Tukiputkitaivutus vs ilman tukiputkea: kumpi ratkaisee sisäiset rippeet?

Sisäinen ripistymä voi olla todellinen hankala ongelma putkien taivutuksessa. Ne eivät näytä hyviltä valmiissa osassa, ohentavat putken seinämää ja aiheuttavat myös kapeikkoja nestevirtauksille. Tätä ongelmaa varten on kaksi yleisesti käytettyä menetelmää sisäisen ripistymän ehkäisemiseksi putkissa: ydinmuokkausmutkaminen ja ydintön mutkaminen. Vaikka molemmilla menetelmillä on omat käyttökohteensa, niiden tehokkuus sisäisen kaarevuussäteen ripistymän estämisessä vaihtelee merkittävästi. Tässä artikkelissa tarkastellaan molempia menetelmiä pyrittäen selvittämään lopullisesti, mikä menetelmä todella ratkaisee sisäisen ripistymän.

Sisäisten ripistymien syiden ymmärtäminen

Tehollisesti ottaen, kun putki taivutetaan, ulkoseinän on venyettävä, kun taas sisäseinän on puristuttava. Monien putkien ohuet seinämät tai liian tiukalle säteelle taivutetut putket eivät pysty tarjoamaan riittävää lujuutta puristusvoimia vastaan, jolloin sisäseinä taittuu ja kurtoutuu. Tämä kurtoaminen aiheuttaa rippeen. Ohuemmat seinämät, tiukat taivutukset ja materiaalit kuten ruostumaton teräs (joka on luonnostaan melko kovaa) pahentavat tätä ongelmaa. Ongelman ratkaisun on joko tuettava putken sisäseinämää tai löydettävä keino muuttaa puristusvoimaa. Alla on kaksi menetelmää, jotka käsittelevät tätä ongelmaa kahdesta eri suunnasta.

Mandrelitta taivutus: yksinkertaisuus rajoituksineen

On olemassa erilaisia menetelmiä taivutukseen ilman sisäistä tukea, joista yksinkertaisin on tyhjä tai mandrelittä taittaminen. Tässä taivutustavassa putki taivutetaan käyttäen ainoastaan taivutusmuottia, kiinnitysmuottia ja painemuottia (tai joskus pyyhkäisy-muottia). Putkeen ei tule mitään kappaletta. Menetelmä toimii erinomaisesti paksuseinäisille putkille, jotka taivutetaan kohtalaiselle säteelle. 2,5 mm:n seinämäpaksuinen putki taivutetaan siististi 3D-säteelle ilman mandrelia. Painemuottia eteenpäin työntävä voima yhdessä pyörivän taivutusmuotin kanssa aiheuttaa jännitteen putken ulkopinnalle, mikä pakottaa materiaalin romahtamaan sisäänpäin vastustaakseen voimia. Kuitenkin, jos sisäseinän paksuus on alle 1,5 mm ja sisäinen taivutussäde ylittää 2D, sisäinen ripautuminen on välttämätöntä jossakin määrin, koska putken sisällä ei ole mitään, mikä pitäisi sitä pyöreänä. Mandrelittömän taivutuksen tärkein etu on sen nopeus ja huomattavasti pienempi työkalutarve verrattuna mandrelitaivutukseen; kompromissi on kuitenkin se, että se ei todellakaan ratkaise sisäistä ripautumista.

Ydinkäyritys: Sisäinen tukirakenne rippeetöntä tulosta varten

Tässä prosessissa käytetään ydintävää taivutusta, jossa putkeen asennetaan sisäinen tukiputki (mandrel). Yleensä kiinteä sauva, jossa on yksi tai useampi liukuvalla nivelillä varustettu pallo, tukiputki tukee putken sisäseinämää juuri siinä kohdassa, jossa tapahtuu puristusta. Kun putki taivutetaan, tukiputki estää sisäseinämän romahtamasta sisäänpäin. Pallot ovat nivellettyjä siten, että kun niitä vedetään putken läpi sen taivutuksen aikana, ne voivat kaikki sopeutua putken seinämän muodostamiin kaareviin. Tämä on tähän mennessä menestyksekkäin menetelmä ongelmien ratkaisemiseen, kuten ohutseinämäisten putkien, pienellä taivutussäteellä tehtävien taivutusten ja kovien materiaalien – esimerkiksi ruostumattoman teräksen – käsittelyyn. Edellisessä kappaleessa kuvatun tilanteen (25 mm halkaisijan ruostumaton teräsputki, 1,2 mm seinämänpaksuus, 1,8D taivutussäde) tapauksessa kahden pallon sisältävä nivelletty tukiputki tuottaa tuhansille putkille täysin ilman rypistä. Kuvista näkyy selvästi, kuinka merkittävä parannus tämä on verrattuna tukiputketta ei käyttävään taivutukseen. Tukiputketaivutuksen päähaitat ovat: työkalujen kustannukset ovat huomattavasti korkeammat ja pienemmillä erillä prosessi voi olla erittäin aikaavievä, ja kaikki osat vaativat voiteluaineen, jotta ruostumaton teräsputki ei tartu tukiputken pintaan ('galling').

Suorituskyvyn vertailu todellisissa sovelluksissa

Tarkastellaan tyypillistä autonosaa: 25 mm:n putkea, jonka seinämän paksuus on 1,2 mm ja keskiviivan säde 1,8D. Kun putkea taivutetaan ilman taivutusytimiä, sisäpinnalle syntyy lähes aina rippeitä; noin 30 % osasta on rippeitä. Rippeiden näkyvyys ja merkitys osan toiminnalle riippuvat osasta itsestään – ne saattavat olla vain hieman havaittavissa eikä niillä ole kriittistä vaikutusta osan toimintaan, mutta ne eivät kuitenkaan ole esteettisesti miellyttäviä eivätkä ne välttämättä salli optimaalista nestevirtausta. Jos sama putki taivutetaan hyvin suunnitellulla kahden pallon sisäytimellä, ongelma ratkeaa täysin, ja kymmeniä tuhansia putkia voidaan taivuttaa ilman yhtään rippeä. Lääketieteellisiä komponentteja valmistetaan usein noin 1 mm:n seinämän paksuudella, ja niitä taivutetaan sisäytimen avulla, koska se on yksinkertaisesti ainoa käytännöllinen tapa saavuttaa hyväksyttävä tulos.

Koska ei-sisäytintä käyttävä taivutus on oikea valinta

Siten sanottuna ei-mandreltaivutusta voidaan ehdottomasti perustella, kun käsitellään erityisen paksuseinäisiä putkia (2 mm tai enemmän) ja suurta taivutussädettä (3D tai suurempi) tai kun prototyypityksen aika ja kustannukset ovat tärkeämpiä kuin lopputulos. Usein pienet valmistajat voivat selvitä ilman mandreltyökaluja laskemalla huolellisesti taivutussäde putken seinämänpaksuuden perusteella erityisen paksuille putkille ja välttämällä putkien valmistusta, joihin sisäpuolen taivutussäteen saavuttamiseksi vaadittaisiin mandrelia. Jos kuitenkin osasi on jo ryppyilyssä ja käytät ei-mandreltaivutusta, mandrelin lisääminen asennukseen on todellakin ainoa ilmeinen ratkaisu.

Käytännön näkökohtia mandreltaivutuksesta

On tärkeää muistaa, että mandrel-taivutuksessa tarvitaan oikea työkalusarja optimaalisten tulosten saavuttamiseksi. Yleisesti hyväksyttyä on, että putken seinän ja ulomman työkalun sisäpinnan välillä saa olla enintään 0,1–0,2 mm:n välys optimaalisia tuloksia varten. Lisäksi pallojen sijainti suhteessa kohtaan, jossa putki sivuaa taivutustyökalua, on ratkaisevan tärkeä: jos palloja asetetaan liian eteenpäin, mandrel jää lukkoon putkeen; jos ne asetetaan liian taaksepäin, putki romahtaa uudelleen. Nykyaikaisissa CNC-hydraulisissa putkitaivuttimissa on ohjelmoitu mandrelin vetäminen takaisin helpottamaan säätöä.

Johtopäätös

Jos haluat poistaa sisäiset ripset — olipa kyseessä ohutseinäisen putken taivuttaminen kapealla säteellä tai osan ulkonäkö on ratkaisevan tärkeä — mandreltaivutus on ehdottomasti oikea valinta. Ilman mandrelia tehty taivutus on hyödyllinen tietyissä tilanteissa, mutta se ei voi ratkaista itse ydinkysymystä. Kaikki Baoruin putkentaivutuskoneet on suunniteltu mahdollistamaan molemmat taivutusmenetelmät. Valinta menetelmän välillä riippuu aina sovelluksesta, mutta jos haluat ripuston vapaan putken, mandreltaivutus on parhaassa luokassa.