Rozpoczyna się cykl operacji gięcia trzpieniowego. Trzpień zostaje wprowadzony do wewnętrznej średnicy rury. Matryca gnąca (po lewej) określa promień. Matryca zaciskowa (po prawej) prowadzi rurę wokół matrycy gnącej w celu określenia kąta.
Zapotrzebowanie na skomplikowane gięcie rur jest niezmiennie obecne w wielu gałęziach przemysłu. Niezależnie od tego, czy chodzi o elementy konstrukcyjne, przenośny sprzęt medyczny, ramy pojazdów czterokołowych lub użytkowych, czy nawet metalowe drążki bezpieczeństwa w łazienkach, każdy projekt jest inny.
Osiągnięcie pożądanych rezultatów wymaga dobrego sprzętu, a przede wszystkim właściwej wiedzy fachowej. Podobnie jak w przypadku każdej innej dyscypliny produkcyjnej, efektywne gięcie rur zaczyna się od podstawowej witalności, czyli fundamentalnych koncepcji leżących u podstaw każdego projektu.
Pewne podstawowe czynniki pomagają określić zakres projektu gięcia rur. Czynniki takie jak rodzaj materiału, zastosowanie końcowe i szacowane roczne zużycie mają bezpośredni wpływ na proces produkcyjny, związane z nim koszty i terminy realizacji dostaw.
Pierwszym krytycznym parametrem jest stopień krzywizny (DOB) lub kąt utworzony przez zgięcie. Następnym jest promień osiowy (CLR), który rozciąga się wzdłuż osi rury lub rurki, która ma zostać zgięta. Zazwyczaj najwęższy możliwy CLR jest równy dwukrotności średnicy rury lub rurki. Podwojenie CLR pozwala obliczyć średnicę osiową (CLD), która jest odległością od osi osiowej rury lub rurki przez inną oś osiową 180-stopniowego zgięcia powrotnego.
Średnicę wewnętrzną (ID) mierzy się w najszerszym punkcie otworu wewnątrz rury lub rurki. Średnicę zewnętrzną (OD) mierzy się na najszerszej powierzchni rury lub rurki, wliczając ściankę. Na koniec mierzy się nominalną grubość ścianki pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnią rury lub rurki.
Standardowa tolerancja kąta gięcia w branży wynosi ±1 stopień. Każda firma ma wewnętrzne standardy, które mogą opierać się na używanym sprzęcie oraz doświadczeniu i wiedzy operatora maszyny.
Rury są mierzone i wyceniane według ich średnicy zewnętrznej i grubości ścianki. Typowe grubości to 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 i 20. Im niższy grubość, tym grubsza ścianka: 10-ga. Rura ma ściankę 0,134 cala, a 20-ga. Rura ma ściankę 0,035 cala. 1½” i 0,035” średnicy zewnętrznej rury. Ściana jest określana jako „1½-in” na wydruku części.20-ga.rura.”
Rury określane są za pomocą nominalnego rozmiaru rury (NPS), bezwymiarowej liczby opisującej średnicę (w calach) oraz tabeli grubości ścianek (lub Sch.). Rury występują w różnych grubościach ścianek, w zależności od ich przeznaczenia. Popularne harmonogramy obejmują Sch.5, 10, 40 i 80.
Rura o średnicy zewnętrznej 1,66 cala i średnicy zewnętrznej 0,140 cala NPS oznaczyły ścianę na rysunku części, a następnie harmonogram – w tym przypadku „rury 1¼”.Shi.40”. Wykres planu rury określa średnicę zewnętrzną i grubość ścianki powiązanego NPS i planu.
Współczynnik ścianki, czyli stosunek średnicy zewnętrznej do grubości ścianki, to kolejny ważny czynnik w przypadku kolanek. Stosowanie materiałów o cienkich ściankach (równych lub mniejszych niż 18 ga.) może wymagać mocniejszego podparcia na łuku gięcia, aby zapobiec marszczeniu się lub wyginaniu. W takim przypadku wysokiej jakości gięcie będzie wymagało trzpieni i innych narzędzi.
Innym ważnym elementem jest promień gięcia D, czyli średnica rury w stosunku do promienia gięcia, często nazywany promieniem gięcia wielokrotnie większym od wartości D. Na przykład promień gięcia 2D wynosi 3 cale, a średnica zewnętrzna rury 6 cali. Im wyższy współczynnik D gięcia, tym łatwiej je uformować. A im niższy współczynnik ścianki, tym łatwiej je zgiąć. Ta korelacja między współczynnikiem ścianki a promieniem gięcia D pomaga określić, co jest wymagane, aby rozpocząć projekt gięcia rury.
Rysunek 1. Aby obliczyć procent owalności, należy podzielić różnicę między maksymalną i minimalną OD przez nominalną OD.
Niektóre specyfikacje projektów wymagają cieńszych rur lub przewodów rurowych w celu zarządzania kosztami materiałów. Jednak cieńsze ścianki mogą wymagać więcej czasu produkcji, aby zachować kształt i spójność rury na zakrętach oraz wyeliminować ryzyko powstawania zmarszczek. W niektórych przypadkach zwiększone koszty robocizny przewyższają oszczędności na materiałach.
Gdy rura ulega zgięciu, może utracić cały swój okrągły kształt w pobliżu i wokół zgięcia. Odchylenie to nazywa się owalnością i jest definiowane jako różnica pomiędzy największym i najmniejszym wymiarem zewnętrznej średnicy rury.
Na przykład rura o średnicy zewnętrznej 2″ może mieć do 1,975″ po wygięciu. Ta różnica wynosząca 0,025 cala to współczynnik owalności, który musi mieścić się w dopuszczalnych tolerancjach (patrz rysunek 1). W zależności od końcowego zastosowania części, tolerancja owalności może wynosić od 1,5% do 8%.
Głównymi czynnikami wpływającymi na owalność są średnica łokcia i grubość ścianki. Gięcie małych promieni w materiałach cienkościennych może utrudniać utrzymanie owalności w granicach tolerancji, jest to jednak możliwe.
Owalność jest kontrolowana poprzez umieszczenie trzpienia wewnątrz rury lub przewodu podczas gięcia lub, w niektórych specyfikacjach części, poprzez użycie rur (DOM) od początku narysowanych na trzpieniu. (Rury DOM mają bardzo wąskie tolerancje średnicy wewnętrznej i zewnętrznej). Im niższa tolerancja owalności, tym więcej narzędzi i potencjalnie więcej czasu potrzeba na produkcję.
Podczas operacji gięcia rur wykorzystywany jest specjalistyczny sprzęt kontrolny, pozwalający na sprawdzenie, czy uformowane części spełniają specyfikacje i tolerancje (patrz rysunek 2). Wszelkie niezbędne regulacje można w razie potrzeby przenieść na maszynę CNC.
rolka. Idealne do wykonywania gięć o dużym promieniu, gięcie rolkowe polega na przepuszczaniu rury lub przewodu przez trzy rolki w konfiguracji trójkątnej (patrz rysunek 3). Dwie zewnętrzne rolki, zwykle nieruchome, podtrzymują spód materiału, podczas gdy wewnętrzna regulowana rolka naciska na górę materiału.
Gięcie ściskające. W tej stosunkowo prostej metodzie matryca gnąca pozostaje nieruchoma, natomiast matryca przeciwstawna wygina lub ściska materiał wokół uchwytu. W tej metodzie nie stosuje się trzpienia i wymaga precyzyjnego dopasowania matrycy gnącej do pożądanego promienia gięcia (patrz rysunek 4).
Skręcanie i zginanie. Jedną z najczęstszych form gięcia rur jest obrotowe gięcie rozciągające (znane również jako gięcie trzpieniowe), w którym wykorzystuje się matryce gnące i ciśnieniowe oraz trzpienie. Trzpienie to metalowe wkładki prętowe lub rdzenie, które podtrzymują rurę lub przewód podczas gięcia. Zastosowanie trzpienia zapobiega zapadaniu się, spłaszczaniu lub marszczeniu rury podczas gięcia, dzięki czemu zachowuje się i chroni kształt rury (patrz rysunek 5).
Dyscyplina ta obejmuje gięcie wielopromieniowe w przypadku skomplikowanych części wymagających dwóch lub więcej promieni środkowych. Gięcie wielopromieniowe doskonale sprawdza się również w przypadku części o dużych promieniach środkowych (użycie twardych narzędzi może nie być możliwe) lub skomplikowanych części, które muszą być formowane w jednym pełnym cyklu.
Rysunek 2. Specjalistyczny sprzęt zapewnia diagnostykę w czasie rzeczywistym, która pomaga operatorom potwierdzić specyfikacje części lub wprowadzić wszelkie niezbędne poprawki w trakcie produkcji.
Aby wykonać ten rodzaj gięcia, obrotowa giętarka jest wyposażona w dwa lub więcej zestawów narzędzi, po jednym dla każdego pożądanego promienia. Niestandardowe ustawienia prasy krawędziowej z dwiema głowicami – jedna do gięcia w prawo, a druga do gięcia w lewo – mogą zapewnić zarówno małe, jak i duże promienie na tej samej części. Przejście między lewym i prawym łokciem można powtarzać tyle razy, ile potrzeba, co pozwala na pełne uformowanie złożonych kształtów bez wyjmowania rury lub angażowania jakichkolwiek innych maszyn (patrz rysunek 6).
Na początek technik ustawia maszynę zgodnie z geometrią rury podaną w karcie danych gięcia lub wydruku produkcyjnym, wprowadzając lub przesyłając współrzędne z wydruku wraz z danymi dotyczącymi długości, obrotu i kąta. Następnie przeprowadzana jest symulacja gięcia, aby upewnić się, że rura zmieści się w maszynie i narzędziach w trakcie cyklu gięcia. Jeśli symulacja wykaże kolizję lub kolizję, operator reguluje maszynę w razie potrzeby.
Choć metoda ta jest zazwyczaj wymagana w przypadku części wykonanych ze stali lub stali nierdzewnej, można ją stosować w przypadku większości metali przemysłowych, o różnych grubościach ścianek i długościach.
Gięcie swobodne. Bardziej interesująca metoda, gięcie swobodne, wykorzystuje matrycę, która ma taki sam rozmiar jak gięta rura lub przewód (patrz rysunek 7). Ta technika jest świetna do gięcia kątowego lub wielopromieniowego o kącie większym niż 180 stopni z niewielką liczbą prostych odcinków pomiędzy każdym zgięciem (tradycyjne gięcie rozciągające obrotowe wymaga kilku prostych odcinków, aby narzędzie mogło je uchwycić). Gięcie swobodne nie wymaga zaciskania, więc eliminuje wszelkie możliwości znakowania rur lub przewodów.
Rury cienkościenne — często stosowane w maszynach do produkcji żywności i napojów, elementach mebli oraz sprzęcie medycznym i opieki zdrowotnej — idealnie nadają się do swobodnego gięcia. Z kolei części o grubszych ściankach mogą nie nadawać się do tego celu.
Do większości projektów gięcia rur niezbędne są narzędzia. W przypadku gięcia obrotowego z rozciąganiem, trzema najważniejszymi narzędziami są matryce gnące, matryce ciśnieniowe i matryce zaciskowe. W zależności od promienia gięcia i grubości ścianki, do uzyskania akceptowalnych gięcia może być również wymagany trzpień i matryca czyszcząca. Części z wieloma gięciami wymagają tulei zaciskowej, która chwyta i delikatnie zamyka zewnętrzną stronę rury, obraca się w razie potrzeby i przesuwa rurę do następnego gięcia.
Sercem procesu jest wygięcie matrycy w celu utworzenia promienia linii środkowej części. Wklęsły kanał matrycy pasuje do zewnętrznej średnicy rury i pomaga utrzymać materiał podczas gięcia. Jednocześnie matryca ciśnieniowa utrzymuje i stabilizuje rurę podczas nawijania jej wokół matrycy gnącej. Matryca zaciskowa współpracuje z matrycą prasującą, aby utrzymać rurę przy prostym segmencie matrycy gnącej podczas jej ruchu. Pod koniec matrycy gnącej należy użyć matrycy rakli, gdy zachodzi potrzeba wygładzenia powierzchni materiału, podparcia ścianek rury i zapobiegania powstawaniu zmarszczek i pasm.
Trzpienie, wkładki ze stopu brązu lub stali chromowanej do podtrzymywania rur lub przewodów, zapobiegania ich załamywaniu się lub załamywaniu oraz minimalizowania owalności.Najpopularniejszym typem jest trzpień kulowy.Idealny do gięcia wielopromieniowego i elementów obrabianych o standardowej grubości ścianek, trzpień kulowy jest stosowany w połączeniu z wycieraczką, uchwytem i matrycą ciśnieniową; razem zwiększają one ciśnienie potrzebne do utrzymania, stabilizacji i wygładzenia gięcia.Trzpień wtykowy to pełny pręt do kolanek o dużym promieniu w grubościennych rurach, które nie wymagają wycieraczek.Trzpienie formujące to pełne pręty z wygiętymi (lub uformowanymi) końcami, stosowane do podtrzymywania wnętrza grubszych ścianek rur lub rur wygiętych do średniego promienia.Ponadto projekty wymagające kwadratowych lub prostokątnych rur wymagają specjalistycznych trzpieni.
Dokładne gięcie wymaga odpowiednich narzędzi i ustawień. Większość firm zajmujących się gięciem rur ma narzędzia na stanie. Jeśli ich nie ma, należy pozyskać narzędzia dostosowane do konkretnego promienia gięcia.
Początkowa opłata za stworzenie matrycy gnącej może być bardzo różna. Ta jednorazowa opłata obejmuje materiały i czas produkcji niezbędne do stworzenia wymaganych narzędzi, które są zazwyczaj wykorzystywane w kolejnych projektach. Jeśli konstrukcja części jest elastyczna pod względem promienia gięcia, twórcy produktu mogą dostosować swoje specyfikacje, aby wykorzystać istniejące narzędzia do gięcia dostawcy (zamiast stosować nowe narzędzia). Pomaga to zarządzać kosztami i skrócić terminy realizacji.
Rysunek 3. Idealne do produkcji gięć o dużym promieniu, gięcie walcowe w celu utworzenia rury lub rurki z trzema rolkami w konfiguracji trójkątnej.
Określone otwory, szczeliny i inne cechy na zagięciu lub w jego pobliżu dodają do zadania operacji pomocniczej, ponieważ cięcie laserowe musi zostać wykonane po wygięciu rury. Tolerancje również wpływają na koszt. Bardzo wymagające zadania mogą wymagać dodatkowych trzpieni lub matryc, co może wydłużyć czas konfiguracji.
Istnieje wiele zmiennych, które producenci muszą wziąć pod uwagę przy zakupie niestandardowych kolan lub łuków. Czynniki takie jak narzędzia, materiały, ilość i robocizna odgrywają rolę.
Mimo że techniki i metody gięcia rur z biegiem lat uległy rozwojowi, wiele podstawowych zasad gięcia rur pozostało takich samych. Zrozumienie podstaw i skonsultowanie się z doświadczonym dostawcą pomoże Ci uzyskać najlepsze rezultaty.
FABRICATOR to wiodący w Ameryce Północnej magazyn poświęcony branży obróbki plastycznej i produkcji metali. W magazynie można znaleźć wiadomości, artykuły techniczne i opisy przypadków, które pozwalają producentom wykonywać swoją pracę bardziej efektywnie. FABRICATOR świadczy usługi dla branży od 1970 roku.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowa edycja czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępna, umożliwiając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym dostępem do cyfrowej wersji czasopisma STAMPING Journal, w którym znajdziesz najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe dla rynku tłoczenia metali.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The Fabricator w języku hiszpańskim, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.