Chu trình uốn ống bắt đầu. Trục uốn được đưa vào đường kính trong của ống. Khuôn uốn (bên trái) xác định bán kính. Khuôn kẹp (bên phải) dẫn hướng ống xung quanh khuôn uốn để xác định góc uốn.
Trong mọi ngành công nghiệp, nhu cầu về uốn ống phức tạp vẫn không hề giảm. Cho dù đó là các cấu kiện kết cấu, thiết bị y tế di động, khung xe địa hình hoặc xe chuyên dụng, hay thậm chí là thanh chắn an toàn bằng kim loại trong phòng tắm, mỗi dự án đều khác nhau.
Để đạt được kết quả mong muốn cần có thiết bị tốt và đặc biệt là chuyên môn phù hợp. Giống như bất kỳ ngành sản xuất nào khác, việc uốn ống hiệu quả bắt đầu từ sức sống cốt lõi, những khái niệm cơ bản làm nền tảng cho bất kỳ dự án nào.
Một số yếu tố cốt lõi giúp xác định phạm vi của dự án ống hoặc uốn ống. Các yếu tố như loại vật liệu, mục đích sử dụng cuối cùng và mức sử dụng hàng năm ước tính ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình sản xuất, chi phí liên quan và thời gian giao hàng.
Thông số quan trọng đầu tiên là độ cong (DOB), hay góc tạo bởi chỗ uốn cong. Tiếp theo là bán kính tâm (CLR), kéo dài dọc theo đường tâm của ống cần uốn cong. Thông thường, CLR nhỏ nhất có thể đạt được là gấp đôi đường kính của ống. Nhân đôi CLR để tính đường kính tâm (CLD), là khoảng cách từ trục tâm của ống đi qua một đường tâm khác của chỗ uốn cong 180 độ.
Đường kính trong (ID) được đo tại điểm rộng nhất của miệng ống bên trong. Đường kính ngoài (OD) được đo trên diện tích rộng nhất của ống, bao gồm cả thành ống. Cuối cùng, độ dày thành ống danh nghĩa được đo giữa bề mặt ngoài và bề mặt trong của ống.
Dung sai tiêu chuẩn trong ngành đối với góc uốn là ±1 độ. Mỗi công ty đều có tiêu chuẩn nội bộ riêng, có thể dựa trên thiết bị sử dụng cũng như kinh nghiệm và kiến ​​thức của người vận hành máy.
Ống được đo và báo giá theo đường kính ngoài và độ dày thành ống (tức là độ dày thành ống). Các độ dày thành ống phổ biến bao gồm 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 và 20. Độ dày thành ống càng thấp thì thành ống càng dày: ống 10-ga có độ dày thành 0,134 inch, và ống 20-ga có độ dày thành 0,035 inch. Ống có đường kính ngoài 1½” và 0,035″. Độ dày thành ống được ghi là “1½-in” trên bản vẽ chi tiết. Ống 20-ga.
Ống được xác định bằng kích thước ống danh nghĩa (NPS), một số không thứ nguyên mô tả đường kính (tính bằng inch), và bảng độ dày thành ống (hoặc Sch.). Ống có nhiều độ dày thành khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Các bảng độ dày phổ biến bao gồm Sch.5, 10, 40 và 80.
Trên bản vẽ chi tiết, đường kính ngoài (OD) của ống là 1,66″ và đường kính trong (NPS) là 0,140 inch, tiếp theo là ký hiệu kích thước – trong trường hợp này là “1¼”.Shi.40 tubes.”Biểu đồ bố trí ống chỉ rõ đường kính ngoài và độ dày thành ống của NPS và sơ đồ bố trí tương ứng.
Hệ số thành ống, là tỷ lệ giữa đường kính ngoài và độ dày thành ống, là một yếu tố quan trọng khác đối với các cút nối. Sử dụng vật liệu thành mỏng (bằng hoặc nhỏ hơn 18 ga.) có thể cần thêm giá đỡ tại cung uốn để ngăn ngừa nhăn hoặc chảy xệ. Trong trường hợp này, việc uốn chất lượng sẽ cần đến các trục gá và các dụng cụ khác.
Một yếu tố quan trọng khác là đường kính uốn D, đường kính của ống so với bán kính uốn, thường được gọi là bán kính uốn lớn hơn nhiều lần so với giá trị của D. Ví dụ, bán kính uốn 2D là 3 inch đối với ống có đường kính ngoài là 6 inch. Đường kính uốn D càng lớn, việc tạo hình uốn càng dễ dàng. Và hệ số thành ống càng thấp, việc uốn càng dễ dàng. Mối tương quan giữa hệ số thành ống và đường kính uốn D giúp xác định những gì cần thiết để bắt đầu một dự án uốn ống.
Hình 1. Để tính phần trăm độ méo hình bầu dục, hãy chia hiệu số giữa đường kính ngoài tối đa và tối thiểu cho đường kính ngoài danh nghĩa.
Một số yêu cầu kỹ thuật của dự án đề ra việc sử dụng ống hoặc đường ống có thành mỏng hơn để tiết kiệm chi phí vật liệu. Tuy nhiên, thành ống mỏng hơn có thể đòi hỏi nhiều thời gian sản xuất hơn để duy trì hình dạng và độ đồng nhất của ống tại các khúc uốn và loại bỏ nguy cơ bị nhăn. Trong một số trường hợp, chi phí nhân công tăng thêm này vượt quá khoản tiết kiệm vật liệu.
Khi ống bị uốn cong, nó có thể mất hoàn toàn hình dạng tròn ở gần và xung quanh chỗ uốn. Sự biến dạng này được gọi là độ méo hình bầu dục và được định nghĩa là hiệu số giữa kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của đường kính ngoài của ống.
Ví dụ, một ống có đường kính ngoài 2 inch có thể đo được tới 1,975 inch sau khi uốn cong. Sự khác biệt 0,025 inch này là hệ số méo hình, phải nằm trong dung sai cho phép (xem Hình 1). Tùy thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng của chi tiết, dung sai cho độ méo hình có thể nằm trong khoảng từ 1,5% đến 8%.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ méo hình là đường kính khuỷu D và độ dày thành. Việc uốn cong các bán kính nhỏ trong vật liệu thành mỏng có thể khó giữ độ méo hình trong giới hạn cho phép, nhưng điều đó vẫn có thể thực hiện được.
Độ méo hình bầu dục được kiểm soát bằng cách đặt trục định hình bên trong ống trong quá trình uốn, hoặc trong một số đặc tả chi tiết, sử dụng ống (DOM) được kéo trên trục định hình ngay từ đầu. (Ống DOM có dung sai đường kính trong và đường kính ngoài rất nhỏ.) Dung sai độ méo hình bầu dục càng thấp, thì càng cần nhiều dụng cụ và thời gian sản xuất tiềm năng càng dài.
Các thao tác uốn ống sử dụng thiết bị kiểm tra chuyên dụng để xác minh rằng các bộ phận được tạo hình đáp ứng các thông số kỹ thuật và dung sai (xem Hình 2). Bất kỳ điều chỉnh cần thiết nào cũng có thể được chuyển sang máy CNC khi cần.
Uốn bằng con lăn. Lý tưởng để tạo ra các đoạn uốn cong bán kính lớn, phương pháp này bao gồm việc đưa ống hoặc thanh kim loại đi qua ba con lăn được bố trí theo hình tam giác (xem Hình 3). Hai con lăn ngoài, thường được cố định, đỡ phần đáy của vật liệu, trong khi con lăn điều chỉnh được ở giữa sẽ ép lên phần trên của vật liệu.
Uốn nén. Trong phương pháp khá đơn giản này, khuôn uốn vẫn đứng yên trong khi khuôn đối trọng uốn hoặc nén vật liệu xung quanh đồ gá. Phương pháp này không sử dụng trục gá và yêu cầu sự khớp chính xác giữa khuôn uốn và bán kính uốn mong muốn (xem Hình 4).
Uốn xoắn và uốn cong. Một trong những hình thức uốn ống phổ biến nhất là uốn kéo giãn xoay (còn được gọi là uốn bằng trục gá), sử dụng khuôn uốn và khuôn ép cùng với trục gá. Trục gá là các thanh kim loại hoặc lõi đỡ ống khi uốn. Việc sử dụng trục gá giúp ngăn ống bị xẹp, bẹp hoặc nhăn trong quá trình uốn, nhờ đó duy trì và bảo vệ hình dạng của ống (xem Hình 5).
Kỹ thuật này bao gồm uốn đa bán kính cho các chi tiết phức tạp yêu cầu hai hoặc nhiều bán kính tâm. Uốn đa bán kính cũng rất phù hợp cho các chi tiết có bán kính tâm lớn (có thể không sử dụng dụng cụ cứng) hoặc các chi tiết phức tạp cần được tạo hình trong một chu trình hoàn chỉnh.
Hình 2. Thiết bị chuyên dụng cung cấp chẩn đoán thời gian thực giúp người vận hành xác nhận thông số kỹ thuật của bộ phận hoặc thực hiện bất kỳ điều chỉnh cần thiết nào trong quá trình sản xuất.
Để thực hiện kiểu uốn này, máy uốn quay được trang bị hai hoặc nhiều bộ dụng cụ, mỗi bộ dành cho một bán kính mong muốn. Các thiết lập tùy chỉnh trên máy ép phanh hai đầu – một đầu để uốn sang phải và đầu kia để uốn sang trái – có thể tạo ra cả bán kính nhỏ và lớn trên cùng một chi tiết. Quá trình chuyển tiếp giữa khuỷu trái và khuỷu phải có thể được lặp lại nhiều lần nếu cần, cho phép tạo hình các hình dạng phức tạp mà không cần tháo ống hoặc sử dụng bất kỳ máy móc nào khác (xem Hình 6).
Để bắt đầu, kỹ thuật viên thiết lập máy theo hình dạng ống được liệt kê trong bảng dữ liệu uốn hoặc bản vẽ sản xuất, nhập hoặc tải lên tọa độ từ bản vẽ cùng với dữ liệu về chiều dài, độ xoay và góc. Tiếp theo là mô phỏng quá trình uốn để đảm bảo ống có thể vượt qua máy và dụng cụ trong chu kỳ uốn. Nếu mô phỏng cho thấy có va chạm hoặc cản trở, người vận hành sẽ điều chỉnh máy khi cần thiết.
Mặc dù phương pháp này thường được yêu cầu đối với các bộ phận làm bằng thép hoặc thép không gỉ, nhưng nó có thể áp dụng cho hầu hết các kim loại công nghiệp, độ dày thành và chiều dài khác nhau.
Uốn tự do. Một phương pháp thú vị hơn, uốn tự do sử dụng một khuôn có kích thước bằng với ống cần uốn (xem Hình 7). Kỹ thuật này rất phù hợp cho các đoạn uốn góc hoặc uốn đa bán kính lớn hơn 180 độ với ít đoạn thẳng giữa mỗi đoạn uốn (các phương pháp uốn kéo giãn xoay truyền thống yêu cầu một số đoạn thẳng để dụng cụ có thể kẹp). Uốn tự do không cần kẹp, do đó loại bỏ mọi khả năng làm xước ống.
Ống thành mỏng—thường được sử dụng trong máy móc chế biến thực phẩm và đồ uống, linh kiện nội thất và thiết bị y tế hoặc chăm sóc sức khỏe—rất lý tưởng cho việc uốn cong tự do. Ngược lại, các bộ phận có thành dày hơn có thể không phải là lựa chọn phù hợp.
Hầu hết các dự án uốn ống đều cần đến các dụng cụ. Trong uốn kéo xoay, ba dụng cụ quan trọng nhất là khuôn uốn, khuôn ép và khuôn kẹp. Tùy thuộc vào bán kính uốn và độ dày thành ống, có thể cần thêm trục gá và khuôn gạt để đạt được độ uốn đạt yêu cầu. Các chi tiết có nhiều chỗ uốn cong cần một kẹp giữ (collet) kẹp chặt và nhẹ nhàng khép lại phía ngoài ống, xoay khi cần thiết và di chuyển ống đến chỗ uốn cong tiếp theo.
Điểm mấu chốt của quy trình là uốn khuôn để tạo bán kính đường tâm của chi tiết. Khuôn rãnh lõm của khuôn khớp với đường kính ngoài của ống và giúp giữ vật liệu khi uốn. Đồng thời, khuôn ép giữ và ổn định ống khi nó được quấn quanh khuôn uốn. Khuôn kẹp hoạt động cùng với khuôn ép để giữ ống áp sát vào đoạn thẳng của khuôn uốn khi nó di chuyển. Gần cuối khuôn uốn, sử dụng khuôn gạt khi cần thiết để làm phẳng bề mặt vật liệu, hỗ trợ thành ống và ngăn ngừa nhăn và tạo dải.
Trục gá, được làm từ hợp kim đồng hoặc thép mạ crom, dùng để đỡ ống, ngăn ngừa ống bị xẹp hoặc gập, và giảm thiểu độ méo hình bầu dục. Loại phổ biến nhất là trục gá hình cầu. Lý tưởng cho các đoạn uốn cong nhiều bán kính và cho các chi tiết có độ dày thành tiêu chuẩn, trục gá hình cầu được sử dụng kết hợp với gạt, đồ gá và khuôn ép; chúng cùng nhau làm tăng áp suất cần thiết để giữ, ổn định và làm mịn đoạn uốn. Trục gá hình trụ là một thanh đặc dùng cho các khuỷu có bán kính lớn trong các ống thành dày không cần gạt. Trục gá định hình là các thanh đặc có đầu uốn cong (hoặc được định hình) được sử dụng để đỡ bên trong các ống thành dày hơn hoặc các ống được uốn cong đến bán kính trung bình. Ngoài ra, các dự án yêu cầu ống vuông hoặc hình chữ nhật cần các trục gá chuyên dụng.
Uốn ống chính xác đòi hỏi dụng cụ và thiết lập phù hợp. Hầu hết các công ty uốn ống đều có sẵn dụng cụ. Nếu không có, cần phải tìm mua dụng cụ phù hợp với bán kính uốn cụ thể.
Chi phí ban đầu để tạo khuôn uốn có thể rất khác nhau. Khoản phí một lần này bao gồm vật liệu và thời gian sản xuất cần thiết để tạo ra các công cụ cần thiết, thường được sử dụng cho các dự án tiếp theo. Nếu thiết kế chi tiết cho phép bán kính uốn linh hoạt, các nhà phát triển sản phẩm có thể điều chỉnh thông số kỹ thuật của họ để tận dụng các công cụ uốn hiện có của nhà cung cấp (thay vì sử dụng công cụ mới). Điều này giúp quản lý chi phí và rút ngắn thời gian giao hàng.
Hình 3. Lý tưởng cho việc sản xuất các đoạn uốn cong bán kính lớn, uốn cuộn để tạo thành ống hoặc ống có ba con lăn bố trí theo hình tam giác.
Các lỗ, rãnh hoặc các chi tiết khác được chỉ định tại hoặc gần chỗ uốn cong sẽ làm tăng thêm một công đoạn phụ trợ cho công việc, vì việc cắt laser phải được thực hiện sau khi ống đã được uốn cong. Dung sai cũng ảnh hưởng đến chi phí. Những công việc đòi hỏi độ chính xác cao có thể cần thêm trục gá hoặc khuôn dập, điều này có thể làm tăng thời gian thiết lập.
Có rất nhiều yếu tố mà các nhà sản xuất cần xem xét khi tìm nguồn cung ứng các khuỷu hoặc đoạn uốn cong tùy chỉnh. Các yếu tố như dụng cụ, vật liệu, số lượng và nhân công đều đóng vai trò quan trọng.
Mặc dù kỹ thuật và phương pháp uốn ống đã tiến bộ qua nhiều năm, nhưng nhiều nguyên tắc cơ bản trong uốn ống vẫn không thay đổi. Hiểu rõ các nguyên tắc cơ bản và tham khảo ý kiến ​​của nhà cung cấp có kinh nghiệm sẽ giúp bạn đạt được kết quả tốt nhất.
FABRICATOR là tạp chí hàng đầu Bắc Mỹ về ngành công nghiệp gia công và chế tạo kim loại. Tạp chí cung cấp tin tức, bài viết kỹ thuật và các trường hợp thực tế giúp các nhà sản xuất làm việc hiệu quả hơn. FABRICATOR đã phục vụ ngành công nghiệp này từ năm 1970.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên quý giá trong ngành.
Phiên bản điện tử của Tạp chí Tube & Pipe Journal hiện đã hoàn toàn có thể truy cập được, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá trong ngành.
Tận hưởng quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của tạp chí STAMPING Journal, nơi cung cấp những tiến bộ công nghệ mới nhất, các phương pháp thực hành tốt nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The Fabricator en Español, bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá trong ngành.