Upogibanje z mandrelom proti upogibanju brez mandrela: katera metoda odpravi notranje gube?

Notranje gube so resna nadležnost pri ukrivljanju cevi. V končnem delu izgledajo neprijetno in obenem tanjšajo steno cevi ter omejujejo pretok tekočin. Da bi temu preprečili, se za odpravo notranjih gub pogosto uporabljata dve metodi: ukrivljanje z mandrelom in ukrivljanje brez mandrela. Čeprav imata obe metodi svoje prednosti, se njuna učinkovitost pri preprečevanju gub na notranjem radiju bistveno razlikuje. V tem članku obravnavamo vsako metodo, da bi končno ugotovili, katera metoda resnično odpravi notranje gube.

Razumevanje vzrokov nastanka notranjih gub

Dejansko, ko se cev upogne, se zunanja stena mora raztegniti, medtem ko se notranja stena mora stisniti. Tanke stene številnih cevi ali cevi, ki so upognjene v preveč ostri polmer, ne morejo zagotoviti dovolj trdnosti, da bi zdržale tlakovalne sile, zato se notranja stena prepogne in izkrivi. Ta izkrivitev povzroči gubo. Tanjše stene, ostre ukrivitve in materiali, kot je npr. nerjavnega jekla (ki je naravno precej trd), to težavo še poslabšajo. Vsaka rešitev te težave mora bodisi podpirati notranjo steno cevi bodisi najti način za spremembo tlakovalne sile. Spodaj sta predstavljeni dve tehniki, ki napadajo ta problem z dveh različnih strani.

Upogibanje brez mandrela: preprostost z omejitvami

Obstaja več tehnik za upogibanje brez uporabe notranje podpore, najpreprostejša med njimi pa je prazno ali brez mandrela. Pri tem tipu upogibanja se cev upogne le z upogibnim orodjem, prijemnim orodjem in tlakomskim orodjem (ali včasih tudi brisalnim orodjem). Noben predmet ne vstopi v cev. Ta metoda deluje zelo dobro pri ceveh z debelo steno, ki jih upogibamo po razumnem polmeru. Cev s steno debeline 2,5 mm, upognjena po polmeru 3D, se brez mandrela lepo upogne. Tlakomsko orodje, ki potiska cev naprej, skupaj z vrtečim se upogibnim orodjem, ustvari natezno napetost na zunanji površini, kar prisili material, da se sesede navznoter, da bi zdržal te sile. Vendar bo pri kateri koli debelini notranje stene manj kot 1,5 mm in notranjem polmeru ukrivljenosti večjem od 2D nemogoče popolnoma izogniti notranjemu gubanju, saj v cevi ne bo ničesar, kar bi jo ohranilo krožno. Glavna prednost upogibanja brez mandrela je, da je hitrejše in zahteva znatno manj orodja kot upogibanje z mandrelom; nadomestek pa je, da to v resnici ni rešitev za notranje gubanje.

Upogibanje okoli mandrela: notranja podpora za rezultate brez gub

Pri tem procesu se uporablja oblikovanje z mandrelom in v cev vstavi vstavek. Mandrel je običajno trdna palica, ki vsebuje eno ali več členastih kroglic, ki podpirajo notranjo steno natančno tam, kjer poteka stiskanje. Ko se cev upogiba, mandrel prepreči, da bi se notranja stena sesedla navznoter. Same kroglice so členaste, tako da se, ko jih med upogibanjem cevi potegnemo skozi cev, vsaka prilagodi ukrivljenosti stene cevi. To je najuspešnejša metoda za reševanje težav, kot so tankostenske cevi, ostri upogibi in trdni materiali, na primer nerjavnega jekla. Za isti primer, kot je opisan v prejšnjem razdelku (cev iz nerjavnega jekla s premerom 25 mm, debelino stene 1,2 mm in upogib 1,8D), dve členasti kroglici mandrela povsem preprečita nastanek gub na tisočih ceveh. Kot je razvidno iz prikazanih diagramov, je izboljšava glede na oblikovanje brez mandrela izjemno opazna. Glavne slabosti oblikovanja z mandrelom so: stroški orodij so znatno višji, pri manjših serijah pa je zelo časovno zahteven, poleg tega pa vse dele zahteva mazivo, da se cev iz nerjavnega jekla ne „zleplja“ na površini mandrela.

Primerjava zmogljivosti pri dejanskih uporabah

Poglejmo tipičen avtomobilski del: cev s premerom 25 mm, debelino stene 1,2 mm in polmerom srednjice 1,8D. Če cev ne upogibamo z mandrelom, se na notranji strani skoraj vedno pojavi določena stopnja gub; približno 30 % dela je zategnjeno. Glede na del se gube morda le malo opazijo in niso kritične za funkcionalnost dela, vendar zagotovo niso estetsko privlačne in lahko omejujejo pretok tekočine. Če isto cev upogibamo z dobro zasnovanim dvogumbnim mandrelom, se problem popolnoma odpravi in desetke tisoč cevi se uspešno upogibajo brez gub. Zdravstveni komponenti so pogosto na voljo le z debelino stene okoli 1 mm in jih zaradi tega upogibamo z mandrelom, saj je to preprosto edina izvedljiva metoda za dosego sprejemljivega rezultata.

Kdaj je upogibanje brez mandrela prava izbira

Vseeno pa je uporaba ukrivljanja brez mandrela zagotovo utemeljena, kadar imamo opravka zelo debelostenskimi cevmi (2 mm ali več) in velikim radijem ukrivljanja (3D ali več), ali kadar sta čas in stroški pri izdelavi prototipov pomembnejša kot končna kakovost. Pogosto opazimo, da manjši proizvajalci lahko brez mandrela izvedejo ukrivljanje, če natančno izračunajo radij ukrivljanja na podlagi debeline stene za zelo debele cevi ter preprosto izognejo izdelavi cevi, za katere bi bilo za notranji radij potrebno uporabiti mandrel. Če pa se vaši deli že gnejo in uporabljate ukrivljanje cevi brez mandrela, je dodajanje mandrela v nastavitev res edina očitna rešitev.

Praktični vidiki ukrivljanja z mandrelom

Pomembno je spomniti se, da pri upogibanju z mandrelom potrebujemo pravo nastavljivo orodje za doseganje optimalnih rezultatov. Splošno je sprejeto, da je za optimalne rezultate med steno cevi in notranjo površino zunanje kalibre največja dopustna vrzel 0,1 mm do 0,2 mm. Poleg tega je ključnega pomena položaj kroglic glede na točko, kjer je cev tangenta na kalibro za upogibanje: če so kroglice postavljene preveč naprej, se mandrel zaklinja v cev; če pa so postavljene preveč nazaj, se cev znova zlomi. Sodobni CNC hidravlični upogibniki cevi imajo programsko predvideno umik mandrela za lažjo nastavitev.

Zaključek

Če želite odstraniti notranje gube — bodisi pri upogibanju tankostenske cevi z majhnim polmerom ukrivitve ali kadar je videz dela ključnega pomena — je upogibanje z mandrelom zagotovo prava izbira. Upogibanje brez mandrela je v določenih primerih uporabno, vendar samega osnovnega problema ne more rešiti. Vse naše strojne naprave za upogibanje cevi pri Baorui so zgrajene tako, da omogočajo oba načina upogibanja. Izbor med eno in drugo metodo je vedno odvisen od konkretnega primera uporabe, vendar če želite cevi brez gub, potem upogibanje z mandrelom ni premagljivo.