Огъване с мандрил срещу огъване без мандрил: Кой метод решава проблема с вътрешните гънки?

Вътрешните набръчквания могат да бъдат истинско неприятно явление при гъненето на тръби. Те изглеждат непривлекателно в готовата част и намаляват дебелината на тръбната стена, както и създават стеснения в тръбните линии за течности. За да се преодолее този проблем, има два често използвани метода за елиминиране на вътрешните набръчквания в тръби: гънене с оправящо ядро и гънене без оправящо ядро. Макар и двата метода да имат своите приложения, ефективността им при предотвратяване на набръчквания по вътрешния радиус е напълно различна. В тази статия разглеждаме всеки от тези методи, за да установим окончателно кой от тях действително решава проблема с вътрешните набръчквания.

Разбиране на причините за образуване на вътрешни набръчквания

Ефективно, когато тръба се огъва, външната й стена трябва да се удължи, докато вътрешната й стена трябва да се компресира. Тънките стени на много тръби или тръбите, огънати с твърде малък радиус, не могат да осигурят достатъчна якост, за да противодействат на компресионните сили, поради което вътрешната стена се прегъва и изпъква. Това изпъкване е причината за образуването на гънки. По-тънките стени, остри огъвания и материали като неръждаема стомана (която по природа е доста твърда) усилват този проблем. Всяко решение на проблема трябва или да подкрепя вътрешната стена на тръбата, или да намери начин да промени компресионната сила. По-долу са представени два метода, които решават този проблем от две различни посоки.

Огъване без мандрил: Простота с ограничения

Съществуват различни техники за извиване без използване на вътрешна подкрепа, най-простата от които е извиването без ядро („empty“ или „non-mandrel bending“). При този тип извиване тръбата се извива само с помощта на извивателния матриц, стискателния матриц и натисковия матриц (или понякога и изтривателния матриц). В тръбата не влиза никакъв обект. Методът работи много добре за тръби с дебела стена, извити с разумен радиус. Тръба с дебелина на стената 2,5 мм, извита с радиус 3D, се извива отлично без ядро. Натисковият матриц, който бута тръбата напред, заедно с въртящия се извивателен матриц, създава напрежение върху външната повърхност, което принуждава материала да се свие навътре, за да противодейства на тези сили. Въпреки това, при дебелина на вътрешната стена по-малка от 1,5 мм и вътрешен радиус на извиване по-голям от 2D е невъзможно напълно да се избегне образуването на гънки по вътрешната страна, тъй като в тръбата няма нищо, което да я поддържа кръгла. Основното предимство на извиването без ядро е, че то е по-бързо и изисква значително по-малко инструменти в сравнение с извиването с ядро; компромисът е, че той всъщност не е решение за проблема с вътрешните гънки.

Гънене с оправка: вътрешна подкрепа за резултат без гънки

Използва се методът на огъване с огъвачен стержен (мандрил), при който в тръбата се поставя вставка. Обикновено това е цялостен прът, съдържащ един или повече шарнирно свързани кълба, които подпират вътрешната стена точно в точката, където се извършва компресията. Докато тръбата се огъва, мандрилът просто предотвратява вътрешната стена да се сгъне навътре. Самите кълба са шарнирно свързани, така че докато се издърпват през тръбата по време на нейното огъване, те могат да се адаптират към кривините, образувани от стената на тръбата. Това е безспорно най-успешният метод за решаване на проблеми като тръби с тънки стени, огъвания с малък радиус и трудни за обработка материали като неръждаемата стомана. За същия сценарий, описан в предишния раздел (стоманена тръба с диаметър 25 мм, дебелина на стената 1,2 мм и огъване с радиус 1,8D), двукълбовият шарнирно свързан мандрил ще осигури напълно безгънеста повърхност на хиляди тръби. Както може да се види от приложените диаграми, подобрението спрямо огъването без мандрил е изключително забележимо. Основните недостатъци на огъването с мандрил са: значително по-висока цена на инструментите и много време, необходимо за по-малки серии; освен това всички части изискват смазка, за да се предотврати „залепването“ („галинг“) на тръбата от неръждаема стомана върху повърхността на мандрила.

Сравнение на производителността при реални приложения

Помислете за типична автомобилна част — тръба с диаметър 25 мм, дебелина на стената 1,2 мм и радиус на централната ос 1,8D. Когато се извършва гънене без оправка (мандрил), почти неизбежно възниква определена степен на набръчкване от вътрешната страна; около 30 % от частта ще бъде набръчкана. В зависимост от конкретната част това може да е едва забележимо и не критично за функционирането ѝ, но определено не е естетически привлекателно и може да ограничи потока на течност. Ако същата тръба се извие с помощта на добре проектиран двутопков мандрил, проблемът се решава напълно и десетки хиляди тръби се произвеждат без нито една набръчквана зона. Медицинските компоненти често се предлагат само с дебелина на стената около 1 мм и се извиват чрез процеса с мандрил, тъй като това е просто единственият изпълним метод за постигане на приемливо качество.

Когато гъненето без мандрил е правилният избор

Това казано, използването на гънене без оправка (без мандри) определено е оправдано, когато се работи с тръби с много дебели стени (2 мм и повече) и голям радиус на извиване (3D и повече) или когато времето и разходите за прототипиране са по-важни от крайния външен вид. Често се наблюдава, че по-малките производители могат да се справят без мандри, като внимателно изчисляват радиуса на извиване въз основа на дебелината на стената за много дебели тръби и просто избягват производството на тръби, които биха изисквали използването на мандра за вътрешния радиус. Ако обаче вашите детайли вече се набръчкват и използвате гънене без мандри, добавянето на мандра към настройката е всъщност единственият очевиден отговор.

Практически съображения за гънене с мандра

Важно е да се има предвид, че при гънене с оправяне с мандрил е необходимо правилното комплект от матрици, за да се постигнат оптимални резултати. Общоприето е, че за оптимални резултати зазорът между стената на тръбата и вътрешната повърхност на външната матрица не трябва да надвишава 0,1–0,2 мм. Освен това положението на кълбата спрямо точката, в която тръбата е допирна до матрицата за гънене, е от решаващо значение: ако кълбата са разположени твърде напред, мандрилът се заклещва в тръбата, а ако са разположени твърде назад, тръбата отново се огъва. Съвременните ЧПУ хидравлични тръбогънни машини имат програмирано изтегляне на мандрила, което улеснява настройката.

Заключение

Ако искате да елиминирате вътрешните гънки — независимо дали извивате тънкостенна тръба с малък радиус или външният вид на детайла е критичен — тогава извиването с оправяне (с мандрил) безспорно е правилният избор. Извиването без мандрил е полезно в определени случаи, но не може да реши самия основен проблем. Всички машини за извиване на тръби от Baorui са проектирани така, че да подпомагат и двата метода на извиване. Изборът между единия и другия метод винаги зависи от конкретното приложение, но ако търсите тръби без гънки, нищо не може да надделее над извиването с мандрил.