BLOG

Mayıs 12, 2021

by Marsel Metal

Boru ve boru temelleri: Mükemmel büküm nasıl elde edilir

Dört değişkeni kaynatır: boru malzemesi, takımlama, yağlama ve makine

Editörün Notu: Bu makale Fabricators & Manufacturers Association International (FMA) tarafından kolaylaştırılan ve i-Fab LLC’nin başkanı Danie Jacobs tarafından sunulan Tube Bending 101 FabCast’a dayanmaktadır.

Çoğu arama tüpü siyah bir sanatı büküyor, kaçınılmaz deneme yanılma ile gizemli bir süreç. Ancak gerçekte, temel ilkeler onlarca yıldır aynı kaldı. Boru şeklindeki iş parçalarını bükmek için kullanılan teknoloji önemli ölçüde gelişti, ancak tüm mekanik sihir fiziği değiştiremez.

Boru veya boru ile çalışmanızdan bağımsız olarak ve bükme sürecinden bağımsız olarak, mükemmel bükme sadece dört faktöre indirgenebilir: malzeme, makine, takım ve yağlama.

Temel Koşullar

Bükme, üzerinde çalıştığınız borunun veya borunun özelliklerini bilmekle başlar. Genellikle sıvıyı veya havayı taşımak için kullanılan boru, nominal boru boyutuna göre belirlenir (bkz. Şekil 1 ). Ancak bir bükme makinesi belirlediğinizde, merkez çizgisi yarıçapı , dış çap ve duvar kalınlığı kritik değişkenlerdir.

Ayrıca, her boru çizelgesinin bir nominal duvar kalınlığı vardır. Bir tolerans vardır ve duvar kalınlığı biraz değişebilir. Bu varyasyon, özellikle küçük bükme yarıçaplarında hassas, sıkı geçme takımlar kullanan bükme işlemleri için dikkate alınmalıdır.

Diğer bükülme değişkenleri arasında iç bükülme yarıçapı (bazen intrados olarak adlandırılır ); dış eğilme yarıçapı (ya da sırtı ); ve ne sıkıştırma ne de gerilmenin meydana gelmediği merkez çizgisi yarıçapı veya nötr çizgi . Bükme açısı bükümün tamamlayıcı açısına değinmektedir. Dolayısıyla, bir tüp “45 dereceye” bükülürse, bu 45 derece tamamlayıcıdır veya 135 derecelik bir iç bükülme açısıdır (bkz. Şekil 2 ). Virajlarda arasındaki mesafe (DBB) diyor olan şey. Daha spesifik olarak, iki teğet nokta arasındaki mesafedirs, düz bir bölümün eğilmeye başladığı ve bükülmenin başladığı veya bittiği yer.

Pres freni şekillendirmede olduğu gibi, borular büküldükten sonra geri esnemeye maruz kalır ve radyal büyümeye maruz kalan bir bükülme oluşturur . Genel olarak konuşursak, boru ne kadar sert ve bükülmenin merkez çizgisi yarıçapı ne kadar küçükse, geri esneme ve bunun sonucunda radyal büyüme o kadar büyük olur. Bakır, paslanmaz çelikten daha az geri esnemeye sahip olan çelikten daha az radyal büyümeye uğrar.

Bazıları dikişsiz olmasına rağmen, çoğu boru uzunlamasına kaynakla üretilir. Boru bükmede, bu kaynak dikişinin kalitesi, boyutu ve tutarlılığı önemlidir. Eklemin iki kenarı tam olarak hizalı değilse veya kaynak parçası çok büyükse veya tutarsızsa, bu süreksizlikler borunun yuvarlaklığını etkileyecektir. Mükemmel kıvrımı yaratmak istiyorsanız bu sorun yaratır.

Uzama bükme sırasında meydana gelir ve malzemenin direndiği dış yarıçap uzar ( çeper incelmesine neden olur ). Bu, kıvrımın dış yüzeyinin çökmesine , ovalliğe veya orijinal yuvarlak şeklinden enine kesitin bozulmasına neden olur . Belirli uygulamalar için biraz ovallik kabul edilebilir, ancak hassas işler için kabul edilemez. Bunun nedeni, dış kısım uzadıkça iç yarıçapın sıkışması ve belirli bir noktada kırışmaya başlamasıdır.

Diğer herhangi bir üretim teknolojisi gibi, uygulama gereksinimleri, tercih edilen fabrikasyon yöntemini yönlendirir. Bazıları eski ve bazıları yeni olmak üzere çok sayıda özel boru bükme işlemi vardır. Yine de çoğu boru dört yoldan biriyle bükülür: ram tipi bükme, merdaneli bükme, sıkıştırmalı bükme veya döner çekme bükme .

Ram tipi Bükme

Herhangi bir susturucu dükkanını ziyaret edin ve muhtemelen koç tarzı bir bükücü göreceksiniz (bkz. Şekil 3 ). En eski ve en basit boru bükme yöntemlerinden biri olan bu yöntem, bir boruyu silindirlere veya pivot bloklarına doğru zorlayan hidrolik tahrikli bir şahmerdan kullanır. Genel olarak, iş parçası OD’sinin üç ila dört katı olan bir merkez hattı yarıçapı (CLR) elde edebilirsiniz.

İş parçası kimliği desteklenmez ve virajın dışında önemli miktarda gerilme meydana gelir. Bu yöntem kare boru uygulamalarında popülerdir, çoğu kişi ram aletini iç bükülme yarıçapını kasıtlı olarak sıkıştıracak ve hafifçe deforme edecek şekilde tasarlamıştır (bkz. Şekil 4 ). Bu, kırışmayı önler ve bükümün dış yüzeyini içe doğru zorlayarak içbükey bir yüzey oluşturur ve dirseğin dış tarafında aşırı gerilmeyi önler.

Bu işlem, boru ve boruyu bükmenin açık ara en ucuz yoludur, ancak diğer yöntemler kadar kontrol edilebilir değildir. İş parçası kozmetikleri önemliyse veya uygulama sıkı bükülme toleranslarına sahipse, ram tipi yöntem en iyi seçim olmayabilir.

Rulo Bükme

Genel olarak inşaattaki büyük iş parçaları için kullanılan merdaneli bükme, genellikle bir piramit içinde konumlandırılmış, dikey veya daha büyük bölümler için yatay olarak yönlendirilmiş üç merdane gerektirir. Merdaneler belirli, genellikle çok büyük yarıçaplar üretmek için hareket eder. Hangi ruloların nereye hareket ettiği makineye bağlıdır. Bazılarında, istenen açıyı oluşturmak için üst silindir yukarı ve aşağı hareket eder; diğerlerinde, iki alt merdane hareket eder ve üst merdane sabit kalır (bkz. Şekil 5 ).

Diğer bir makine türü, iki rulolu, kıstırma tarzındaki rulo bükücüdür. Bu sistem için, tüp bir üst ve alt silindir arasında beslenirken, her iki tarafta da iki ayarlanabilir kılavuz istenen bükülme açısını oluşturmak için hareket eder.

Birçoğu spiral üretmek için merdaneli bükmeyi kullanır. Bir iş parçasının tek çaplı bir adımı ve büyük bir yarıçapı varsa, operatör sürekli bir bobin üretmek için bir tur sonra boruyu kaldırabilir. Daha büyük bir bobin aralığına sahip olanlar da dahil olmak üzere bazı uygulamalar, bobin oluşturulurken boruyu dışarıya doğru yönlendiren ek bir rulo gerektirir.

Sıkıştırma Bükme

Sıkıştırmalı bükme, iş parçasını sabit bir bükme kalıbı etrafında bükmek için bir silindir veya sıkıştırma kalıbı (bazen takip bloğu olarak adlandırılır) kullanır ( Şekil 6 ). Sistem, iş parçasını arka teğet noktasının hemen arkasında sıkıştırır. Silindir, boruyu merkezi bükme kalıbına karşı etkili bir şekilde “sıkıştırır”. Bu yöntem en çok simetrik iş parçalarında yaygındır – her iki tarafta aynı kıvrımlara sahip olanlar – genellikle iki bükme kafalı bir makinede tek bir kurulumda bükülür. Bu yöntem, tüp OD’sinin en az üç katı olan bir CLR’ye bükülmüş tüpler için iyi çalışır.

Boru ID’si desteklenmediğinden dirseğin dış yüzeyi hafifçe düzleşebilir. Tüp çapının üç katından daha küçük bir CLR’ye sahip iş parçaları için önerilmez. Bu yöntem daha çok ev ve ticari ürünler üretmek için kullanılmaktadır. Her iki tarafında aynı kıvrımı olan bir havlu çubuğu görürseniz, muhtemelen sıkıştırma bükme ile oluşturulmuştur (bkz. Şekil 7 ).

Döner Çekme Bükme

Hassas işler için, döner çekme bükme, özellikle dar yarıçapları içeren uygulamalar için boru bükme peyzajına hakimdir – bazen bir CLR’ye (bazen boru OD’sinin sadece 0,7 katı olan (veya boru işlemcilerin dediği gibi, 1 × D’den daha az)). Bu işlem size duvar incelmesi ve ovalite üzerinde maksimum kontrol sağlar. Dış boru iç çapı ve hassas kalıp içinde bir mandrel kullanılarak bükülme esnasında destekleri malzeme akışını eğilme çekme, döner (bkz Şekil 8 ).

Döner çekme düzeneği, borunun düz bölümünü (bazen teğet olarak adlandırılır) tutan bir basınç kalıbı gerektirir; iş parçasını yuvarlak bir bükme kalıbı etrafında döndüren bir kelepçe kalıbı; bir mandrel, bazen ucunda borunun iç kısmını bükme etrafında desteklemek için bir dizi mafsallı bilye; ve iç yarıçapın teğet noktasından hemen önce iş parçasına temas eden, bükmenin iç yarıçapında oluşabilecek kırışıklıkları önlemek için malzemeyi silen bir silici kalıbı.

Basınç kalıbı (aynı zamanda bir basınç kayması olarak da adlandırılır) bükme sırasında dış yarıçapı destekler. Basınç kalıbı sabit olabilir; iş parçasını, iş parçasının bükülmeye çekildiği hızda silindirler üzerinde kayarak takip edebilir; ya da hidrolik veya (günümüzde daha yaygın olan) elektrikli servo motorlarla “güçlendirilebilir”, itilerek duvar incelmesi daha da en aza indirilebilir. Tüm bu elemanlar, bükme boyunca hem boru iç çapını hem de dış çapını etkili bir şekilde kontrol eder.

İyi Takımlama

Mükemmel bükümü elde etmek için iyi bir takım kurulumuna ihtiyacınız vardır ve bu hiçbir yerde döner çekme bükme işleminden daha kritik değildir. Mandreli düşünün – sertliği önemlidir. Sert bir borunuz ve sert bir mandreliniz veya yumuşak bir borunuz ve yumuşak bir mandreliniz varsa, mandrel borunun içine yapışma ve prosese zarar verme eğiliminde olacaktır. Genel bir kural olarak, sert ve yumuşak malzeme kombinasyonuna sahip olduğunuzdan emin olun. Sert bir iş parçanız varsa, yumuşak bir mandrele ihtiyacınız vardır; Yumuşak bir iş parçanız varsa, sert bir mandrel kullanmanız gerekir.

Aletleriniz ayrıca radyal büyümeyi de hesaba katmalıdır (bkz. Şekil 9 ). Eğer radyal büyüme aşırı ise, döner çekme işleminin doğası, kelepçe kalıbı serbest kaldıktan sonra, bükülmenin başlangıcındaki yarıçapın bükülmenin sonundaki yarıçaptan belirgin şekilde farklı olacağı anlamına gelir. Radyal büyümeye uyum sağlamak için, özellikle sert malzeme ve 3 × D CLR veya daha fazlasını içeriyorsa, daha küçük yarıçaplı bir bükme kalıbı kullanmanız gerekebilir.

Çekme bükme ayrıca iyi kaynaklara sahip iyi bir boru gerektirir. Borunun iç veya dış yüzeyine çıkıntı yapan tutarsız bir kaynak parçası, mandrel, basınç kalıbı ve silici kalıbında hasara yol açacaktır.

Silecek kalıbı ile ilgili olarak, konumu kritiktir (bkz. Şekil 10 ). Kalıp, ucu iç yarıçap teğet noktasından hemen önce tüpe temas edecek şekilde hafifçe açılı olmalıdır (tüpe paralel olarak biraz uzakta) – bu geçiş, bükme sırasında iş parçasının en zayıf noktasıdır. Silecek kalıbının temas noktasının durumu da kritiktir. Dokunulduğunda keskin olmalı. Silecek kalıbı zamanla aşınabilir, bu nedenle bazı işler için yedek silecek kalıbının hazır bulundurulması iyi bir uygulamadır.

Sıkıştırma kalıbına gelince, uzunluğu boru çapının üç katı olmalıdır. Bazen bazı teknisyenler bu uzunluğu tüp OD’nin iki katına kadar kısaltır, ancak bu genellikle önerilmez. Kelepçe kalıbı, iş parçasını bükme kalıbına kelepçeler ve etrafına çekilirken boruyu tutar. Kelepçe ne kadar kısa olursa, iş parçasının kısa bir bölümüne o kadar fazla baskı uygular ve böylece deforme olma riskini artırır. İş parçası çapının en az üç katı olan bir kelepçe kalıbı, basıncı daha geniş bir alana yayar.

Bu sıkma kalıbı gereksinimi, virajlar arasında kısa mesafeli bir iş parçası oluştururken zorluklar yaratabilir, ancak özel aletler bunun üstesinden gelebilir. Genellikle günümüzün CNC bükme sistemlerinden bazılarında yaygın olan çok istifli düzenlemelerde gelir. Bu düzenlemede, iki veya üç (veya daha fazla) kelepçe kalıbından oluşan bir istifiniz olur. Biri düz bölümleri tutmak için kullanılan geleneksel bir kelepçe kalıbıdır ve diğeri – bir kalıp kalıbı olarak adlandırılır – önceden oluşturulmuş kıvrımlara kenetlenebilmesi için belirli bir şekle göre işlenir. (Bu gelişmiş sistemler aynı zamanda farklı boru yarıçapları için bir dizi bükme kalıbına sahip olabilir, bu nedenle bir operatörün farklı işler arasında takımları değiştirmesine gerek yoktur.)

Bazı borular, özellikle ince cidarlı olanlar, mandrelin ucunda bükülebilen bir dizi bilyeye ihtiyaç duyar ve bu da boru kimliğini dirsek içinde destekler. Makine kurulumu sırasında bu topların konumlandırılması önemlidir. Normalde, bilye serilerinin kıvrımın başlangıç ​​teğet noktasından başlaması için bir mandrel yerleştirmelisiniz; daha sonra kaliteli bir bükülme elde edilene kadar mandreli yavaşça ileri doğru hareket ettirirsiniz, ancak çok fazla değil – özellikle ultra ince duvarlı borular için. Mandrel çok ileri hareket ettirilirse, bükme sırasında bazı bilyeler borunun içinde kırılabilir (bkz. Şekil 11 ).

Yağlama Faktörleri

Mafsallı bilyeli bir mandrel, tüp ID’sine sıkıca oturur. Mandrel şaftı ve tüp kimliği arasındaki açıklık yalnızca yaklaşık 0,009 inçtir; bilyeler ile tüp kimliği arasındaki boşluk biraz daha büyük olabilir, ancak fazla değil. Böyle sıkı bir bağlantı, doğru yağlama olmadan önemli sürtünmeye neden olur.

Petrol bazlı olmayan sentetik yağlayıcılar giderek daha popüler hale geliyor. Genellikle bir macun veya jel olarak sağlanırlar, uygulamanın gerektirdiği kıvamda seyreltilebilirler. Genel olarak konuşursak, kalın duvarlar ve dar yarıçaplarla daha ağır işlerde bükme, daha konsantre yağlama gerektirir. Erken aşınmayı önlemek için silici kalıplarının da temas noktasında uygun şekilde yağlanması gerekir.

İyi Makine

Döner çekme bükme için, daha fazla elektrikli makine, boru atölyesi katlarında yuva buluyor. Ve bu tür makinelerle birlikte daha fazla kullanılabilir kontrol ekseni gelir – hepsi bir makineyi belirtirken önemlidir. Bir CNC işleme merkezinin beş ekseni olabilir. CNC boru bükmede, bazen 10 eksene kadar düşünmeniz gerekir (bkz. Şekil 12). En yaygın eksenlerden bazıları şunlardır:

Y: Bükümler arası mesafe
B: Bükme dönüş düzlemi
C: Bükme açısı
X: İş parçasının yatay kayması
Z: İş parçasının dikey kayması
XR: Reaksiyon kızağı
XC: Sıkıştırma hareketi
YB: Yükseltme hareketi
YM: Mandrel hareketi
YSFO: Takipçi basınç kalıbı hareket

İşleme sırasında elbette eksenler eşzamanlı olarak hareket edebilir, ancak boru bükmede makineler “durmuş eksenler” ile çalışır, yani her eksen bir sonrakine geçmeden önce anlık olarak durur. Karmaşık bir uygulamada, örneğin, iş parçası ilk bükülme (Y) için ileri doğru hareket ettirilebilir; mandrel konumuna (YM) hareket etti, kenetlendi (XC) ve sonra büküldü (C, YB, YSFO). Daha sonra kelepçelendi (C) ve tekrar (Y) konumuna taşındı. İş parçası, bükme düzlemini (B) değiştirerek döndürülebilir. Sonraki kıvrımlar, kalan bükülmemiş boru bölümünün kaymasını gerektirebilir (X, Z).

Bazı yeni makinelerde, bükme işlemlerini birleştirmek için aletler için yer vardır. Örneğin, birkaç dar yarıçaplı kıvrımın yanı sıra bir büyük yarıçaplı kıvrıma sahip bir parçanız olduğunu varsayalım. Döner çekme bükme için bu kadar büyük bir bükme kalıbı oluşturmak pratik olmayacaktır. Bu nedenle bazı makineler, tek bir ünitede döner çekme bükme ile birlikte merdaneli bükme sunar.

Makine gereksinimleri; malzeme kalitesi, duvar kalınlığı, iş parçası ve elde etmeniz gereken CLR gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Her zaman olduğu gibi, uygulamaya özel gereksinimleri belirlemek için makine ve malzeme tedarikçilerinizden gelen bilgileri kullanmalısınız.

Sanattan Bilime

Modern makinelerin kapasitesi, en son yazılım ve kontrollerle bir araya geldiğinde, boru bükmenin ne kadar hassas hale geldiğini gösteriyor. Doğru, malzeme değişkenliği ve belirli uygulamaya özgü zorluklar, bir miktar öngörülemezliği kaçınılmaz hale getirir. Bununla birlikte, doğru malzeme, alet, yağlama ve makine ile her seferinde mükemmel büküm elde etme şansınız çok daha yüksektir.