Μέθοδοι κάμψης σωλήνων κατά ακτίνα

Σήμερα, στην παραγωγή μεταλλικών κατασκευών, η κάμψη των σωλήνων κατά μήκος της ακτίνας χρησιμοποιείται ως εναλλακτική λύση στις συγκολλήσεις και τις συνδέσεις με σπείρωμα.

Παράγεται χρησιμοποιώντας ειδικά εργαλεία. Εάν η διατομή του υλικού είναι μικρή, χρησιμοποιούνται χειροκίνητες καμπύλες σωλήνων.. Όταν η διάμετρος των προϊόντων είναι σημαντική, χρησιμοποιούνται μηχανήματα.

Τις περισσότερες φορές, υπάρχει ανάγκη να λυγίζουν στρογγυλοί και διαμορφωμένοι σωλήνες.

Θεωρητικά θεμέλια της διαδικασίας κάμψης

Λόγω των τάσεων που προκύπτουν κατά την κάμψη:

• το τοίχωμα του σωλήνα τεντώνεται κατά μήκος του εξωτερικού μέρους από την εφαρμοζόμενη δύναμη·
• συμπιεσμένο στο εσωτερικό.
• σχηματίζεται επίσης ένας ουδέτερος άξονας, στον οποίο η κατάσταση του υλικού δεν αλλάζει.

Συμπεριφορά κυκλικών, τετραγωνικών και ορθογώνιων διατομών, τύποι αστοχίας

Το πάχος των τοιχωμάτων του σωλήνα στο εξωτερικό μέρος της καμπύλης γίνεται μικρότερο λόγω του γεγονότος ότι οι προκύπτουσες τάσεις δημιουργούν μια ροπή εφελκυσμού:

1. Το λεπτότερο εξωτερικό τοίχωμα τείνει να κάμπτεται προς την κεντρική γραμμή του σωλήνα. Αυτό προκαλεί παραμόρφωση της διατομής του.
2. Όταν η αντοχή εφελκυσμού του προϊόντος ξεπεραστεί, αυτό σπάει κατά μήκος του εξωτερικού επιπέδου κάμψης.

Το πάχος των τοιχωμάτων του σωλήνα στο εσωτερικό της καμπύλης αυξάνεται λόγω της έναρξης της θλιπτικής τάσης. Όταν η θλιπτική αντοχή του προϊόντος ξεπεραστεί, χάνει την τοπική ακαμψία του. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό βαθιών πτυχών στο εσωτερικό του λυγισμένου σωλήνα.

Πώς συμπεριφέρονται τα τετράγωνα και τα ορθογώνια προφίλ;

1. Τα σωληνωτά τοιχώματά τους υπόκεινται σε θλιπτική και εφελκυστική τάση, τόσο στο εξωτερικό όσο και στο εσωτερικό επίπεδο κάμψης, στο μέγιστο.
2. Το υλικό έχει αυξημένη τάση για παραμόρφωση, γεγονός που καθιστά δύσκολο για τον τεχνίτη να το ελέγξει.
3. Το υλικό του προφίλ στο εσωτερικό της καμπύλης τείνει να διαστέλλεται κατακόρυφα. Ρέει επίσης οριζόντια κατά μήκος της ακραίας επιφάνειας του προϊόντος. Αυτές οι τάσεις ωθούν τα κατακόρυφα ευθυγραμμισμένα τοιχώματα των σωλήνων στη θέση τους. Αυτό προκαλεί την παραμόρφωση της τετράγωνης διατομής, η οποία αποκτά τραπεζοειδές σχήμα.
4. Οι ορθογώνιες και τετράγωνες διατομές δεν μεταδίδουν επαρκώς τις δυνάμεις σύσφιξης μεταξύ των σιαγόνων κάμψης και σύσφιξης.
5. Το προφίλ τείνει να ολισθαίνει κατά μήκος του παπουτσιού στην αρχή της κάμψης. Αυτό μπορεί να προκαλέσει τριβή, οδηγώντας σε φθορά του εξοπλισμού.

Συμπεριφορά ενός υλικού με κυκλική διατομή όταν είναι λυγισμένο:

1. Το υλικό παραμορφώνεται λιγότερο σε περιοχές με τη μεγαλύτερη τάση. Οι περιοχές μέγιστης συμπίεσης/τάσης βρίσκονται εφαπτόμενες στον κεντρικό άξονα της διατομής.
2. Το στρογγυλό σχήμα επιτρέπει στο μέταλλο να ρέει ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις κατά την κάμψη. Αυτό επιτρέπει στον τεχνίτη να ελέγχει πιο εύκολα τις διαδικασίες παραμόρφωσης του υλικού.
3. Λόγω της στρογγυλής διατομής, ο σωλήνας μεταδίδει καλά τις δυνάμεις μεταξύ των σιαγόνων κάμψης και σύσφιξης.
4. Όταν κάμπτονται στρογγυλοί σωλήνες κατά μήκος μιας ακτίνας, πρακτικά δεν γλιστρούν μέσα στο εργαλείο.

Πώς να υπολογίσετε την ελάχιστη επιτρεπόμενη ακτίνα

Η ελάχιστη ακτίνα κάμψης ενός σωλήνα στον οποίο εμφανίζεται κρίσιμος βαθμός παραμόρφωσης καθορίζεται από την αναλογία:

Rmin=20∙S

Σε αυτό:

• Rmin σημαίνει την ελάχιστη δυνατή ακτίνα κάμψης του προϊόντος·
• Το S υποδηλώνει το πάχος του αγωγού (σε mm).

Επομένως, η ακτίνα κατά μήκος του μεσαίου άξονα του σωλήνα είναι: R=Rmin+0,5∙Dn. Εδώ, το Dn υποδηλώνει την ονομαστική διάμετρο της στρογγυλής ράβδου.

Προϋπόθεση για τον σωστό υπολογισμό της ελάχιστης ακτίνας κάμψης είναι η ανάγκη να ληφθεί υπόψη η αναλογία:

Kt=S:D

Εδώ:

• Kt σημαίνει τον συντελεστή λεπτότητας των προϊόντων·
• Το D υποδεικνύει την εξωτερική διάμετρο των σωλήνων.

Επομένως, ο γενικός τύπος για τον υπολογισμό της ελάχιστης επιτρεπόμενης ακτίνας κάμψης είναι:

R=20∙Kt∙D+0,5∙Dn.

Όταν η δεδομένη ακτίνα είναι μεγαλύτερη από την τιμή που προκύπτει από τον παραπάνω τύπο, τότε το μέθοδος κάμψης σωλήνων εν ψυχρώΕάν είναι μικρότερη από την υπολογισμένη τιμή, το υλικό θα πρέπει να προθερμανθεί. Διαφορετικά, τα τοιχώματά του θα παραμορφωθούν κατά την κάμψη.

Είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η περίπτωση όταν η παράμετρος λεπτού τοιχώματος είναι 0,03<Kt< 0,2

1. Στη συνέχεια, η ελάχιστη επιτρεπόμενη ακτίνα κάμψης μιας κοίλης ράβδου, χωρίς τη χρήση ειδικού εργαλείου, θα πρέπει να είναι: R ≥9,25∙((0,2-Kt)∙0,5).
2. Όταν η ελάχιστη ακτίνα κάμψης είναι μικρότερη από την υπολογισμένη τιμή, τότε η χρήση άξονα είναι υποχρεωτική.

Η διόρθωση της ακτίνας κάμψης των σωλήνων μετά την αφαίρεση του φορτίου, λαμβάνοντας υπόψη την επαναφορά (αδράνεια ευθυγράμμισης), υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Ri=0,5∙Ki∙Do.

Εδώ:

• Το Do σημαίνει την διατομή του άξονα.
• Το Ki είναι ο συντελεστής ελαστικής παραμόρφωσης για ένα συγκεκριμένο υλικό (σύμφωνα με το βιβλίο αναφοράς).

Ετσι:

1. Για έναν κατά προσέγγιση υπολογισμό της ελαστικής παραμόρφωσης για έναν χαλύβδινο ή χάλκινο σωλήνα με διάμετρο έως 4 cm, υιοθετείται ένας συντελεστής 1,02.
2. Για ανάλογα με εσωτερική διάμετρο μεγαλύτερη από 4 cm, αυτός ο αριθμός θα είναι ίσος με 1,014.

Για να γνωρίζουμε την ακριβή γωνία στην οποία πρέπει να λυγίσει το υλικό, λαμβάνοντας υπόψη την ακτίνα περιστροφής του σωλήνα, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος:

Δ=Δc∙(1+1:Ki)

Εδώ:

• ∆c είναι η γωνία περιστροφής του μέσου άξονα·
• Το Ki είναι ο συντελεστής ελατηρίου σύμφωνα με το βιβλίο αναφοράς.

Όταν η απαιτούμενη ακτίνα είναι 2-3 φορές μεγαλύτερη από την διατομή της κοίλης ράβδου, λαμβάνεται συντελεστής ελατηρίου 40-60.

Δείτε το βίντεο

TG4, ηλεκτρομηχανικός καμπτήρας σωλήνων, κάμψη σωλήνων με χοντρά τοιχώματα,

Δείτε αυτό το βίντεο στο YouTube

Μέθοδοι κάμψης σωλήνων κατά ακτίνα

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για την κάμψη των σωλήνων σε ακτίνα.

Χρήση χειροκίνητων καμπυλωτών σωλήνων. Τα χειροκίνητα εργαλεία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μονοκόμματων καμπυλωμένων σωλήνων. Το υλικό μπορεί να θερμανθεί ή να υποστεί ψυχρή επεξεργασία. Τα εργαλεία αποτελούνται από έναν άξονα εξοπλισμένο με έναν κινούμενο κύλινδρο που κάμπτει το υλικό. Λειτουργούν συμπιέζοντας τη ράβδο. Η ακτίνα περιστροφής του στρογγυλού ή τετράγωνου σωλήνα λαμβάνεται υπόψη πριν από τη χρήση.

Μπορείτε να εργαστείτε απευθείας στο εργοτάξιο χρησιμοποιώντας κινητές συσκευές διαφόρων σχεδίων.

Οι απλούστερες συσκευές τύπου μοχλού. Οι μακριές βραχίονες τους επιτρέπουν την κάμψη του υλικού με ανθρώπινη δύναμη. Οι συσκευές τύπου μοχλού επιτρέπουν την κάμψη σωλήνων σε γωνίες έως και 180 μοίρες, υπό την προϋπόθεση ότι το υλικό είναι εύκαμπτο (ανοξείδωτος χάλυβας, χαλκός, αλουμίνιο) και έχει διάμετρο έως 20 mm.

Οι καμπτήρες σωλήνων τύπου βαλλίστρας έχουν πιο σύνθετο σχεδιασμό. Τοποθετούν τον σωλήνα σε δύο στηρίγματα που περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους. Η μονάδα κάμψης, σε συνδυασμό με μια κινούμενη ράβδο, ασκεί πίεση στο τμήμα της ράβδου που βρίσκεται ανάμεσα στα στηρίγματα.

Στις συσκευές βαλλίστρας, είναι δυνατή η κάμψη κοίλων ράβδων με διατομή έως 10 cm σε γωνίες έως και 90 μοίρες.

Οι ράβδοι που πιέζουν το τεμάχιο εργασίας μπορούν να είναι:

• μηχανική βίδα;
• υδραυλικό, εξοπλισμένο με χειροκίνητη κίνηση.
• υδραυλικό, εξοπλισμένο με ηλεκτρικό κινητήρα.

Οι ηλεκτρικές συσκευές είναι οι πιο παραγωγικές. Λυγίζουν τα τεμάχια εργασίας χρησιμοποιώντας αφαιρούμενες μονάδες με μεταβαλλόμενες ακτίνες. Το τεμάχιο εργασίας λυγίζει στην επιθυμητή γωνία χρησιμοποιώντας έναν περιστρεφόμενο άξονα. Εάν το εργοτάξιο δεν έχει ρεύμα, η συσκευή μπορεί να τροφοδοτηθεί από μπαταρία.

Με τη βοήθεια ενός τέτοιου εργαλείου, είναι δυνατό να λυγίσετε τα τεμάχια εργασίας υπό γωνία έως και 180 μοίρες.

Κάμψη σε μήτρες με συμπίεση

Η κάμψη τεμαχίων μήκους έως και 70 εκατοστών μπορεί να επιτευχθεί με σφράγιση. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται υδραυλικές ή μηχανικές πρέσες. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει την παραγωγή δομικών στοιχείων με σύνθετα σχήματα.

Η συμπίεση κενών είναι η πιο ακριβή μέθοδος κάμψης. Ωστόσο, προσφέρει επίσης την υψηλότερη παραγωγικότητα. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει την παραγωγή μιας ευρείας γκάμας προϊόντων.

Εξοπλισμός μηχανής κάμψης σωλήνων

Η κάμψη σωλήνων σε βιομηχανική κλίμακα πραγματοποιείται με μηχανήματα.

Κάμψη ρολού. Ο πιο συνηθισμένος τύπος μηχανής κάμψης είναι η μηχανή έλασης. Οι μηχανές τριών κυλίνδρων, σχεδιασμένες για την κάμψη μεγάλων τεμαχίων εργασίας, χρησιμοποιούνται συχνότερα. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή σπειροειδών σωληνωτών προϊόντων.

Το τεμάχιο εργασίας κινείται μέσα από κυλίνδρους, η θέση των οποίων καθορίζει την ακτίνα κάμψης του. Ταυτόχρονα, συμπιέζεται και στις δύο πλευρές από έναν κύλινδρο παραμόρφωσης. Τοποθετείται ανάμεσα στους κυλίνδρους για να επιτρέπει στο τεμάχιο εργασίας να κάμπτεται ενώ αιωρείται. Οι κύλινδροι λειτουργούν ως στήριγμα κατά την μεταλλουργία.

Επεξεργασία συμπίεσης

Στην παραγωγή χρησιμοποιούνται συχνά μηχανές που κάμπτουν τεμάχια μικρής ακτίνας χρησιμοποιώντας κάμψη με συμπίεση. Αυτές οι μηχανές επεξεργάζονται τεμάχια μικρής και μεγάλης διατομής. Η διαδικασία περιλαμβάνει εντοπισμένη θέρμανση των τεμαχίων και ταυτόχρονη αξονική πίεση.

Το μηχάνημα αποτελείται από:

• ένα πλαίσιο με θερμαντήρα που βρίσκεται πάνω του.
• κύλινδρος στήριξης;
• ένα ζεύγος σφιγκτήρων, ο πρώτος από τους οποίους είναι ένας περιστροφικός σφιγκτήρας κάμψης, ο δεύτερος είναι ένας σφιγκτήρας ανατροπής.

Η συσκευή είναι ικανή να κάμπτει στοιχεία υπό γωνία 180º. Συσφίγγει τα τεμάχια εργασίας με σταθερή δύναμη, ανεξάρτητα από τη διατομή τους και το μέγεθος της αξονικής δύναμης που παράγεται στο επίκεντρο της παραμόρφωσης κατά την κάμψη. Ο εξοπλισμός μπορεί να επεξεργάζεται τετράγωνα και ορθογώνια προφίλ.

Κάμψη με περιστροφική εξαγωγή

Η περιστροφική σχεδίαση σωλήνων πραγματοποιείται σε μηχανήματα με ηλεκτρικά ή υδραυλικά στηρίγματα για την κίνηση των κυλίνδρων πίεσης. Τα τελευταία χρησιμοποιούνται για την επίτευξη της επιθυμητής διαμόρφωσης και πάχους του παραγόμενου στοιχείου.

Η περιστροφική έλξη παράγει εξαρτήματα από κοίλες περιστρεφόμενες ράβδους που παραμορφώνονται από κυλίνδρους σε κινούμενο άξονα. Σήμερα, στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται περιστροφικές μηχανές έλξης CNC. Το λογισμικό τους λαμβάνει υπόψη την αντοχή του υλικού στην παραμόρφωση. Στην κατασκευή χρησιμοποιούνται τα σχετικά πρότυπα GOST.

Σύναψη

Σε μικρούς όγκους, η κάμψη σωλήνων μπορεί να γίνει με χειροκίνητα εργαλεία. Σε βιομηχανική κλίμακα, αυτό γίνεται με εξειδικευμένα μηχανήματα. Πριν ξεκινήσετε, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε την ελάχιστη επιτρεπόμενη ακτίνα κάμψης.

Δείτε το βίντεο