Mandrel-bøyning vs. ikke-mandrel-bøyning: Hvilken metode løser problemet med indre rynker?

Indre rynker kan være en ekte bryderi ved rørbøyning. De ser ikke pent ut i den ferdige delen, og de tyner rørveggen samtidig som de skaper innsnevring i væskeledninger. For å komme rundt dette finnes det to vanligvis anvendte teknikker for å løse indre rynker i rør: mandrel-bøyning og ikke-mandrel-bøyning. Selv om begge har sine bruksområder, kan deres effektivitet når det gjelder forebygging av rynker på innradien ikke være mer ulik. I denne artikkelen vurderer vi hver metode for å fastslå én gang for alle hva som virkelig løser indre rynker.

Forstå hvorfor indre rynker dannes

I praksis må den ytre veggen strekkes når et rør bøyes, mens den indre veggen må komprimeres. Tynne vegger på mange rør eller rør som bøyes med for liten bue-radius kan ikke levere nok styrke til å motstå kompresjonskreftene, så den indre veggen folder seg sammen og buckler. Denne bucklingen er årsaken til rynker. Tynnere vegger, skarpe bøyer og materialer som rustfritt stål (som naturlig er ganske hardt) forverrer dette problemet. Enhver løsning på problemet må enten støtte den indre veggen av røret eller finne en måte å endre kompresjonskraften på. Nedenfor er to teknikker som angriper dette problemet fra to ulike retninger.

Bøyning uten mandrel: Enkelhet med begrensninger

Det finnes ulike teknikker for bøyning uten bruk av indre støtte, og den enkleste av disse er tom- eller ikke-mandrelbøyning. Ved denne typen bøyning bøyes røret kun ved hjelp av bøyedie, klemdie og trykkdie (eller noen ganger vipersdie). Ingen gjenstand kommer inn i røret. Metoden fungerer svært godt for rør med tykk vegg og som bøyes til en rimelig radius. Et rør med 2,5 mm veggtykkelse som bøyes til en radius på 3D bøyes fint uten mandrel. Trykkdien som presser røret fremover, sammen med den roterende bøyedien, skaper spenning på ytterflaten, noe som tvinger materialet til å kollapse innover for å motstå kreftene. Imidlertid vil det være umulig å unngå innerlig rynking i noen grad ved enhver innerveggtykkelse under 1,5 mm og inner bøyeradius større enn 2D, da det ikke vil være noe inni røret som holder det rundt. Den største fordelen med ikke-mandrelbøyning er at den er raskere og krever langt mindre verktøy enn mandrelbøyning; kompromisset er at den ikke egentlig løser problemet med inner rynking.

Mandrel-bøyning: Intern støtte for rynkefrie resultater

Mandrel-bøyning brukes i denne prosessen og innebærer å sette inn en mandrel i røret. Vanligvis er mandrelen en solid stav som inneholder én eller flere leddgående kuler, og den støtter den indre veggen nøyaktig der kompresjon skjer. Mens røret bøyes, forhindres den indre veggen i å kollapse innover av mandrelen. Kulene er selv leddgående, slik at når de trekkes gjennom røret mens dette bøyes, kan de tilpasse seg kurvene som rørvéggen danner. Dette er langt den mest vellykkede metoden for å håndtere problemer som tynnveggige rør, skarpe bøyninger og harde materialer som rustfritt stål. For samme scenario som beskrevet i forrige avsnitt (25 mm diameter rustfritt stål, 1,2 mm veggtykkelse, bøyning med radius 1,8D) vil en leddgående mandrel med to kuler gi absolutt ingen rynker på tusenvis av rør. Som du kan se i de tilhørende diagrammene, er forbedringen i forhold til bøyning uten mandrel ekstremt tydelig. De viktigste ulempene med mandrel-bøyning er: verktøykostnadene er betydelig høyere, og prosessen kan ta mye tid ved små serier; i tillegg krever alle deler smøring for å hindre at det rustfrie stålrøret «galler» mot overflaten på mandrelen.

Sammenligning av ytelse på reelle applikasjoner

Tenk på en typisk bilkomponent, et 25 mm rør med en veggtykkelse på 1,2 mm og en sentrallinjeradius på 1,8D. Når du ikke bøyer over en mandrel, vil det nesten alltid forekomme en viss grad av rynker på innsiden; omtrent 30 % av komponenten vil være rynket. Avhengig av komponenten kan dette være bare svakt synlig og ikke kritisk for funksjonen, men det er definitivt ikke estetisk tiltalende og kan begrense væskestrømmen. Hvis samme rør bøyes ved hjelp av en velutformet to-kule-mandrel, løses problemet fullstendig, og titusener av rør kan bøyes uten en eneste rynke. Medisinske komponenter er ofte kun tilgjengelige med en veggtykkelse på ca. 1 mm og bøyes ved hjelp av mandrel-prosessen, fordi dette er den eneste praktiske metoden for å oppnå et akseptabelt resultat.

Når bøyning uten mandrel er det riktige valget

Selv om det er sagt, er bruken av ikke-mandrel-bøyning definitivt berettiget når man arbeider med rør med meget tykk vegg (2 mm eller mer) og en generøs bøyleradius (3D+), eller når tid og kostnader for prototyping er viktigere enn overflatekvaliteten. Det er ofte tilfellet at mindre produsenter kan klare seg uten mandrel-verktøy ved å beregne bøyleradien nøyaktig basert på veggtjukkelsen for svært tykke rør, og ved å unngå å produsere rør som krever bruk av en mandrel for den indre radien. Hvis imidlertid delene dine allerede har rynker, og du bruker ikke-mandrel-rørbøyning, er det virkelig bare én åpenbar løsning: å legge til en mandrel i oppsettet.

Praktiske hensyn ved mandrel-bøyning

Det er viktig å huske på at ved mandrel-bøyning må man bruke riktig diesett for å oppnå optimale resultater. Det er generelt akseptert at avstanden mellom rørets vegg og den indre overflaten på den ytre die-en ikke bør overstige 0,1–0,2 mm for optimale resultater. Videre er posisjonen til kulelementene i forhold til det punktet der røret er tangent til bøydie-en avgjørende: Hvis kuleelementene settes for langt fremover, blir mandrel-en klemt inn i røret, mens hvis de settes for langt bakover, vil røret kollapse igjen. Moderne CNC-hydrauliske rørbøyemaskiner har programmert mandrel-tilbakekalling for enklere innstilling.

Konklusjon

Hvis du ønsker å eliminere indre rynker — enten du bøyer et rør med tynt vegg og liten bøyleradius, eller om delens utseende er avgjørende — er mandrel-bøyning definitivt det riktige valget. Bøyning uten mandrel kan være nyttig i visse situasjoner, men løser ikke selve grunnsproblemet. Alle våre rørbøyemaskiner hos Baorui er konstruert for å støtte begge bøyemetodene. Valget mellom de to metodene avhenger alltid av anvendelsen, men hvis du ønsker rynkefritt rør, er mandrel-bøyning uslåelig.