새로운 롤링 벤더 설계가 대반경 벤딩 시 주름 문제를 해결하는 방식

파이프 및 튜브 벤딩 업계에 계신 분들이라면 누구나, 큰 반경의 벤딩 시 내측 곡률부에 주름이 생기는 현상을 보는 것만큼 성가시고, 또 좌절감을 주는 일은 없습니다. 이 물결 모양의 주름은 일반적으로 내측 곡률부(인트라도스)에 위치하며, 구조적 강도뿐 아니라 전체 마감 품질에도 악영향을 미치는 결함입니다. 자동차 및 항공 산업에서부터 의료 기기, 군사 장비에 이르기까지 다양한 프로파일 유형에 대한 수요가 점차 증가함에 따라, 기존 벤딩 기계는 점점 더 복잡해지는 요구 사항을 충족하기에는 부족함을 드러내고 있습니다. 그러나 최근 몇 년간 등장한 최신식 롤링 기계들이 이러한 문제 해결의 실마리를 제공함에 따라 상황이 달라질 수 있습니다.

주름 발생의 근본 원인 이해

큰 반경 파이프 굽힘 시 발생하는 주름은 본질적으로 재료의 유동과 압축 응력에 의해 결정된다. 파이프나 튜브를 굽힐 때, 곡선 외측에서는 재료가 늘어나면서(얇아지면서) 변형되며, 반대로 내측에는 압축 응력이 작용하여 두꺼워진다. 한 분석 보고서는 이를 다음과 같이 설명한다. “얇은 벽면을 가진 파이프 또는 튜브의 내측에 높은 수준의 압축 응력이 작용할 경우 주름이 발생한다.” 내벽에 작용하는 압축력이 너무 커지면 재료가 붕괴되어 주름이 생기게 된다. 이는 특히 재료가 곡선을 따라 훨씬 더 많이 이동하고 늘어나야 하는 큰 반경 굽힘 성형 과정에서 주요 난제 중 하나이다.

차동 롤링 기술: 게임 체인저

오늘날 주름 방지를 위해 차등 압연(differential rolling) 기법을 사용하는 롤링 벤더는 주름 형성을 방지한다. 현대의 롤링 벤더에서는 롤러 폭 전체에 걸쳐 롤링 속도를 편차 있게 조절하기 위해 원추형 또는 점진적으로 굴곡진 형태의 롤러를 사용하는 등 다양한 롤링 기법이 적용되고 있다. 이 기법은 압연되는 작업물의 각 부분에서 발생하는 속도 차이를 보상함으로써, 한쪽 면의 변형률을 줄이고 반대쪽 면의 수축을 가능하게 하여 구부린 재료의 주름 형성을 제거한다. 원추형으로 압연할 경우, 원주 방향 속도가 공급 속도에 매우 근접하므로 인장 또는 수축력의 크기를 최소화하여 변형을 억제하고, 구부림의 폭과 두께를 정밀하게 제어할 수 있다.

통합 장력 제어 시스템

롤링 벤더 설계에 도입된 세 번째 이점은 주 벤딩 롤러를 빠져나온 직후 부품에 인장을 가하는 통합 인장 제어 시스템의 채택이다. 한 특허에 따르면, 스트립 부재에 인장을 가하는 것은 ‘압연 후 발생하는 일반적인 압축 응력을 일부 제거한다.’ 이 인장은 실제로 버클링을 방지하고, 그 결과 주름 형성을 억제한다. 벤딩 후 인장 제어는 재료를 과도하게 늘여서 형태 유지 능력을 초과시키지 않으면서, 잔류 압축 응력을 줄이기 위해 필요한 만큼만 재료를 당긴다. 이 인장 기능을 입구 및 출구 롤러 간격을 최적화하여 공정 전반에 걸쳐 재료의 안정성을 확보하는 방식과 병행하면, 최종 제품의 품질이 현저히 향상된다.

프로파일 안정성을 위한 최적화된 기계 구성

또 다른 중요한 요소는 특히 대형 반경 작업을 위한 기계 구성 자체입니다. 재료의 지름 대 두께 비율을 유지해야 하는데, 이는 ‘벽 두께가 얇은 대경 파이프는 잘 구부러지지 않으며, 심지어 큰 반경으로도 구부리기 어려울 수 있기’ 때문입니다. 보다 최신식의 롤 벤더는 이러한 과제를 극복하기 위해 더 넓은 개구부와 속도 동기화가 가능한 독립 모터 설계를 채택하여 재료를 단계적으로 점진적으로 구부릴 수 있도록 제작되었습니다. 이 설계는 작업 부하를 더 넓은 표면적에 분산시킴으로써 특정 지점에 가해지는 응력을 줄여줍니다. 20년 이상의 튜브 및 파이프 벤딩 전문 기술을 바탕으로, 바오루이는 중형급 강력한 구조와 지능형 제어 시스템을 통해 이러한 기술을 자사의 롤 벤더에 적용하였습니다. 이를 통해 반경 크기, 재료 종류, 용도에 관계없이 주름 없이 정밀한 구부림 결과를 보장합니다.