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현재 튜브 및 파이프 분야에서 다중 곡률 부품 제조 시 가장 큰 생산 난제 중 하나는 이러한 부품을 성공적으로 양산할 수 있는 적절한 공정을 확보하는 것이다. 여러 반경과 여러 평면을 가진 튜브를 구부릴 때, 부품의 내측 곡률면에 주름이 발생하며, 이로 인해 관련 제조 시설에서 상당량의 불량품과 재작업이 발생한다. 튜브 내벽에 생기는 주름은 부품의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라, 궁극적으로는 부품의 사용 성능에도 악영향을 미칠 수 있다. 다행히도 이를 해결할 수 있는 적절한 기술이 이미 개발되어 있다 — 프리 벤딩 포밍(Free Bending Forming, FBF) 기술이다.
다중 곡률 벤딩에서 주름 형성 메커니즘 이해
일반적인 벤딩 방식으로 고정된 벤딩 다이 위를 관이 ‘밀려’ 지나가면서 발생하는 압축 응력이 과도할 경우, 관 내측 벽면에 주름이 생긴다. 이는 벤딩 다이가 관의 내측 표면을 ‘끼워’ 고정시키기 때문에 발생하며, 특히 서로 다른 반경 및 방향으로 다중 벤딩이 이루어지는 관의 경우, 연속적인 변형 과정을 거치며 매우 복잡한 응력 상태가 유발되어 주름이 더욱 두드러진다. 자유 벤딩과 같은 제약 없는 성형 공정을 통해 관을 성형할 때 실험적으로 확인된 바에 따르면, 주름은 굴곡된 관의 안정된 호 부분뿐 아니라 굴곡 각도가 특정 수준에 도달하는 전이 구간에서도 주로 발생한다. 또한 재료의 기하학적 결함이 극단적인 경우에는 주름 형성이 현저히 심화될 수 있다.
자유 벤딩의 장점: 연속적인 조정 및 응력 제어
자유 곡선 성형은 기존의 구부림 방식에 비해 여러 가지 이점을 갖는데, 특히 각도, 반경, 방향을 다양하게 설정할 수 있다는 점이 있습니다. 자유 곡선 성형에서는 벤딩 다이의 정밀 제어된 다축 동시 움직임과 피드 이동을 통해 이러한 모든 조건을 충족시킬 수 있습니다. 반면 기존의 구부림 방식에서는 반경 구부림 시 다이 설계가 매우 중요하며, 반경이 달라질 때마다 다양한 종류의 다이가 필요합니다. 그러나 자유 곡선 성형은 단일 장비로 반경 구부림을 수행할 수 있으며, 재공구 설치가 필요하지 않습니다. 벤딩 다이의 움직임을 정밀하게 제어함으로써 변형 영역 전체에 균일한 응력을 가하여 압축 응력이 발생하지 않도록 할 수 있습니다.
주름 형성을 방지하기 위한 공정 파라미터 최적화
주름 없는 벤딩을 달성하기 위해 프리 벤딩 기술에서는 다양한 파라미터에 주의해야 합니다. 실험 결과, 주름 발생량은 피드 속도, 다이와 튜브 사이의 간격, 변형 영역의 길이, 벤딩 반경 등에 따라 달라질 수 있었습니다. 예를 들어, 높은 피드 속도는 단위 길이당 변형 영역 내 변형률을 증가시켜 재료 공급 부족으로 인해 주름 형성을 촉진합니다. 반면, 튜브와 다이 사이의 간격(클리어런스)이 크면 주름 발생이 감소합니다. 바오루이(Baorui)는 오랜 현장 경험을 바탕으로 다양한 재료 및 튜브 사양에 대해 최적의 벤딩 품질을 달성할 수 있는 적절한 파라미터를 도출할 수 있습니다. 모든 장비는 CNC 제어 장치가 탑재되어 있어 벤딩 중 실시간으로 파라미터를 조정할 수 있으며, 이로써 주름 발생 요인을 효과적으로 제거할 수 있습니다.
다중 곡선 적용을 위한 실용적인 솔루션
자유 곡선 성형 기술을 통해 주름 문제에 대한 즉각적인 해결책을 제공함으로써, 이 기술을 사용하는 제조업체는 분할 성형 방식과 관련된 결함 있는 용접 접합부로 인한 불이익을 더 이상 겪지 않게 됩니다. 또한 동일한 공구 세트를 사용하여 다중 곡률 관을 성형함으로써 설치 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 따라서 이 기술은 주방 및 욕실 설비 제조업체, 자동차 산업에 부품을 공급하는 업체 등 다양한 산업 분야의 여러 응용 분야에서 큰 이점을 제공합니다. 여기서는 구부러진 관 및 파이프의 품질과 외관이 매우 중요합니다. 곡선 성형 다이의 움직임을 제어하는 지능형 알고리즘은 매번 주름 없는 관을 생성하며, 일관된 품질과 완벽함을 보장합니다. 따라서 최고 수준의 품질을 갖춘 다중 곡률 관을 원하신다면, 지난 20년간 저희가 이를 실현해 왔습니다. 당사의 고품질 CNC 유압 파이프 벤딩 기계는 검증된 자유 곡선 성형 방식을 채택합니다.