كيف يحل تصميم الأسطوانة الداعمة مشكلة التجعُّد الداخلي في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

يمكن لشركات التصنيع العاملة في قطاعات السيارات والمعدات الطبية وأدوات المطبخ والأثاث أن تتفق على التحديات المرتبطة بعملية ثني أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. فعند ثني أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، قد تتشوّه هذه الأنابيب ما يؤدي في كثير من الأحيان إلى عيب يُعرف باسم «تجعُّد الجدار الداخلي» على القطر الداخلي للأنبوب، وهو ما قد يؤثر سلبًا على هيكل القطع النهائية ومظهرها. وفي شركة باوروي، وبعد عشرين عامًا من العمل في مجال تقنيات معالجة الأنابيب، نؤمن إيمانًا راسخًا بأن تصميم السندان المناسب يُعد حلاً فعّالاً لهذه المشكلة. وفهم كيفية تأثير كل معلَّمة من معلمات السندان على جودة عملية التشكيل يُعتبر العنصر الأساسي لتحقيق نجاح عملية الثني.

فهم أسباب حدوث التجعُّد أثناء ثني أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

يحدث التجعُّد في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ نتيجة المبدأ الأساسي لثني الأنبوب. فتتعرض الجدران الخارجية لقوى شدٍّ وتتمدد إلى الخارج، بينما تتعرض الجدران الداخلية لقوى ضغطٍ وتتقلص نحو الداخل. وإذا لم تكن هناك دعامة داخلية على السطح الداخلي، فقد تنهار الجدران تحت الضغط مسببةً التجعُّد. وبما أن سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ تزداد صلابةً عند التشويه (work-harden) تحت الإجهاد ولها مقاومة أعلى، فإن ثنيها يتطلب قوة ثني أكبر ويحتاج إلى دعم داخلي. فعلى سبيل المثال، قد يؤدي كلٌّ من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ المقاوم للصدأ 316 إلى تجعُّد الجدار الداخلي إذا لم يُدخل أداة داعمة كافية أو مطلقة داخل الأنبوب. وكلما زاد معامل الجدار، زاد احتمال حدوث التجعُّد. ويُحسب معامل الجدار بقسمة القطر الخارجي للأنبوب على سماكة جداره. فإذا كان معامل الجدار ٢٠ أو أكثر، فيجب حينها الانتباه جيدًا لاحتمال حدوث التجعُّد.

الدور الحاسم لقطر mandrel وملاءمته

يلعب قطر القالب الداخلي دورًا رئيسيًّا في منع تجعُّد الجدار الداخلي. وقد أظهرت الدراسات أن زيادة قطر القالب الداخلي تؤدي إلى خفض أكبر في درجة الاستدارة، وانخفاض في تسطُّح جدران الأنبوب على الجوانب الخاضعة للضغط. ويجب أن يكون تركيب القالب الداخلي مشدودًا قدر الإمكان دون التسبب في تآكل أو إجهاد زائد لجدار الأنبوب. وعادةً ما يكون تركيب القوالب الداخلية ضمن نطاق ٢٪ إلى ٥٪ من القطر الداخلي للأنبوب. ويتم تشديد التركيب في حالات الأنبوب المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لتوفير دعم كافٍ ولضمان استدارة أفضل ودرجة استدارة أكثر دقة أثناء عملية الانحناء. ومع ذلك، فإن تركيب القالب الداخلي بشكل مفرط قد يتسبب في مشكلات مثل الخدوش والتآكل وصعوبات في استخراج القالب بعد اكتمال عملية انحناء الأنبوب.

امتداد القالب الداخلي وموقعه لمنع التجعُّد

يؤدي تحديد موقع القالب الداخلي بالنسبة لنقطة التماس عند المنحنى دورًا حاسمًا في ضمان خلو الانحناء من التجاعيد. ويجب أن يمتد القالب الداخلي إلى الأمام بما يكفي لدعم جدار الأنبوب بدقة عند نقطة الانحناء. وأشارت نتائج الأبحاث إلى أن الموقع الموصى به هو ما بين ٠٫٥ و١٫٥ مم خارج نقطة التماس في معظم الحالات. ولا ينبغي وضع القالب الداخلي بعيدًا جدًّا إلى الأمام، لأن ذلك قد يؤدي إلى مشكلة ترقق الجدار. أما بالنسبة للأنابيب ذات معامل الجدار الرقيق، فيمكن استخدام صيغة هندسية بسيطة لتحديد موقع القالب الداخلي، رغم أن الفحص البصري الأولي لا يزال ضروريًّا دائمًا.

تكوين القالب الداخلي الكروي للانحناءات المعقدة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

في الحالات التي يكون فيها أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ ذا عامل جدار مرتفع و/أو تكون نصف أقطار الانحناء صغيرة جدًّا، يمكن استخدام مثقاب كروي لتحقيق نتائج أفضل مقارنةً بالسدادات. ويتكوّن المثقاب الكروي من عدة مقاطع كروية متصلة ببعضها طرفيًّا بواسطة عمود اتصال مرن. وتتحرّك هذه الأدوات المجزَّأة بشكل متناسق أثناء انحناء الأنبوب، ويمكنها التكيُّف مع قوس الانحناء لتوفير الدعم على طول كامل عملية الانحناء. وبزيادة عدد الكرات وترتيبها المناسب وتحديد أحجامها بدقة داخل المثقاب الكروي، تتحسَّن جودة التشكيل وتقلُّ إلى أدنى حدٍّ إمكانية تكوُّن التجاعيد. وقد أثبتت الدراسات أن نوع المثقاب وترتيب مقاطعه يمكن أن يتحكمان في عدم استقرار التجاعيد والانهيار عبر الحدِّ من تدفُّق المادة العرضي نحو السطح الداخلي. وتزود آلات ثني الأنابيب الهيدروليكية الخاضعة للتحكم العددي الحاسوبي (CNC) الخاصة بنا بمثاقب كروية مناسبة لتطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ.