Згинання з оправкою чи без оправки: що запобігає внутрішнім зморшкам?

Внутрішні зморшки можуть стати справжньою проблемою під час гнуття труб. Вони виглядають непривабливо на готових деталях, зменшують товщину стінки труби й утворюють перешкоди для руху рідини по трубопроводах. Щоб уникнути цього, існує два поширених методи усунення внутрішніх зморшок у трубах: гнуття з оправою та гнуття без оправи. Хоча обидва методи мають своє застосування, їх ефективність у запобіганні зморшкам на внутрішньому радіусі принципово відрізняється. У цій статті ми розглядаємо кожен із цих методів, щоб остаточно визначити, який із них дійсно усуває внутрішні зморшки.

Розуміння причин виникнення внутрішніх зморшок

Фактично, коли труба згинається, зовнішня стінка повинна розтягуватися, тоді як внутрішня стінка — стискатися. Тонкі стінки багатьох труб або труби, зігнуті занадто різко (з надто малим радіусом), не можуть забезпечити достатньої міцності для протидії стискальним зусиллям, тому внутрішня стінка складається й деформується. Саме ця деформація призводить до утворення зморшок. Тонші стінки, різкі вигини та матеріали, такі як нержавіюча сталь (яка за своєю природою досить тверда), посилюють цю проблему. Будь-яке рішення цієї проблеми має або підтримувати внутрішню стінку труби, або знайти спосіб змінити стискальні зусилля. Нижче наведено дві техніки, що вирішують цю проблему двома різними способами.

Згинання без оправки: простота з обмеженнями

Існує кілька методів згинання без використання внутрішньої опори, найпростішим із яких є згинання «на порожньому місці» або без оправки. У цьому типі згинання труба згинається лише за допомогою шаблону згинання, затискного шаблону та шаблону тиску (або іноді — очищувального шаблону). Жоден об’єкт не вводиться всередину труби. Цей метод дуже добре працює для труб із товстою стінкою, зігнутих під розумним радіусом. Труба з товщиною стінки 2,5 мм, зігнута під радіусом 3D, гарно згинається без оправки. Шаблон тиску, що просуває трубу вперед, разом із обертальним шаблоном згинання створює розтягуюче навантаження на зовнішній поверхні, що призводить до втягування матеріалу всередину для протидії цим силам. Однак у разі товщини стінки менше 1,5 мм та внутрішнього радіуса згину більшого за 2D повністю уникнути зморшок на внутрішній поверхні буде неможливо, оскільки всередині труби не буде нічого, що підтримувало б її круглу форму. Основна перевага згинання без оправки полягає в тому, що воно швидше й потребує значно меншого інструментарію порівняно зі згинанням з оправкою; однак компромісом є те, що цей метод не є справжнім рішенням проблеми зморшок на внутрішній поверхні.

Гнуття на оправі: внутрішня підтримка для безморщинових результатів

У цьому процесі використовується гнуття з використанням оправки й включає вставку в трубу. Зазвичай це суцільний стрижень, що містить один або кілька шарнірно з’єднаних кульок; оправка підтримує внутрішню стінку труби точно в тому місці, де відбувається стиск. Під час гнуття труби оправка просто запобігає провалюванню внутрішньої стінки всередину. Самі кульки з’єднані шарнірно, тож під час їхнього протягування крізь трубу, яка одночасно гнеться, вони можуть адаптуватися до кривин, утворених стінкою труби. Це, безперечно, найефективніший метод розв’язання таких проблем, як тонкостінні труби, вигини з малим радіусом і важкі для обробки матеріали, наприклад нержавіюча сталь. У тому самому сценарії, що описано в попередньому розділі (труба з нержавіючої сталі діаметром 25 мм, товщиною стінки 1,2 мм, вигин з радіусом 1,8D), двокулькова шарнірна оправка забезпечить повну відсутність зморшок на тисячах труб. Як видно з прилеглих діаграм, покращення порівняно з гнуттям без оправки є надзвичайно вираженим. Основними недоліками гнуття з оправкою є: значно вища вартість інструментів та велика трудомісткість при обробці невеликих партій; крім того, усі деталі потребують мастила, щоб запобігти «заклеюванню» (адгезії) труби з нержавіючої сталі до поверхні оправки.

Порівняння продуктивності на реальних застосуваннях

Розглянемо типову автодеталь — трубу діаметром 25 мм з товщиною стінки 1,2 мм і радіусом центральної лінії 1,8D. Якщо ви не виконуєте гнуття навколо оправки, внутрішня поверхня труби майже завжди буде морщитися; приблизно 30 % деталі буде покрито морщинами. Залежно від конкретної деталі це може бути лише слабко помітно й не критично важливо для її функціонування, але, безумовно, не естетично привабливо й може обмежувати потік рідини. Якщо ж ту саму трубу загинають за допомогою добре спроектованої оправки з двома кульками, проблема повністю вирішується, і десятки тисяч труб проходять процес без жодної морщини. Медичні компоненти часто мають товщину стінки близько 1 мм і вигинаються за допомогою оправки, оскільки це просто єдиний технічно здійсненний метод отримання задовільного результату.

Коли гнуття без оправки є правильним вибором

Тим не менш, використання згинання без оправки цілком виправдане, коли йдеться про труби з дуже товстими стінками (2 мм і більше) та великим радіусом згину (3D і більше) або коли час і витрати на прототипування є важливішими за якість поверхні. Часто спостерігається, що менші виробники можуть обходитися без оправок, ретельно розраховуючи радіус згину на основі товщини стінки для дуже товстих труб і просто уникати виготовлення труб, для яких використання оправки для внутрішнього радіусу є обов’язковим. Однак якщо ваші деталі вже морщаться, а ви використовуєте згинання труб без оправки, то додавання оправки до технологічного процесу — це справді єдиний очевидний вихід.

Практичні аспекти згинання з оправкою

Важливо пам'ятати, що при гнутті з використанням оправки потрібен правильний набір матриць для досягнення оптимальних результатів. Загальноприйнято, що для отримання оптимальних результатів зазор між стінкою труби та внутрішньою поверхнею зовнішньої матриці не повинен перевищувати 0,1–0,2 мм. Крім того, розташування кульок щодо точки, у якій труба дотикається до матриці гнуття, має вирішальне значення: якщо оправку встановлено надто далеко вперед, вона застрягає всередині труби; якщо ж її встановлено надто далеко назад, труба знову сплющується. Сучасні ЧПУ-гідравлічні трубогібочні верстати мають запрограмоване відведення оправки, що спрощує налаштування.

Висновок

Якщо ви бажаєте усунути внутрішні зморшки — незалежно від того, чи ви гнете тонкостінну трубу з малим радіусом вигину, чи зовнішній вигляд деталі є критичним, — то гнуття з використанням оправки, безумовно, є правильним вибором. Гнуття без оправки корисне в певних випадках, але не може вирішити саму основну проблему. Усі наші трубогібні верстати, що виготовляються компанією Baorui, розроблені так, щоб забезпечувати обидва методи гнуття. Вибір одного з цих методів завжди залежить від конкретного застосування, але якщо вам потрібні труби без зморшок, то гнуття з оправкою є найкращим рішенням.