식품 및 음료 기계, 가구 구성 요소, 의료 또는 건강 관리 장비에 자주 사용되며 자유 굽힘에 이상적입니다. 반대로, 두꺼운 벽을 가진 부품은 적합한 후보가 아닐 수 있습니다.
대부분의 파이프 굽힘 프로젝트에는 도구가 필요합니다. 회전식 스트레치 굽힘에서 가장 중요한 세 가지 도구는 굽힘 다이, 압력 다이, 클램핑 다이입니다. 굽힘 반경과 벽 두께에 따라 허용 가능한 굽힘을 얻기 위해 맨드럴과 와이퍼 다이도 필요할 수 있습니다. 여러 개의 굽힘이 있는 부품에는 튜브 바깥쪽을 잡고 부드럽게 닫고, 필요에 따라 회전하고, 튜브를 다음 굽힘으로 옮기는 콜릿이 필요합니다.
이 공정의 핵심은 다이를 구부려 부품의 중심선 반경을 형성하는 것입니다.다이의 오목한 채널 다이는 튜브의 외경에 맞춰져 재료가 구부려질 때 고정하는 데 도움이 됩니다.동시에, 가압 다이는 튜브가 구부림 다이에 감길 때 튜브를 고정하고 안정시킵니다.클램핑 다이는 프레싱 다이와 함께 작동하여 튜브가 움직일 때 구부림 다이의 직선 부분에 튜브를 고정합니다.구부림 다이의 끝 부분에서는 재료 표면을 매끄럽게 하고, 튜브 벽을 지지하고, 주름과 밴딩을 방지해야 할 때 닥터 다이를 사용합니다.
맨드럴은 파이프나 튜브를 지지하고, 튜브의 찌그러짐이나 꼬임을 방지하며, 타원도를 최소화하는 청동 합금 또는 크롬 도금 강철 인서트입니다. 가장 일반적인 유형은 볼 맨드럴입니다. 다중 반경 굽힘과 표준 벽 두께의 작업물에 이상적인 볼 맨드럴은 와이퍼, 고정 장치 및 압력 다이와 함께 사용됩니다. 이를 통해 굽힘을 유지하고 안정화하고 매끄럽게 하는 데 필요한 압력을 높입니다. 플러그 맨드럴은 와이퍼가 필요 없는 두꺼운 벽의 파이프에서 큰 반경 엘보우에 사용되는 단단한 막대입니다. 성형 맨드럴은 두꺼운 벽의 튜브 또는 평균 반경으로 구부러진 튜브의 내부를 지지하는 데 사용되는 구부러진(또는 형성된) 끝이 있는 단단한 막대입니다. 또한 정사각형 또는 직사각형 튜브가 필요한 프로젝트에는 특수 맨드럴이 필요합니다.
정확한 굽힘 작업을 위해서는 적절한 도구와 설치가 필요합니다. 대부분의 파이프 굽힘 회사는 재고로 도구를 보유하고 있습니다. 사용할 수 없는 경우 특정 굽힘 반경에 맞는 도구를 공급받아야 합니다.
굽힘 다이를 제작하는 데 드는 초기 비용은 매우 다양합니다. 이 일회성 수수료에는 일반적으로 후속 프로젝트에 사용되는 필수 도구를 만드는 데 필요한 재료와 생산 시간이 포함됩니다. 부품 설계가 굽힘 반경 측면에서 유연한 경우 제품 개발자는 새 도구를 사용하는 대신 공급업체의 기존 굽힘 도구를 활용하도록 사양을 조정할 수 있습니다. 이는 비용을 관리하고 리드 타임을 단축하는 데 도움이 됩니다.
그림 3. 반경이 큰 굽힘을 생산하는 데 이상적이며, 삼각형 구성의 3개 롤러로 튜브나 튜브를 형성하기 위해 롤 굽힘을 수행합니다.
굽힘 부위나 굽힘 부위 근처에 구멍, 슬롯 또는 기타 형상이 지정되면 튜브를 구부린 후에 레이저를 절단해야 하므로 작업에 보조 작업이 추가됩니다. 허용 오차는 비용에도 영향을 미칩니다. 매우 까다로운 작업에는 추가 맨드럴이나 다이가 필요할 수 있으며, 이로 인해 설정 시간이 늘어날 수 있습니다.
제조업체가 맞춤형 엘보나 벤드를 공급할 때 고려해야 할 변수가 많습니다. 도구, 재료, 수량, 인력과 같은 요소가 모두 역할을 합니다.
파이프 벤딩 기술과 방법은 수년에 걸쳐 발전했지만, 파이프 벤딩의 기본 원칙은 대부분 동일하게 유지됩니다. 기본 원칙을 이해하고 지식이 풍부한 공급업체와 상담하면 최상의 결과를 얻는 데 도움이 됩니다.
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