De cyclus van het buigen van de doorn begint. De doorn wordt in de binnendiameter van de buis gestoken. De buigmatrijs (links) bepaalt de straal. De klemmatrijs (rechts) geleidt de buis rond de buigmatrijs om de hoek te bepalen.
In alle sectoren is er nog steeds behoefte aan het buigen van complexe buizen. Of het nu gaat om structurele componenten, mobiele medische apparatuur, frames voor ATV's of bedrijfsvoertuigen, of zelfs metalen veiligheidsbeugels in badkamers, elk project is anders.
Om de gewenste resultaten te behalen, hebt u goede apparatuur en vooral de juiste expertise nodig. Zoals bij elke andere productiediscipline begint het efficiënt buigen van buizen met de kernactiviteit, de fundamentele concepten die aan de basis liggen van elk project.
Een aantal kernfactoren helpen bij het bepalen van de omvang van een pijp- of pijpbuigproject. Factoren zoals het type materiaal, het eindgebruik en het geschatte jaarlijkse verbruik hebben rechtstreeks invloed op het productieproces, de betrokken kosten en de levertijden.
De eerste kritische kern is de krommingsgraad (DOB), ofwel de hoek van de bocht. Vervolgens is er de hartlijnradius (CLR), die langs de middellijn van de te buigen pijp of buis loopt. Normaal gesproken is de strakste CLR die haalbaar is het dubbele van de diameter van de pijp of buis. Verdubbel de CLR om de hartlijndiameter (CLD) te berekenen, dit is de afstand van de hartlijnas van de pijp of buis tot aan een andere hartlijn van een 180-graden retourbocht.
De binnendiameter (ID) wordt gemeten op het breedste punt van de opening in de pijp of buis. De buitendiameter (OD) wordt gemeten over het breedste oppervlak van een pijp of buis, inclusief de wand. Ten slotte wordt de nominale wanddikte gemeten tussen het buiten- en binnenoppervlak van de pijp of buis.
De industriestandaardtolerantie voor buighoeken bedraagt ​​±1 graad. Elk bedrijf hanteert een interne norm, die gebaseerd kan zijn op de gebruikte apparatuur en de ervaring en kennis van de machinebediener.
Buizen worden gemeten en genoteerd op basis van hun buitendiameter en dikte (d.w.z. wanddikte). Veelvoorkomende diktes zijn 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 en 20. Hoe lager de dikte, hoe dikker de wand: 10 ga. De buis heeft een wanddikte van 0,134 inch en 20 ga. De buis heeft een wanddikte van 0,035 inch. De buitendiameter van de buis is 1½ inch en 0,035 inch. Op de onderdeelafdruk wordt de wand aangeduid als "1½ inch". 20 ga. buis.
De specificaties voor buizen zijn gebaseerd op de nominale buismaat (NPS), een dimensieloos getal dat de diameter aangeeft (in inches) en een wanddiktetabel (of Sch.). Buizen zijn verkrijgbaar in verschillende wanddiktes, afhankelijk van het gebruik. Veelvoorkomende schema's zijn onder andere Sch.5, 10, 40 en 80.
Een pijp met een buitendiameter van 1,66 inch en een NPS van 0,140 inch markeerde de wand op de onderdeeltekening, gevolgd door het schema - in dit geval "1¼".Shi.40 buizen."Het pijpplandiagram specificeert de buitendiameter en wanddikte van de bijbehorende NPS en het plan.
De wandfactor, de verhouding tussen de buitendiameter en de wanddikte, is een andere belangrijke factor voor ellebogen. Bij gebruik van dunwandige materialen (gelijk aan of kleiner dan 18 ga.) is er mogelijk meer ondersteuning nodig bij de buigboog om kreukelen of doorzakken te voorkomen. In dit geval zijn voor kwalitatief goed buigen doornen en ander gereedschap nodig.
Een ander belangrijk element is de bocht D, de diameter van de buis in verhouding tot de buigradius, vaak aangeduid als de buigradius die vele malen groter is dan de waarde van D. Een 2D-buigradius is bijvoorbeeld een pijp met een buitendiameter van 3 inch (7,62 cm) en een buitendiameter van 6 inch (15,24 cm). Hoe hoger de D van de bocht, hoe gemakkelijker de bocht te vormen is. En hoe lager de wandcoëfficiënt, hoe gemakkelijker deze te buigen is. Deze correlatie tussen de wandfactor en bocht D helpt bepalen wat er nodig is om een ​​pijpbuigproject te starten.
Figuur 1. Om de procentuele ovaliteit te berekenen, deelt u het verschil tussen de maximale en minimale OD door de nominale OD.
In bepaalde projectspecificaties is dunnere buis of leidingwerk vereist om de materiaalkosten te beheersen. Dunnere wanden kunnen echter meer productietijd vergen, omdat de vorm en consistentie van de buis bij bochten behouden moet blijven en er geen kans is op kreukels. In sommige gevallen wegen deze hogere arbeidskosten niet op tegen de besparingen op materiaal.
Wanneer de buis buigt, kan deze bij en rondom de bocht 100% van zijn ronde vorm verliezen. Deze afwijking wordt ovaliteit genoemd en is gedefinieerd als het verschil tussen de grootste en kleinste afmetingen van de buitendiameter van de buis.
Een buis met een buitendiameter van 2 inch kan bijvoorbeeld na het buigen een diameter van maar liefst 1,975 inch hebben. Dit verschil van 0,025 inch is de ovaliteitsfactor, die binnen de acceptabele toleranties moet vallen (zie afbeelding 1). Afhankelijk van het uiteindelijke gebruik van het onderdeel kan de tolerantie voor ovaliteit tussen 1,5% en 8% liggen.
De belangrijkste factoren die de ovaliteit beïnvloeden zijn elleboog D en de wanddikte. Bij kleine buigradiussen in dunwandige materialen kan het lastig zijn om de ovaliteit binnen de tolerantie te houden, maar het is wel mogelijk.
De ovaliteit wordt gecontroleerd door de doorn tijdens het buigen in de buis of pijp te plaatsen, of bij bepaalde onderdeelspecificaties door (DOM-)buizen vanaf het begin op de doorn te tekenen. (DOM-buizen hebben zeer nauwe ID- en OD-toleranties.) Hoe lager de ovaliteitstolerantie, hoe meer gereedschap en potentiële productietijd er nodig is.
Bij buisbuigbewerkingen wordt speciale inspectieapparatuur gebruikt om te controleren of gevormde onderdelen voldoen aan de specificaties en toleranties (zie afbeelding 2). Eventuele noodzakelijke aanpassingen kunnen indien nodig worden overgebracht naar de CNC-machine.
Rolbuigen is ideaal voor het maken van bochten met een grote radius. Bij rolbuigen worden de buizen of pijpen door drie rollen in een driehoekige configuratie gevoerd (zie afbeelding 3). De twee buitenste rollen, meestal vast, ondersteunen de onderkant van het materiaal, terwijl de binnenste, verstelbare rol op de bovenkant van het materiaal drukt.
Buigen onder druk. Bij deze vrij eenvoudige methode blijft de buigmatrijs stilstaan ​​terwijl de tegenmatrijs het materiaal rond het onderdeel buigt of comprimeert. Bij deze methode wordt geen doorn gebruikt en is een nauwkeurige afstemming tussen de buigmatrijs en de gewenste buigradius vereist (zie afbeelding 4).
Draaien en buigen. Een van de meest voorkomende vormen van het buigen van buizen is roterend strekbuigen (ook wel mandrelbuigen genoemd), waarbij gebruik wordt gemaakt van buig- en drukmatrijzen en mandrels. Mandrels zijn metalen staafinzetstukken of kernen die de pijp of buis ondersteunen tijdens het buigen. Door het gebruik van een mandrel wordt voorkomen dat de buis instort, plat wordt of kreukt tijdens het buigen, waardoor de vorm van de buis behouden en beschermd blijft (zie Afbeelding 5).
Deze discipline omvat buigen met meerdere radiussen voor complexe onderdelen die twee of meer middellijnradiussen vereisen. Buigen met meerdere radiussen is ook zeer geschikt voor onderdelen met grote middellijnradiussen (harde gereedschappen zijn mogelijk geen optie) of voor complexe onderdelen die in één volledige cyclus moeten worden gevormd.
Figuur 2. Gespecialiseerde apparatuur biedt realtime-diagnostiek waarmee operators de specificaties van onderdelen kunnen bevestigen of eventuele correcties kunnen doorvoeren tijdens de productie.
Om dit type buiging uit te voeren, wordt een roterende trekbuigmachine geleverd met twee of meer gereedschapssets, één voor elke gewenste radius. Aangepaste instellingen op een kantbank met twee koppen – één voor rechtsbuigen en de andere voor linksbuigen – kunnen zowel kleine als grote radiussen op hetzelfde onderdeel opleveren. De overgang tussen de linker- en rechterbocht kan zo vaak als nodig worden herhaald, waardoor complexe vormen volledig kunnen worden gevormd zonder de buis te verwijderen of andere machines te gebruiken (zie afbeelding 6).
Om te beginnen stelt de technicus de machine in op basis van de buisgeometrie die in het buiggegevensblad of de productieprint staat vermeld. Hij voert de coördinaten van de print in of uploadt deze, samen met lengte-, rotatie- en hoekgegevens. Vervolgens vindt de buigsimulatie plaats om te controleren of de buis de machine en het gereedschap tijdens de buigcyclus kan passeren. Als de simulatie een botsing of interferentie laat zien, past de operator de machine indien nodig aan.
Deze methode is doorgaans nodig voor onderdelen van staal of roestvrij staal, maar kan worden toegepast bij de meeste industriële metalen, wanddiktes en lengtes.
Vrij buigen. Een interessantere methode is vrij buigen. Hierbij wordt een matrijs gebruikt die dezelfde afmetingen heeft als de te buigen pijp of buis (zie afbeelding 7). Deze techniek is zeer geschikt voor hoekige buigingen of buigingen met meerdere radiussen van meer dan 180 graden, met weinig rechte segmenten tussen elke buiging (traditionele rotatieve strekbuigingen vereisen enkele rechte segmenten die het gereedschap moet vastpakken). Vrij buigen vereist geen klemmen, waardoor er geen kans is op beschadigingen aan pijpen of buizen.
Dunwandige buizen, vaak gebruikt in machines voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, meubelonderdelen en medische of gezondheidszorgapparatuur, zijn ideaal voor vrij buigen. Onderdelen met dikkere wanden zijn daarentegen mogelijk niet geschikt.
Voor de meeste buisbuigprojecten is gereedschap nodig. Bij roterend strekbuigen zijn de drie belangrijkste gereedschappen buigmatrijzen, drukmatrijzen en klemmatrijzen. Afhankelijk van de buigradius en wanddikte kan ook een doorn en een afstrijkmatrijs nodig zijn om acceptabele buigingen te verkrijgen. Onderdelen met meerdere buigingen vereisen een spantang die de buis grijpt en voorzichtig naar de buitenkant sluit, indien nodig roteert en de buis naar de volgende buiging verplaatst.
De kern van het proces is het buigen van de matrijs om de middellijnradius van het onderdeel te vormen. De concave kanaalmatrijs van de matrijs past op de buitendiameter van de buis en helpt het materiaal vast te houden tijdens het buigen. Tegelijkertijd houdt de drukmatrijs de buis vast en stabiliseert deze terwijl deze om de buigmatrijs wordt gewikkeld. De klemmatrijs werkt samen met de persmatrijs om de buis tegen het rechte segment van de buigmatrijs te houden terwijl deze beweegt. Gebruik aan het einde van de buigmatrijs indien nodig een rakelmatrijs om het oppervlak van het materiaal glad te maken, de buiswanden te ondersteunen en kreukelen en bandvorming te voorkomen.
Doornen, inzetstukken van bronslegering of verchroomd staal ter ondersteuning van pijpen of buizen, ter voorkoming van inzakken of knikken van de buis en ter minimalisatie van ovaliteit. Het meest voorkomende type is de bolvormige doorn. De bolvormige doorn is ideaal voor bochten met meerdere radiussen en voor werkstukken met standaard wanddiktes. Deze wordt gebruikt in combinatie met de afstrijker, het hulpstuk en de drukmatrijs. Samen verhogen ze de druk die nodig is om de bocht vast te houden, te stabiliseren en glad te strijken. De plugdoorn is een massieve staaf voor bochten met een grote radius in dikwandige pijpen waarvoor geen afstrijkers nodig zijn. Vormdoornen zijn massieve staven met gebogen (of gevormde) uiteinden die worden gebruikt ter ondersteuning van de binnenkant van buizen met dikkere wanden of buizen die gebogen zijn tot een gemiddelde radius. Daarnaast zijn er voor projecten waarbij vierkante of rechthoekige buizen nodig zijn, speciale doornen nodig.
Nauwkeurig buigen vereist het juiste gereedschap en de juiste instellingen. De meeste pijpbuigbedrijven hebben gereedschap op voorraad. Als dit niet beschikbaar is, moet er gereedschap worden aangeschaft dat geschikt is voor de specifieke buigradius.
De initiële kosten voor het maken van een buigmatrijs kunnen sterk uiteenlopen. Deze eenmalige vergoeding dekt de materialen en productietijd die nodig zijn om de benodigde gereedschappen te maken, die doorgaans worden gebruikt voor volgende projecten. Als het onderdeelontwerp flexibel is wat betreft de buigradius, kunnen productontwikkelaars hun specificaties aanpassen en profiteren van de bestaande buiggereedschappen van de leverancier (in plaats van nieuwe gereedschappen te gebruiken). Dit helpt bij het beheersen van de kosten en het verkorten van de doorlooptijden.
Figuur 3. Ideaal voor het maken van bochten met een grote radius: rolbuigen om een ​​buis of koker te vormen met drie rollen in een driehoekige configuratie.
Specifieke gaten, sleuven of andere kenmerken bij of in de buurt van de bocht vormen een extra bewerking voor de klus, omdat de laser moet worden gesneden nadat de buis is gebogen. Ook toleranties hebben invloed op de kosten. Bij zeer veeleisende klussen zijn mogelijk extra doornen of matrijzen nodig, waardoor de insteltijd kan toenemen.
Er zijn veel variabelen waar fabrikanten rekening mee moeten houden bij het aanschaffen van op maat gemaakte bochten of ellebogen. Factoren zoals gereedschap, materialen, hoeveelheid en arbeid spelen allemaal een rol.
Hoewel de technieken en methoden voor het buigen van buizen in de loop der jaren zijn verbeterd, zijn veel basisprincipes van het buigen van buizen nog steeds hetzelfde. Door de basisprincipes te begrijpen en een deskundige leverancier te raadplegen, kunt u de beste resultaten behalen.
FABRICATOR is het toonaangevende vakblad van Noord-Amerika voor de metaalvervormings- en bewerkingsindustrie. Het tijdschrift biedt nieuws, technische artikelen en praktijkvoorbeelden waarmee fabrikanten hun werk efficiënter kunnen uitvoeren. FABRICATOR is sinds 1970 actief in de industrie.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.
Profiteer van volledige toegang tot de digitale editie van STAMPING Journal, met de nieuwste technologische ontwikkelingen, best practices en nieuws uit de branche voor de metaalstansmarkt.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The Fabricator en Español, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.