Rozpoczyna się cykl gięcia trzpieniowego. Trzpień wprowadzany jest do wewnętrznej średnicy rury. Matryca gnąca (po lewej) określa promień. Matryca zaciskowa (po prawej) prowadzi rurę wokół matrycy gnącej w celu określenia kąta.
W wielu gałęziach przemysłu nieustannie rośnie zapotrzebowanie na skomplikowane gięcie rur. Każdy projekt jest inny, niezależnie od tego, czy chodzi o elementy konstrukcyjne, przenośny sprzęt medyczny, ramy pojazdów czterokołowych lub użytkowych, czy nawet metalowe drążki bezpieczeństwa w łazienkach.
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, na których opiera się każdy projekt.
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. Zwykle najwęższy osiągalny CLR jest dwukrotnością średnicy rury lub rurki. Podwojenie CLR pozwala obliczyć średnicę osiową (CLD), która jest odległością od osi środkowej rury lub rurki przez inną oś środkową 180-stopniowego zgięcia powrotnego.
Średnicę wewnętrzną (ID) mierzy się w najszerszym punkcie otworu wewnątrz rury lub rurki. Średnicę zewnętrzną (OD) mierzy się na najszerszym obszarze 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 rozmiar, tym grubsza ścianka: 10 ga. Rura ma ściankę 0,134 cala, a 20 ga. Rura ma ściankę 0,035 cala. Średnica zewnętrzna rury to 1½” i 0,035”. Na wydruku części ścianka jest określana jako „1½-in”.
Rury określa się 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 wewnętrznej 0,140 cala NPS oznaczyły ściankę na rysunku części, a następnie harmonogram – w tym przypadku „rury 1¼”.Shi.40”. Schemat planu rurociągu określa średnicę zewnętrzną i grubość ścianki powiązanego NPS i planu.
Współczynnik ścianki, czyli stosunek średnicy zewnętrznej do grubości ścianki, jest kolejnym ważnym czynnikiem w przypadku kolanek. Stosowanie materiałów o cienkich ściankach (równych lub mniejszych niż 18 ga.) może wymagać mocniejszego podparcia na łuku gięcia, aby zapobiec marszczeniu lub odkształcaniu. 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 niż wartość D. Na przykład promień gięcia 2D wynosi 3 cale, a średnica zewnętrzna rury 6 cali. Im wyższy D gięcia, tym łatwiej je uformować. Im niższy współczynnik ścianki, tym łatwiej je zgiąć. Ta korelacja między współczynnikiem ścianki a D gięcia pomaga ustalić, co jest wymagane do rozpoczęcia projektu gięcia rury.
Rysunek 1. Aby obliczyć procent owalności, należy podzielić różnicę między maksymalną i minimalną średnicą zewnętrzną przez nominalną średnicę zewnętrzną.
Niektóre specyfikacje projektów wymagają cieńszych rur lub przewodów rurowych w celu ograniczenia kosztów materiałów. Jednak cieńsze ścianki mogą wymagać dłuższego czasu produkcji, aby zachować kształt i spójność rury na zakrętach oraz wyeliminować ryzyko marszczenia się. W niektórych przypadkach zwiększone koszty robocizny przewyższają oszczędności na materiałach.
Gdy rura ulega wygięciu, może utracić cały swój okrągły kształt w okolicy zagięcia. 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 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 sprawiać trudności w utrzymaniu owalności w ramach 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 jest potrzebnych, a potencjalnie więcej czasu potrzeba na produkcję.
Podczas gięcia rur stosuje się specjalistyczny sprzęt kontrolny, który pozwala sprawdzić, czy formowane części spełniają wymagania specyfikacji i tolerancji (patrz rysunek 2). Wszelkie niezbędne regulacje można w razie potrzeby wprowadzić do maszyny 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 rolka regulowana naciska na górę materiału.
Gięcie ściskające. W tej stosunkowo prostej metodzie matryca gnąca pozostaje nieruchoma, podczas gdy 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 gięcie. Jedną z najczęstszych form gięcia rur jest gięcie rotacyjne z rozciąganiem (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 zachowany i chroniony jest jej kształt (patrz rysunek 5).
Ta dziedzina obejmuje gięcie wielopromieniowe skomplikowanych części wymagających dwóch lub więcej promieni środkowych. Gięcie wielopromieniowe świetnie 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 żądanego promienia. Niestandardowe ustawienia prasy krawędziowej z dwiema głowicami – jedna do gięcia w prawo, a druga do gięcia w lewo – pozwalają na uzyskanie zarówno małych, jak i dużych promieni na tej samej części. Przejście między lewym i prawym łokciem można powtarzać dowolną liczbę razy, co pozwala na pełne formowanie złożonych kształtów bez wyjmowania rury lub angażowania 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 interferencję, operator reguluje maszynę w razie potrzeby.
Chociaż metoda ta jest zwykle 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 interesującą metodą jest gięcie swobodne, w którym używa się matrycy o tym samym rozmiarze co gięta rura lub przewód (patrz rysunek 7). Technika ta doskonale sprawdza się w przypadku gięcia kątowego lub wielopromieniowego o kącie większym niż 180 stopni, z niewielką liczbą prostych odcinków pomiędzy każdym gięciami (tradycyjne gięcie obrotowe z rozciąganiem wymaga uchwycenia kilku prostych odcinków przez narzędzie). Gięcie swobodne nie wymaga zaciskania, więc eliminuje wszelkie ryzyko pozostawienia śladów na rurach lub przewodach.
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 być dobrymi kandydatami.
Do większości projektów gięcia rur niezbędne są narzędzia. W przypadku gięcia obrotowego z rozciąganiem trzy najważniejsze narzędzia to matryce do gięcia, matryce ciśnieniowe i matryce zaciskowe. W zależności od promienia gięcia i grubości ścianki, aby uzyskać akceptowalne gięcia, może być potrzebny również trzpień i matryca wygładzająca. Części z wieloma gięciami wymagają tulei zaciskowej, która chwyta i delikatnie zamyka się na zewnątrz rury, obraca się w razie potrzeby i przesuwa rurę do następnego gięcia.
Sercem procesu jest wygięcie matrycy w celu utworzenia promienia linii środkowej części. Wklęsła matryca kanałowa matrycy dopasowuje się 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 na prostym segmencie matrycy gnącej podczas jej ruchu. Pod koniec matrycy gnącej należy użyć matrycy gładzącej, gdy zachodzi potrzeba wygładzenia powierzchni materiału, podparcia ścianek rury i zapobiegania powstawaniu zmarszczek i pasm.
Trzpienie, wkładki ze stopu brązu lub chromowanej stali, służące do podtrzymywania rur lub przewodów, zapobiegania ich załamywaniu się lub załamywaniu oraz minimalizowania owalności. Najbardziej popularnym 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 kolan o dużym promieniu w rurach o grubych ściankach, które nie wymagają wycieraczek. Trzpienie formujące to pełne pręty z wygiętymi (lub uformowanymi) końcami, stosowane do podtrzymywania wewnętrznej strony rur o grubszych ściankach lub rur wygiętych do średniego promienia. Ponadto projekty wymagające rur kwadratowych lub prostokątnych 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 zakupić narzędzia umożliwiające wykonanie określonego promienia gięcia.
Początkowa opłata za stworzenie matrycy gnącej może być bardzo zróżnicowana. Ta jednorazowa opłata pokrywa materiały i czas produkcji niezbędne do stworzenia niezbędnych narzędzi, które są zazwyczaj wykorzystywane w kolejnych projektach. Jeśli konstrukcja części jest elastyczna pod względem promienia gięcia, projektanci produktu mogą dostosować swoje specyfikacje, aby wykorzystać istniejące narzędzia do gięcia dostawcy (zamiast stosować nowe narzędzia). Pomaga to zarządzać kosztami i skrócić czas 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 lub inne cechy na zgięciu lub w jego pobliżu dodają do zadania operację pomocniczą, ponieważ cięcie laserowe musi zostać wykonane po wygięciu rury. Tolerancje również mają wpływ 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 zagięć. 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 niezmienionych. Zrozumienie podstaw i konsultacja z doświadczonym dostawcą pomoże Ci uzyskać najlepsze rezultaty.
FABRICATOR to wiodący w Ameryce Północnej magazyn poświęcony branży obróbki i produkcji metali. W magazynie można znaleźć wiadomości, artykuły techniczne i opisy przypadków, które pozwalają producentom wykonywać swoją pracę bardziej efektywnie. FABRICATOR obsługuje branżę od 1970 roku.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępne, dzięki czemu można łatwo zapoznać się z cennymi zasobami branżowymi.
Uzyskaj pełny dostęp do wydania cyfrowego 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.