Mandrelböjning vs icke-mandrelböjning: Vilken löser problemet med inre veckbildning?

Inre veck kan vara ett verkligt problem vid rörböjning. De ser inte särskilt trevliga ut i den färdiga delen och gör rörväggen tunnare samtidigt som de skapar snörpningar i fluidledningar. För att undvika detta finns det två vanligt använda tekniker för att lösa inre veck i rör: mandrelböjning och icke-mandrelböjning. Båda har sina användningsområden, men deras effektivitet när det gäller att förhindra veck på insidan av böjradie kan inte skilja sig mer åt. I den här artikeln undersöker vi varje metod för att slutgiltigt fastställa vilken som verkligen löser inre veck.

Förstå varför inre veck bildas

I praktiken måste den yttre väggen sträckas när ett rör böjs, medan den inre väggen måste komprimeras. De tunna väggarna hos många rör, eller rör som böjs med för liten krökningsradie, kan inte ge tillräcklig styrka för att motstå tryckkrafterna, vilket gör att den inre väggen veckar sig och bucklar. Denna buckling är orsaken till veckbildningen. Tunnare väggar, skarpa böjningar och material som rostfritt stål (som naturligt är ganska hårt) förvärrar detta problem. Alla lösningar på problemet måste antingen stödja den inre väggen i röret eller hitta ett sätt att ändra tryckkraften. Nedan följer två tekniker som angriper detta problem från två olika håll.

Böjning utan mandrel: Enkelhet med begränsningar

Det finns olika tekniker för böjning utan användning av inre stöd, och den enklaste av dessa är tom- eller icke-mandrelböjning. Vid denna typ av böjning böjs röret endast med hjälp av böjdie, klämdie och tryckdie (eller ibland vischerdie). Inget föremål införs i röret. Metoden fungerar mycket bra för rör med tjock vägg som böjs till en rimlig radie. Ett rör med väggtjocklek på 2,5 mm som böjs till en radie på 3D böjer sig snyggt utan mandrel. Tryckdien som skjuter röret framåt tillsammans med den roterande böjdien skapar spänning på den yttre ytan, vilket tvingar materialet att kollapsa inåt för att motverka krafterna. Dock är det omöjligt att undvika insida veckning i någon utsträckning vid väggtjocklek under 1,5 mm och inre böjradie större än 2D, eftersom det inte finns något inuti röret som håller det runt. Den främsta fördelen med icke-mandrelböjning är att den är snabbare och kräver betydligt mindre verktyg än mandrelböjning; avvägningen är att den inte verkligen är en lösning på problemet med insida veckning.

Mandrelböjning: Inre stöd för veckfria resultat

Mandrelböjning används i denna process och innefattar en insats i röret. Vanligtvis är mandreln en solid stav som innehåller en eller flera ledade kulor, och den stödjer den inre väggen exakt där kompressionen sker. När röret böjs förhindras den inre väggen helt enkelt från att kollapsa inåt av mandreln. Kulorna är själva ledade så att de, när de dras genom röret samtidigt som detta böjs, kan anpassa sig till kurvorna som rörväggen bildar. Detta är långt ifrån den mest framgångsrika metoden för att hantera problem som tunnväggiga rör, böjningar med liten krökningsradie och hårda material som rostfritt stål. För samma scenario som beskrivs i föregående avsnitt (rostfritt stål med diameter 25 mm, väggtjocklek 1,2 mm, böjning med krökningsradie 1,8D) ger en ledad tvåkulormandrel absolut ingen veckbildning på tusentals rör. Som framgår av de medföljande diagrammen är förbättringen jämfört med böjning utan mandrel mycket markant. De främsta nackdelarna med mandrelböjning är: verktygskostnaderna är betydligt högre och det kan vara mycket tidskrävande vid mindre serier, samt att alla delar kräver smörjmedel för att förhindra att röret av rostfritt stål 'gallar' mot mandrelns yta.

Jämförelse av prestanda vid verkliga applikationer

Tänk på en typisk bilkomponent, ett 25 mm rör med en väggtjocklek på 1,2 mm och en centrumradie på 1,8D. När du inte böjer över en mandrel kommer en viss veckning på insidan nästan alltid att uppstå; cirka 30 % av komponenten kommer att vara veckad. Beroende på komponenten kan detta vara knappt synligt och inte kritiskt för funktionen, men det är definitivt inte estetiskt tilltalande och kan begränsa flödet av vätska. Om samma rör istället böjs med en välkonstruerad tvåkulsmandrel löses problemet helt, och tiotusentals rör kan bearbetas utan veck. Medicinska komponenter är ofta endast tillgängliga med en väggtjocklek på cirka 1 mm och böjs med mandrelprocessen eftersom detta helt enkelt är den enda genomförbara metoden för att uppnå ett acceptabelt resultat.

När icke-mandrelböjning är det rätta valet

Det sägs dock att användningen av böjning utan mandrel definitivt är berättigad när man arbetar med rör med mycket tjock vägg (2 mm eller mer) och en generös böjradie (3D+), eller när tiden och kostnaden för prototypframställning är viktigare än ytkvaliteten. Det är ofta så att mindre tillverkare kan klara sig utan mandrelverktyg genom att noggrant beräkna böjradien utifrån väggtjockleken för mycket tjocka rör och helt enkelt undvika att tillverka rör som skulle kräva användning av en mandrel för den inre radien. Om dina delar dock redan veckas och du använder böjning utan mandrel är det verkligen den enda uppenbara lösningen att lägga till en mandrel i anordningen.

Praktiska överväganden vid böjning med mandrel

Det är viktigt att komma ihåg att vid mandrelböjning krävs rätt diesats för att uppnå optimala resultat. Det anses allmänt accepterat att avståndet mellan rörets vägg och den yttre dies yta inte får överstiga 0,1–0,2 mm för optimala resultat. Dessutom är positionen för kulierna i förhållande till den punkt där röret är tangent till böjdiesen avgörande: Om kulierna placeras för långt framåt blir mandreln klibbad i röret, medan om de placeras för långt bakåt orsakar det att röret kollapsar igen. Moderna CNC-hydrauliska rörböjmaskiner har programmerad mandrelutdragning för enklare inställning.

Slutsats

Om du vill undvika inre veck — oavsett om du böjer ett tunnväggt rör med en liten krökningsradie eller om delens utseende är avgörande — är mandrelböjning definitivt det rätta valet. Böjning utan mandrel är användbar i vissa situationer, men kan inte lösa kärnproblemet i sig. Alla våra rörböjmaskiner hos Baorui är konstruerade för att underlätta båda böjmetoderna. Valet mellan de två metoderna beror alltid på applikationen, men om du eftersträvar veckfritt rör kan inget slå mandrelböjning.