Dornbockningsoperationen börjar sin cykel. Dornen förs in i rörets innerdiameter. Bockningsmatrisen (vänster) bestämmer radien. Klämmatrisen (höger) styr röret runt bockningsmatrisen för att bestämma vinkeln.
Behovet av komplex rörbockning fortsätter att öka i oförminskad takt inom olika branscher. Oavsett om det gäller strukturella komponenter, mobil medicinsk utrustning, ramar för fyrhjulingar eller nyttofordon, eller till och med säkerhetsstänger i metall i badrum, är varje projekt unikt.
För att uppnå önskade resultat krävs bra utrustning och framför allt rätt expertis. Precis som alla andra tillverkningsdiscipliner börjar effektiv rörbockning med kärnvitaliteten, de grundläggande koncepten som ligger till grund för alla projekt.
En viss kärnvitalitet bidrar till att avgöra omfattningen av ett rör eller rörbockningsprojekt. Faktorer som materialtyp, slutanvändning och beräknad årlig förbrukning påverkar direkt tillverkningsprocessen, kostnaderna och leveranstiderna.
Den första kritiska kärnan är krökningsgraden (DOB), eller vinkeln som bildas av böjen. Nästa är mittlinjeradien (CLR), som sträcker sig längs mittlinjen på röret eller slangen som ska böjas. Vanligtvis är den snävaste uppnåeliga CLR dubbelt så stor som rörets eller slangens diameter. Dubblera CLR för att beräkna mittlinjediametern (CLD), vilket är avståndet från rörets eller slangens mittlinjeaxel genom en annan mittlinje i en 180-graders returböjning.
Innerdiametern (ID) mäts vid den bredaste punkten av öppningen inuti röret. Ytterdiametern (OD) mäts över den bredaste ytan av ett rör, inklusive väggen. Slutligen mäts den nominella väggtjockleken mellan rörets yttre och inre ytor.
Branschstandardtoleransen för böjningsvinkel är ±1 grad. Varje företag har en intern standard som kan baseras på den utrustning som används och maskinoperatörens erfarenhet och kunskap.
Rör mäts och offereras enligt deras ytterdiameter och tjocklek (dvs. väggtjocklek). Vanliga tjocklekar inkluderar 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 och 20. Ju lägre tjocklek, desto tjockare vägg: 10-ga. Röret har en vägg på 0,134 tum och 20-ga. Röret har en vägg på 0,035 tum. Rörets ytterdiameter är 1½” och 0,035 tum. Väggen kallas "1½-in" på den tryckta delen. 20-ga.rör.
Rör specificeras med en nominell rörstorlek (NPS), ett dimensionslöst tal som beskriver diametern (i tum) och en väggtjocklekstabell (eller Sch.). Rör finns i en mängd olika väggtjocklekar, beroende på deras användning. Populära scheman inkluderar Sch.5, 10, 40 och 80.
Ett 1,66″ rör, ytterdiameter och 0,140 tum NPS markerade väggen på detaljritningen, följt av schemat – i det här fallet "1¼" .Shi.40 rör". Rörplandiagrammet specificerar ytterdiametern och väggtjockleken för tillhörande NPS och plan.
Väggfaktorn, som är förhållandet mellan ytterdiametern och väggtjockleken, är en annan viktig faktor för böjar. Användning av tunnväggiga material (lika med eller mindre än 18 ga) kan kräva mer stöd vid böjningsbågen för att förhindra skrynkling eller nedsjunkning. I detta fall kräver kvalitetsböjning dorn och andra verktyg.
Ett annat viktigt element är böjen D, rörets diameter i förhållande till böjningsradien, ofta kallad böjningsradien som är många gånger större än värdet på D. Till exempel är en 2D-böjningsradie 3-tums ytterdiameter, ett rör med en ytterdiameter på 6 tum. Ju högre D på böjen, desto lättare är det att forma böjen. Och ju lägre väggkoefficient, desto lättare är det att böja. Denna korrelation mellan väggfaktor och böjning D hjälper till att avgöra vad som krävs för att starta ett rörböjningsprojekt.
Figur 1. För att beräkna procentuell ovalitet, dividera skillnaden mellan maximal och minimal ytterdiameter med nominell ytterdiameter.
Vissa projektspecifikationer kräver tunnare slangar eller rörledningar för att hantera materialkostnaderna. Tunnare väggar kan dock kräva mer produktionstid för att bibehålla rörets form och konsistens vid böjar och eliminera risken för skrynkling. I vissa fall uppväger dessa ökade arbetskostnader materialbesparingarna.
När röret böjs kan det förlora 100 % av sin runda form nära och runt böjen. Denna avvikelse kallas ovalitet och definieras som skillnaden mellan de största och minsta måtten på rörets ytterdiameter.
Till exempel kan ett rör med en ytterdiameter på 5 cm vara upp till 4,5 cm (1,975 tum) efter böjning. Denna skillnad på 0,025 tum är ovalitetsfaktorn, som måste ligga inom acceptabla toleranser (se figur 1). Beroende på delens slutanvändning kan toleransen för ovalitet vara mellan 1,5 % och 8 %.
De viktigaste faktorerna som påverkar ovaliteten är vinkel D och väggtjocklek. Att bocka små radier i tunnväggiga material kan vara svårt att hålla ovaliteten inom toleransen, men det är möjligt.
Ovaliteten kontrolleras genom att placera dornen inuti röret eller röret under bockning, eller i vissa detaljspecifikationer, genom att använda (DOM)-rör som ritats på dornen från början. (DOM-rör har mycket snäva toleranser för innerdiameter och ytterdiameter.) Ju lägre ovalitetstoleransen är, desto mer verktyg och potentiell produktionstid krävs.
Vid rörbockningsoperationer används specialiserad inspektionsutrustning för att verifiera att formade delar uppfyller specifikationer och toleranser (se figur 2). Eventuella nödvändiga justeringar kan överföras till CNC-maskinen efter behov.
vals. Idealisk för att producera böjar med stor radie, innebär valsbockning att röret eller slangen matas genom tre rullar i en triangulär konfiguration (se figur 3). De två yttre rullarna, vanligtvis fasta, stöder materialets undersida, medan den inre justerbara rullen trycker på materialets ovansida.
Kompressionsbockning. I denna ganska enkla metod förblir bockningsmatrisen stationär medan motmatrisen böjer eller komprimerar materialet runt fixturen. Denna metod använder inte en dorn och kräver en exakt matchning mellan bockningsmatrisen och den önskade bockningsradien (se figur 4).
Vrid och böj. En av de vanligaste formerna av rörbockning är rotationssträckbockning (även känd som dornbockning), som använder böjnings- och tryckmatriser och dornar. Dornar är metallstångsinsatser eller kärnor som stöder röret eller röret när det böjs. Användningen av en dorn förhindrar att röret kollapsar, plattas ut eller skrynklar sig under böjning, vilket bibehåller och skyddar rörets form (se figur 5).
Denna disciplin omfattar flerradiebockning för komplexa delar som kräver två eller fler mittlinjeradier. Flerradiebockning är också utmärkt för delar med stora mittlinjeradier (hårda verktyg kanske inte är ett alternativ) eller komplexa delar som behöver formas i en hel cykel.
Figur 2. Specialutrustning tillhandahåller realtidsdiagnostik för att hjälpa operatörer att bekräfta delspecifikationer eller åtgärda eventuella korrigeringar som krävs under produktionen.
För att utföra denna typ av bockning är en roterande dragbockningsmaskin försedd med två eller flera verktygssatser, en för varje önskad radie. Anpassade inställningar på en dubbelkantpress – en för bockning åt höger och den andra för bockning åt vänster – kan ge både små och stora radier på samma detalj. Övergången mellan vänster och höger armbågar kan upprepas så många gånger som behövs, vilket gör att komplexa former kan formas helt utan att röret behöver tas bort eller involveras av andra maskiner (se figur 6).
För att komma igång ställer teknikern in maskinen enligt rörets geometri som anges i böjningsdatabladet eller produktionsutskriften, och matar in eller laddar upp koordinaterna från utskriften tillsammans med längd-, rotations- och vinkeldata. Därefter följer böjningssimuleringen för att säkerställa att röret kan passera maskinen och verktygen under bockningscykeln. Om simuleringen visar en kollision eller störning justerar operatören maskinen efter behov.
Även om denna metod vanligtvis krävs för delar tillverkade av stål eller rostfritt stål, kan de flesta industriella metaller, väggtjocklekar och längder anpassas.
Fribockning. En mer intressant metod, fribockning, använder en matris som har samma storlek som röret eller slangen som böjs (se figur 7). Denna teknik är utmärkt för vinkel- eller flerradiebockningar större än 180 grader med få raka segment mellan varje böjning (traditionella roterande sträckbockningar kräver några raka segment för att verktyget ska kunna greppa). Fribockning kräver inte fastspänning, så det eliminerar möjligheten att märka rör eller rörledningar.
Tunnväggiga rör – som ofta används i livsmedels- och dryckesmaskiner, möbelkomponenter och medicinsk eller hälsovårdsutrustning – är idealiska för fribockning. Omvänt kanske delar med tjockare väggar inte är lämpliga kandidater.
Verktyg krävs för de flesta rörbockningsprojekt. Vid roterande sträckbockning är de tre viktigaste verktygen bockformar, tryckformar och klämformar. Beroende på böjningsradie och väggtjocklek kan en dorn och en avstrykarform också krävas för att uppnå acceptabla böjningar. Delar med flera böjningar kräver en hylsa som griper tag i och försiktigt stänger sig mot rörets utsida, roterar efter behov och flyttar röret till nästa böjning.
Kärnan i processen är att böja formen för att forma delens mittlinjeradie. Formens konkava kanalform passar in i rörets ytterdiameter och hjälper till att hålla materialet när det böjs. Samtidigt håller och stabiliserar tryckformen röret när det lindas runt bockformen. Klämformen arbetar tillsammans med pressformen för att hålla röret mot det raka segmentet av bockformen när den rör sig. Nära änden av bockformen, använd en rakelform när det är nödvändigt att jämna ut materialets yta, stödja rörväggarna och förhindra skrynkling och bandbildning.
Dorn, bronslegering eller förkromade stålinsatser för att stödja rör eller rör, förhindra att röret kollapsar eller böjs och minimerar ovalitet. Den vanligaste typen är kuldornen. Idealisk för böjningar med flera radier och för arbetsstycken med standardväggtjocklekar, används kuldornen tillsammans med avstrykaren, fixturen och tryckmatrisen; tillsammans ökar de trycket som behövs för att hålla, stabilisera och jämna ut böjen. Pluggdornen är en solid stång för böjar med stor radie i tjockväggiga rör som inte kräver avstrykare. Formningsdorn är solida stänger med böjda (eller formade) ändar som används för att stödja insidan av tjockare väggiga rör eller rör böjda till en genomsnittlig radie. Dessutom kräver projekt som kräver fyrkantiga eller rektangulära rör specialiserade dorn.
Noggrann bockning kräver korrekt verktygsval och inställningar. De flesta rörbockningsföretag har verktyg i lager. Om de inte finns tillgängliga måste verktyg anskaffas för att passa den specifika böjningsradien.
Den initiala kostnaden för att skapa en bockningsform kan variera kraftigt. Denna engångsavgift täcker material och produktionstid som krävs för att skapa de nödvändiga verktygen, vilka vanligtvis används för efterföljande projekt. Om delkonstruktionen är flexibel vad gäller böjningsradie kan produktutvecklare justera sina specifikationer för att dra nytta av leverantörens befintliga bockningsverktyg (snarare än att använda nya verktyg). Detta hjälper till att hantera kostnader och förkorta ledtiderna.
Figur 3. Idealisk för produktion av böjar med stor radie, valsbockning för att forma ett rör eller ett rör med tre rullar i en triangulär konfiguration.
Specificerade hål, springor eller andra funktioner vid eller nära böjningen lägger till en extra operation till jobbet, eftersom laserskärning måste göras efter att röret har böjts. Toleranser påverkar också kostnaden. Mycket krävande jobb kan kräva ytterligare dorn eller formar, vilket kan öka ställtiden.
Det finns många variabler som tillverkare behöver ta hänsyn till när de köper in specialanpassade böjar eller rör. Faktorer som verktyg, material, kvantitet och arbetskraft spelar alla en roll.
Även om tekniker och metoder för rörbockning har utvecklats under åren, förblir många grunder för rörbockning desamma. Att förstå grunderna och rådgöra med en kunnig leverantör hjälper dig att få bästa möjliga resultat.
FABRICATOR är Nordamerikas ledande branschtidning inom metallformning och tillverkning. Tidningen tillhandahåller nyheter, tekniska artiklar och fallbeskrivningar som gör det möjligt för tillverkare att utföra sina jobb mer effektivt. FABRICATOR har betjänat branschen sedan 1970.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The FABRICATOR, enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu helt tillgänglig och ger enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Få fullständig tillgång till den digitala utgåvan av STAMPING Journal, som ger de senaste tekniska framstegen, bästa praxis och branschnyheter för metallstämplingsmarknaden.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The Fabricator på spanska, enkel åtkomst till värdefulla branschresurser.