วิธีการดัดท่อตามรัศมี

ในปัจจุบัน ในการผลิตโครงสร้างโลหะ การดัดท่อตามรัศมีถูกนำมาใช้เป็นทางเลือกแทนการเชื่อมและการต่อเกลียว

ผลิตขึ้นโดยใช้เครื่องมือพิเศษ หากหน้าตัดของวัสดุมีขนาดเล็ก จะใช้เครื่องดัดท่อแบบมือหมุน. เมื่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของผลิตภัณฑ์มีขนาดใหญ่ จะใช้เครื่องจักรในการผลิต.

โดยส่วนใหญ่แล้ว มักมีความจำเป็นต้องดัดท่อกลมและท่อรูปทรงต่างๆ

พื้นฐานทางทฤษฎีของกระบวนการดัดงอ

เนื่องจากความเครียดที่เกิดขึ้นระหว่างการดัดงอ:

• ผนังท่อถูกยืดออกตามด้านนอกเนื่องจากแรงที่กระทำ
• ถูกบีบอัดจากด้านใน;
• นอกจากนี้ยังเกิดแกนที่เป็นกลางขึ้น ซึ่งสถานะของวัสดุจะไม่เปลี่ยนแปลงบนแกนนี้

พฤติกรรมของหน้าตัดวงกลม สี่เหลี่ยมจัตุรัส และสี่เหลี่ยมผืนผ้า ประเภทของความเสียหาย

ความหนาของผนังท่อบริเวณด้านนอกของส่วนโค้งจะลดลงเนื่องจากแรงเค้นที่เกิดขึ้นก่อให้เกิดโมเมนต์ดึง:

1. ผนังด้านนอกที่บางลงมีแนวโน้มที่จะโค้งงอเข้าหาเส้นศูนย์กลางของท่อ ทำให้หน้าตัดของท่อเสียรูปทรง
2. เมื่อความแข็งแรงดึงของผลิตภัณฑ์เกินขีดจำกัด ผลิตภัณฑ์จะแตกหักตามระนาบการดัดด้านนอก

ความหนาของผนังท่อด้านในบริเวณส่วนโค้งจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเกิดแรงอัด เมื่อความแข็งแรงในการรับแรงอัดของผลิตภัณฑ์เกินขีดจำกัด ความแข็งแกร่งเฉพาะจุดจะลดลง ส่งผลให้เกิดรอยพับลึกที่ด้านในของท่อโค้ง

รูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสและสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีพฤติกรรมอย่างไร?

1. ผนังทรงกระบอกของพวกมันต้องรับแรงอัดและแรงดึงสูงสุด ทั้งในระนาบการดัดด้านนอกและด้านใน
2. วัสดุชนิดนี้มีแนวโน้มที่จะเสียรูปทรงได้ง่าย ทำให้ช่างฝีมือควบคุมได้ยาก
3. วัสดุที่อยู่ด้านในของส่วนโค้งมีแนวโน้มที่จะขยายตัวในแนวตั้ง นอกจากนี้ยังไหลในแนวนอนไปตามหน้าตัดด้านท้ายของผลิตภัณฑ์ แรงกดดันเหล่านี้ดันผนังท่อที่วางตัวในแนวตั้งให้เข้าที่ ส่งผลให้หน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัสเสียรูปกลายเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมคางหมู
4. หน้าตัดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและสี่เหลี่ยมจัตุรัสส่งผ่านแรงหนีบระหว่างขากรรไกรดัดและขากรรไกรหนีบได้ไม่ดี
5. รูปทรงของรองเท้ามีแนวโน้มที่จะเลื่อนไปตามส่วนโค้งของรองเท้าในช่วงเริ่มต้นของการโค้งงอ ซึ่งอาจก่อให้เกิดแรงเสียดทานและนำไปสู่การสึกหรอของอุปกรณ์ได้

พฤติกรรมของวัสดุที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมเมื่อถูกดัดงอ:

1. วัสดุจะเสียรูปน้อยลงในบริเวณที่มีความเค้นสูงสุด บริเวณที่มีการอัด/ยืดตัวสูงสุดจะอยู่แนวสัมผัสกับเส้นกึ่งกลางของหน้าตัด
2. รูปทรงกลมช่วยให้โลหะไหลได้อย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทางขณะดัด ทำให้ช่างฝีมือสามารถควบคุมกระบวนการเปลี่ยนรูปของวัสดุได้ง่ายขึ้น
3. เนื่องจากท่อมีหน้าตัดเป็นทรงกลม จึงสามารถส่งผ่านแรงได้ดีระหว่างส่วนดัดและส่วนหนีบ
4. เมื่อดัดท่อกลมตามรัศมี ท่อแทบจะไม่ลื่นในเครื่องมือเลย

วิธีการคำนวณรัศมีขั้นต่ำที่อนุญาต

รัศมีดัดต่ำสุดของท่อที่ทำให้เกิดการเสียรูปในระดับวิกฤตนั้น กำหนดโดยอัตราส่วน:

Rmin=20∙S

ในนั้น:

• Rmin หมายถึงรัศมีการดัดงอที่น้อยที่สุดที่เป็นไปได้ของผลิตภัณฑ์
• S หมายถึงความหนาของท่อ (หน่วยเป็นมิลลิเมตร)

ดังนั้น รัศมีตามแนวแกนกลางของท่อคือ R = Rmin + 0.5∙Dn โดยที่ Dn คือเส้นผ่านศูนย์กลางระบุของแท่งกลม

เงื่อนไขสำคัญในการคำนวณรัศมีดัดขั้นต่ำอย่างถูกต้อง คือ ต้องคำนึงถึงอัตราส่วนดังต่อไปนี้:

Kt=S:D

ที่นี่:

• Kt หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์ความบางของผลิตภัณฑ์
• D แสดงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ

ดังนั้น สูตรสากลสำหรับการคำนวณรัศมีดัดขั้นต่ำที่อนุญาตได้คือ:

R=20∙Kt∙D+0.5∙Dn.

เมื่อรัศมีที่กำหนดมีค่ามากกว่าค่าที่ได้จากสูตรข้างต้นแล้ว วิธีการดัดท่อเย็นหากค่าที่ได้น้อยกว่าค่าที่คำนวณได้ ควรทำการอุ่นวัสดุก่อน มิเช่นนั้นผนังของวัสดุจะเสียรูปขณะดัดงอ

จำเป็นต้องพิจารณากรณีที่พารามิเตอร์ผนังบางมีค่า 0.03 < Kt < 0.2

1. ดังนั้นรัศมีดัดขั้นต่ำที่อนุญาตของแท่งกลวงโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ ควรจะเป็น: R ≥9.25∙((0.2-Kt)∙0.5)
2. เมื่อรัศมีดัดขั้นต่ำน้อยกว่าค่าที่คำนวณได้ การใช้แกนดัดจึงเป็นสิ่งจำเป็น

การแก้ไขรัศมีโค้งงอของท่อหลังจากถอดภาระออก โดยคำนึงถึงการคืนตัว (แรงเฉื่อยในการยืดตรง) คำนวณโดยใช้สูตร:

Ri=0.5∙Ki∙Do.

ที่นี่:

• Do หมายถึงหน้าตัดของแกนหมุน;
• Ki คือค่าสัมประสิทธิ์การเสียรูปยืดหยุ่นของวัสดุชนิดหนึ่ง (ตามหนังสืออ้างอิง)

ดังนั้น:

1. สำหรับการคำนวณค่าการเสียรูปยืดหยุ่นโดยประมาณของท่อเหล็กหรือทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในไม่เกิน 4 ซม. จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์ 1.02
2. สำหรับอะนาล็อกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในมากกว่า 4 ซม. ค่านี้จะเท่ากับ 1.014

เพื่อทราบมุมที่แน่นอนที่ควรดัดวัสดุ โดยคำนึงถึงรัศมีไจเรชันของท่อ จะใช้สูตรต่อไปนี้:

∆=∆c∙(1+1:Ki)

ที่นี่:

• ∆c คือมุมการหมุนของแกนมัธยฐาน
• Ki คือค่าสัมประสิทธิ์สปริงตามที่ระบุในหนังสืออ้างอิง

เมื่อรัศมีที่ต้องการมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่หน้าตัดของแท่งกลวง 2-3 เท่า จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์สปริงที่ 40-60

รับชมวิดีโอ

TG4 เครื่องดัดท่อแบบไฟฟ้าเชิงกล สำหรับดัดท่อผนังหนา

รับชมวิดีโอนี้ได้ทาง YouTube

วิธีการดัดท่อตามรัศมี

มีหลายวิธีในการดัดท่อให้โค้งเป็นรัศมีตามต้องการ

โดยใช้เครื่องดัดท่อแบบมือหมุน เครื่องมือแบบใช้มือใช้สำหรับการผลิตท่อดัดแบบชิ้นเดียว วัสดุสามารถให้ความร้อนหรือขึ้นรูปเย็นได้ เครื่องมือประกอบด้วยแกนดัดที่มีลูกกลิ้งเคลื่อนที่ซึ่งทำหน้าที่ดัดวัสดุ โดยทำงานด้วยการบีบอัดแท่งวัสดุ ต้องคำนึงถึงรัศมีของการหมุนของท่อกลมหรือท่อเหลี่ยมก่อนใช้งาน

คุณสามารถทำงานในสถานที่ก่อสร้างได้โดยตรงโดยใช้อุปกรณ์พกพาหลากหลายรูปแบบ

อุปกรณ์แบบคานที่ง่ายที่สุด แขนยาวของอุปกรณ์เหล่านี้ช่วยให้สามารถดัดวัสดุได้โดยใช้แรงคน อุปกรณ์แบบคานช่วยให้สามารถดัดท่อได้ที่มุมสูงสุดถึง 180 องศา หากวัสดุมีความยืดหยุ่น (สแตนเลส ทองแดง อลูมิเนียม) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 20 มิลลิเมตร

เครื่องดัดท่อแบบหน้าไม้มีดีไซน์ที่ซับซ้อนกว่า โดยจะวางท่อไว้บนแท่นรองรับสองอันที่หมุนรอบแกนของมัน โมดูลดัดซึ่งเชื่อมต่อกับก้านที่เคลื่อนที่ได้ จะออกแรงกดไปที่ส่วนของก้านที่อยู่ระหว่างแท่นรองรับทั้งสอง

ในอุปกรณ์หน้าไม้ สามารถดัดแท่งกลวงที่มีหน้าตัดกว้างถึง 10 เซนติเมตร ให้เป็นมุมได้ถึง 90 องศา

แท่งที่ใช้กดชิ้นงานอาจเป็น:

• สกรูเชิงกล;
• ระบบไฮดรอลิก พร้อมระบบขับเคลื่อนด้วยมือ
• ระบบไฮดรอลิก พร้อมมอเตอร์ไฟฟ้า

อุปกรณ์ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพการทำงานสูงที่สุด โดยจะดัดชิ้นงานโดยใช้โมดูลที่ถอดเปลี่ยนได้ซึ่งมีรัศมีแตกต่างกัน ชิ้นงานจะถูกดัดให้ได้มุมที่ต้องการโดยใช้แกนหมุน หากสถานที่ก่อสร้างไม่มีไฟฟ้า อุปกรณ์นี้สามารถใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ได้

ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือดังกล่าว ทำให้สามารถดัดชิ้นงานได้ที่มุมสูงสุดถึง 180 องศา

การดัดในแม่พิมพ์โดยใช้การกด

การดัดชิ้นงานที่มีความยาวสูงสุด 70 เซนติเมตร สามารถทำได้โดยใช้การปั๊มขึ้นรูป ในกรณีนี้จะใช้เครื่องปั๊มไฮดรอลิกหรือเครื่องปั๊มเชิงกล วิธีนี้ช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีรูปทรงซับซ้อนได้

การขึ้นรูปชิ้นงานด้วยการกดเป็นวิธีการดัดที่แพงที่สุด แต่ก็ให้ผลผลิตสูงที่สุดเช่นกัน วิธีนี้ช่วยให้สามารถผลิตสินค้าได้หลากหลายประเภท

อุปกรณ์เครื่องดัดท่อ

การดัดท่อในระดับอุตสาหกรรมนั้นดำเนินการโดยใช้เครื่องจักร

การดัดแบบม้วน เครื่องดัดที่พบได้บ่อยที่สุดคือเครื่องรีด เครื่องรีดสามลูกกลิ้งซึ่งออกแบบมาสำหรับการดัดชิ้นงานยาวๆ นั้นเป็นที่นิยมใช้มากที่สุด นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ท่อเกลียวได้อีกด้วย

ชิ้นงานจะเคลื่อนที่ผ่านลูกกลิ้ง ซึ่งตำแหน่งของลูกกลิ้งจะเป็นตัวกำหนดรัศมีของการดัดงอ ในขณะเดียวกัน ชิ้นงานจะถูกบีบอัดจากทั้งสองด้านโดยกระบอกดัดงอ ซึ่งวางอยู่ระหว่างลูกกลิ้งเพื่อให้สามารถดัดงอชิ้นงานได้ในขณะที่ชิ้นงานถูกแขวนอยู่ ลูกกลิ้งทำหน้าที่เป็นตัวรองรับในระหว่างการทำงานโลหะ

การประมวลผลการบีบอัด

เครื่องจักรที่ใช้ดัดชิ้นงานรัศมีเล็กโดยใช้การดัดแบบอัดแรง มักถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิต เครื่องจักรเหล่านี้สามารถแปรรูปชิ้นงานได้ทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนเฉพาะจุดแก่ชิ้นงานและการให้แรงกดตามแนวแกนพร้อมกัน

เครื่องจักรนี้ประกอบด้วย:

• กรอบรูปที่มีเครื่องทำความร้อนติดตั้งอยู่ด้านบน;
• ลูกกลิ้งรองรับ;
• แคลมป์สองตัว ตัวแรกเป็นแคลมป์หมุนดัด ส่วนตัวที่สองเป็นแคลมป์อัดขึ้นรูป

อุปกรณ์นี้สามารถดัดชิ้นส่วนได้ที่มุม 180 องศา มันยึดชิ้นงานด้วยแรงคงที่ ไม่ว่าหน้าตัดของชิ้นงานจะเป็นอย่างไร และไม่ว่าแรงตามแนวแกนที่เกิดขึ้น ณ จุดศูนย์กลางของการดัดจะมีขนาดเท่าใดก็ตาม อุปกรณ์นี้สามารถประมวลผลชิ้นงานที่มีรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสและสี่เหลี่ยมผืนผ้าได้

การดัดแบบหมุนและดึงออก

การขึ้นรูปท่อแบบหมุนนั้นทำบนเครื่องจักรที่มีระบบรองรับด้วยไฟฟ้าหรือไฮดรอลิกสำหรับเคลื่อนย้ายลูกกลิ้งกด ลูกกลิ้งเหล่านี้ใช้ในการควบคุมรูปทรงและความหนาของชิ้นส่วนที่ผลิตได้ตามต้องการ

การขึ้นรูปโลหะด้วยการดึงหมุน (Rotational drawing) ผลิตชิ้นส่วนจากแท่งโลหะกลวงที่หมุนได้ ซึ่งถูกทำให้เสียรูปโดยลูกกลิ้งบนแกนหมุนที่เคลื่อนที่ ปัจจุบัน เครื่องจักรดึงหมุน CNC ถูกนำมาใช้ในกรณีส่วนใหญ่ ซอฟต์แวร์ของเครื่องจักรเหล่านี้จะคำนึงถึงความต้านทานต่อการเสียรูปของวัสดุ และใช้มาตรฐาน GOST ที่เกี่ยวข้องในการผลิต

บทสรุป

ในปริมาณน้อย การดัดท่อสามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือช่างทั่วไป แต่ในระดับอุตสาหกรรม จะต้องใช้เครื่องจักรเฉพาะทาง ก่อนเริ่มงาน จำเป็นต้องคำนวณรัศมีดัดขั้นต่ำที่อนุญาตได้

รับชมวิดีโอ

MTB10 40 เครื่องดัดท่อรัศมี เครื่องดัดท่อคุณภาพดีราคาไม่แพง