Полуавтоматическая и полностью автоматическая обработка: какая из них предотвращает образование морщин на тонкостенных трубах из нержавеющей стали?

Тонкостенные трубы из нержавеющей стали используются во многих отраслях промышленности, включая автомобильную промышленность, производство медицинского оборудования и кухонной фурнитуры. Несмотря на такие преимущества, как малый вес и устойчивость к коррозии, они чрезвычайно склонны к образованию морщин при гибке, что влияет на внутреннюю пропускную способность, внешний вид и прочность изделий. Это напрямую связано с типом используемого станка для гибки: полуавтоматического или полностью автоматического. После многих лет производства ЧПУ-гидравлических станков для гибки труб и обработки трубных заготовок компания Baorui проанализировала, как стиль управления каждым станком влияет на образование морщин на трубах. Мы сравнили эти два типа станков, чтобы вы могли определить, какой из методов наиболее подходит для гибки тонкостенных труб из нержавеющей стали.

Почему тонкостенные трубы из нержавеющей стали склонны к образованию морщин

Тонкостенные трубы и трубки из нержавеющей стали имеют низкое соотношение толщины стенки к диаметру, что обеспечивает очень низкое сопротивление сжимающим напряжениям, возникающим на внутреннем радиусе изгиба. Если давление при гибке превышает способность трубки равномерно поглощать и распределять это давление, материал теряет устойчивость и образует мелкие волны или морщины. Вероятность появления морщин возрастает при уменьшении радиуса изгиба, снижении толщины стенки и повышении твёрдости материала. Для предотвращения образования морщин на изогнутой детали необходимо контролировать три ключевых параметра; степень автоматизации процесса определяет точность такого контроля. Этими переменными являются положение оправки, усилие подпорного ролика и скорость изгиба, которые регулируются с различной точностью в зависимости от типа станка.

Полуавтоматический изгиб: контроль морщин зависит от оператора

На полуавтоматических гибочных станках оператор выполняет каждый изгиб вручную. Оператор устанавливает оправку для каждого изгиба, а затем закрывает зажим. После закрытия зажима оператор запускает процесс гибки и при необходимости подаёт дополнительное усилие (booster feed). Для тонкостенных труб из нержавеющей стали это приводит к нестабильности параметров изгиба от одного цикла к другому. Каждый оператор прикладывает разное усилие при затягивании зажима. При установке оправки и опоры руки оператора могут соскользнуть. Он может активировать подачу усилия (booster push) не в нужной позиции или с недостаточным/избыточным давлением в течение цикла гибки. Получить детали высокого качества на полуавтоматическом станке возможно, однако это напрямую зависит от квалификации и внимательности оператора. Для небольших партий и прототипов приобретение полностью автоматизированного оборудования экономически неоправданно, и такие задачи лучше решать на полуавтоматических станках; однако для серийного производства деталей высокого качества отсутствие автоматического управления оказывается существенным недостатком.

Полностью автоматический изгиб: запрограммированная точность для предотвращения образования морщин

Полностью автоматические ЧПУ-гибочные станки используют запрограммированные значения для каждого аспекта операции гибки. Они автоматически настраиваются при переходе от одной детали к другой и оснащены встроенной системой обратной связи, обеспечивающей точное воспроизведение. Каждый параметр выполняется в соответствии с запрограммированным циклом, что исключает человеческие ошибки, возможные при использовании полуавтоматических станков. Полностью автоматическая гибка предотвращает образование морщин благодаря трём дополнительным функциям, отсутствующим в полуавтоматических машинах. Во-первых, осуществляется автоматическое втягивание и выдвижение оправки, что гарантирует её опору трубы в идеальной точке при каждом изгибе. Во-вторых, усилие упора и операция подачи/отвода управляются сервоприводом, обеспечивая точную синхронизацию с углом изгиба и постоянную подачу материала в зону изгиба без образования складок. В-третьих, скорость изгиба регулируется по профилю в зависимости от угла, чтобы поддерживать стабильный поток материала. При гибке тонкостенных труб из нержавеющей стали чрезвычайно важно, чтобы станок не имел задержек при выдвижении упора в течение цикла изгиба. Как показано в разделе «Результаты в реальных условиях», это значительно снижает количество морщин.

Сравнение результатов в реальных условиях при гибке тонкостенных труб

При стандартном производстве стальной трубы из нержавеющей стали диаметром 25 мм и толщиной стенки 1,0 мм, изогнутой под углом 90 градусов с радиусом изгиба 1,5D, наблюдается, что в среднем опытные операторы, управляющие хорошо отрегулированным полуавтоматическим трубогибочным станком, получают около 90–95 % годных деталей. Негодные детали имеют незначительные морщины на внутренней поверхности, которые недопустимы из-за требований к внешнему виду поверхности и/или ограничений потока. При работе с той же деталью в сопоставимых условиях полностью автоматизированные ЧПУ-трубогибочные станки с правильно спроектированной оснасткой обеспечивают более 99,5 % годных деталей без необходимости вмешательства оператора. Эта разница обусловлена замкнутым контуром управления в полностью автоматических станках: они одновременно контролируют как положение, так и усилие изгиба и мгновенно корректируют давление подпора, если датчики фиксируют признаки потенциального выпучивания стенки на внутреннем радиусе изгиба.

Когда использование полуавтоматического оборудования всё ещё может быть оправдано

Полуавтоматические гибочные станки не утратили своей актуальности полностью. Если вы гнёте толстостенные трубы (толщиной более 2,0 мм), образование морщин может не являться проблемой. У полуавтоматических станков, как правило, ниже первоначальная стоимость и затраты на оснастку; их окупаемость наступает уже при меньшем объёме выпускаемых деталей по сравнению с полностью автоматизированным оборудованием. Однако при гибке тонкостенных изделий из нержавеющей стали потери от брака, отклонения деталей от требований, переделки и простоев производства быстро превысят разницу в цене между полуавтоматическими и полностью автоматическими станками. Многие производители приобретают полуавтоматические станки для выпуска небольших партий деталей из нержавеющей стали, но по мере роста объёмов производства им в конечном итоге приходится переходить на полностью автоматические гибочные станки из-за значительных затрат, связанных с появлением морщин на деталях. Для деталей со сложными изгибами и тонкими стенками применение полностью автоматических гибочных станков становится обязательным.

Заключение

Для производства тонкостенных труб из нержавеющей стали высокого качества полностью автоматические гибочные станки обеспечивают значительно более высокий уровень контроля и стабильности по сравнению с полуавтоматическими установками. Автоматическое управление положением оправки, усилием поддержки и скоростью гибки является обязательным условием для предотвращения образования морщин на внутреннем радиусе изгиба. Хотя полуавтоматические гибочные станки могут давать удовлетворительные результаты при эксплуатации квалифицированными специалистами, полностью автоматические машины обеспечивают необходимую воспроизводимость, гарантирующую соответствие каждого изделия строгим требованиям к качеству в таких ответственных отраслях, как производство медицинского оборудования и автомобильная промышленность. В компании Baorui мы помогли бесчисленному количеству производителей осуществить этот переход и понимаем, что для критически важных тонкостенных деталей из нержавеющей стали полностью автоматическая гибка — это не просто один из вариантов, а единственно верное решение.