خمکاری لوله فولادی و تولید زانویی لوله

خمکاری لوله فولادی یکی از روشهای شکل دهی لوله و تولید زانویی لوله است. در بسیاری از شرایط، لوله های خم شده از لوله مستقیم کاربرد بیشتری دارند.لوله های خم بخشی جدایی ناپذیر از بسیاری از ابزارها و وسیله ها مانند نرده های پله، دستگیره، قاب مبلمان، قطعات خودرو، تجهیزات تهویه مطبوع و موارد دیگر هستند.

اتصالات لوله که بسیاری از آنها صورت لوله های خم شده هستند برای تغییر جهت مجرای مایعات و گازها در سیستم های اگزوز، خطوط هیدرولیک ، خطوط لوله و غیره استفاده می شوند.

خمکاری لوله فولادی(Steel Pipe Bending)

برای خمکاری لوله فولادی از تکنیک های خمش لوله به صورت سرد یا گرم استفاده می شود. در روش های گرم با استفاده از حرارت دهی به لوله و در دمای بسیار بالاتر از دمای اتاق تغییر شکل انجام می شود. در ابتدای فرایند خمکاری لوله فولادی، همواره در دو نقطه ثابت در نظر گرفته می شود. سپس یک قالب چرخشی، غلتک یا نیروی فشاری موجب خم شدن لوله می شود.

خم شدن لوله ممکن است به شکلی مشحص و از پیش تعیین شده یا به فرمی آزاد باشد. در این روش ترکیبی از نیروهای کششی و فشاری به لوله اعمال می شود. نتیجه خمکاری لوله فولادی به عوامل مختلفی مانند جنس لوله، ابزار، میزان فشار اعمال شده، روغن کاری و هندسه خمش بستگی دارد.

 

اصطلاحات خمکاری لوله فولادی

قبل از انتخاب قالب مناسب برای خمکاری لوله فولادی و تولید زانویی لوله، بایستی از هندسه خم اطلاعات کافی داشته باشید. اصطلاحات زیر در خمکاری لوله فولادی استفاده می شود:

شعاع خط مرکزی (Center-Line Radius). شعاع خط مرکزی (CLR ) به فاصله مرکز انحنای خم تا خط مرکزی (محور) لوله اشاره دارد.

این مقدار می تواند برابر با شعاع قالب باشد. برای لوله هایی با ابعاد شعاعی و جنس مشابه، طول انحنای خم با بزرگتر شدن CLR افزایش می یابد. CLR اغلب به عنوان شعاع خمیدگی نیز شناخته می شود.

قطر خارجی (Outside Diameter). در سیلندرهای توخالی مانند لوله ها، قطر بیرونی به فاصله بین دو نقطه در بیرونی ترین لبه های سطح مقطع لوله گفته می شود که از خط وسط عبور می کند.

قطر داخلی (Inside Diameter). قطر داخلی فاصله لبه های داخلی سطح مقطع لوله است که از خط وسط عبور می کند. قطر داخلی در واقع اندازه سوراخ لوله است.

ضخامت دیوار (Wall Thickness). ضخامت دیواره تفاوت بین قطر خارجی و داخلی یک لوله است. این ضخامت معمولا با کولیس اندازه گیری می شود.

قطر بیرونی و ضخامت دیواره لوله مهمترین پارامترها هنگام انتخاب قالب برای یک خمکاری لوله فولادی هستند.

درجه خمیدگی (Degree of Bend). درجه خمیدگی زاویه ای است که با خم شدن لوله، تشکیل می شود.

 

 

فرایند خمکاری لوله فولادی

بسته به تکنیک خمش مورد استفاده و خصوصیات جنس لوله، در طی فرایند خمکاری چندین تغییر فیزیکی در هر منطقه رخ می دهد.

 

 

• قسمت بیرونی خم نیروی کششی زیادی دریافت می کند که منجر به کشیدگی و نازک شدن دیوار می شود.

 

 

• قسمت داخلی خمیدگی نیروهای فشاری را دریافت می کند که منجر به چین و چروک و ضخیم شدن دیواره می شود.

 

 

• سطح مقطع لوله در اثر خمیدگی دچار تغییر شکل می شود. اعمال نیروهای نامتعادل است روی خم، به خصوص هنگامی که لوله داخلی پشتیبانی نشده باشد، سطح مقطع لوله را از دایره به بیضی می برد.

 

 

انواع روش های خمکاری لوله فولادی و تولید زانویی لوله

تکنیک های خمکاری لوله فولادی به دو دسته اصلی خمیدگی با قالب و خمیدگی آزادانه تقسیم می شود. در خمیدگی با قالب، شکل دهی وابسته به هندسه قالب است.

در خم شدن آزادانه، شکل خم وابسته به شیوه اعمال نیرو از طریق ابزار است. همچنین تکنیک های خمکاری لوله فولادی به دو دسته سرد و گرم نیز طبقه بندی می شود.

روش سرد در دمای اتاق انجام می شود. متداول ترین تکنیک های خمکاری لوله فولادی به روش سرد موارد زیر هستند:

خمکاری پرسی (Press Bending)

خمکاری پرسی قدیمی ترین روش خمکاری لوله فولادی و تولید زانویی لوله است. در این روش، لوله در دو نقطه ثابت است و رم (یا قالب خم) به لوله فشار وارد می کند تا شکل خمیدگی ایجاد شود.

خمکاری پرسی یک روش خمکاری سریع برای قطعات متقارن است و نیازی به روغن کاری و تمیز کردن ندارد. با این حال، ایجاد خم های با زاویه کم، با استفاده از این روش دشوار است.

در این روش از لوله داخلی پشتیبانی نمی شود. از این رو مستعد تغییر شکل در منحنی های داخلی و خارجی است. بسته به ضخامت دیواره لوله، اغلب یک سطح مقطع بیضی تولید می کند.

کنترل این روش خمکاری دشوار است و فقط در صورت عدم نیاز به یک مقطع یکنواخت مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 مزایا

• هزینه این روش ارزان است.
• سرعت خم کردن بالا است.

معایب

• قابلیت اجرا در همه شرایط را ندارد، زیرا برای تغییر شکل خم باید قالب را تغییر دهید.
• خمکاری پرسی دقت بسیار کمی دارد.
• اغلب موجب آسیب دیدن لوله ها می شود.

خمکاری چرخشی (Rotary Draw Bending)

خمکاری چرخشی یک روش مناسب برای ایجاد خم های دقیق با CLR ثابت و قطر ثابت است و حداقل بی نظمی را می دهد. این روش در اتصالات لوله، لوله های ابزار، نرده های دستی، قطعات خودرو و هوافضا کاربرد دارد.

این روش همچنین برای قطعات های توخالی با سطح مقطع مختلف (مانند مربع، مستطیل یا بیضی) استفاده می شود. با استفاده از این روش و ابزار مناسب می توان یک خم صاف و زیبا

و برای نرده ها تولید کرد. اگر برای منزل یا ویلای خود نیاز به دانستن قیمت لوله استیل دکوراتیو یا لوله نرده دارید، به سایت ما سربزنید.

در این روش، خمکاری توسط مجموعه ای از قالب های در هم تنیده انجام می شود و لوله از داخل توسط یک ماندرل پشتیبانی می شود.

 مزایای

• خم های بسیار دقیق می دهد
• دقت بالایی دارد
• سرعت بالایی دارد

معایب

• خمکاری چرخشی هزینه تجهیزات بالایی دارد
• برای شکل های مختلف خم و لوله، به ابزار مختلفی نیاز دارید

 

خمکاری فشاری (Compression Bending)

خمکاری فشاری به دلیل تجهیزات ساده تر، از خمکاری چرخشی ارزان تر است. با این حال، محدود به مقاطع توخالی دایره ای است. همچنین امکان استفاده از ماندرل برای پشتیبانی از قطر داخلی لوله وجود ندارد.

نمی توان از این روش برای خم کردن لوله ها به یک CLR کوچک استفاده کرد زیرا ممکن است لوله بشکند یا بشکه ای شود.

این روش معمولا در خمکاری قطعات متقارن و لوله های محافظ سیم های برق در ساخت و ساز استفاده می شود.

 مزایا

• سرعت خم کردن بالا است
• ابزار ساده ای برای تنظیم کردن دارد

معایب

• احتمال آسیب دیدن یا حتی شکستن لوله وجود دارد
• این روش تنها برای لوله های با قطر محدود کاربرد دارد
• برای خمیدگی های شعاع کوچک قابل استفاده نیست

 

خمکاری با نورد (Roll Bending)

از روش خمکاری با نورد برای ایجاد خم با CLR بزرگ استفاده می شود. این روس شامل دو غلطک چرخان ثابت و یک غلتک در حال حرکت است که در یک الگوی مثلثی قرار دارند.

غلطک های ثابت در جهت مخالف غلتک متحرک می چرخند. شعاع خمیدگی به تدریج با حرکت لوله بر روی غلطک های چرخان به جلو و عقب شکل می گیرد.

روش خمکاری با نورد برای قطعات مورد استفاده در ساختمان سازی و صنایع غدایی و شیری سیستم های انتقال مواد پودری و موارد دیگر استفاده می شود. همچنین از این روش برای خم کردن لوله به شکل مارپیچ استفاده می شود.

ما در قیمت لوله استیل صنایع غذایی وشیری به بررسی دقیق این محصول برای ساختمان سازی و سایر استفاده ها پرداخته ایم.

مزایا

• می توان لوله های با اندازه های مختلف را بدون تغییر ابزار خم کرد
• امکان ایجاد چندین خم وجود دارد

معایب

• این روند نسبت به سایر تکنیک های خمکاری بسیار کند است.
• برای افزایش دقت نیاز به آزمایش های مختلف و سعی و خطا دارد.
• برای شعاع خمیدگی کوچک یا لوله های نازک، احتمال زیاد آسیب دیدگی لوله ها وجود دارد.

خمکاری لوله ماندرل (Mandrel Tube Bending)

روش خمکاری لوله ماندرل مانند خمکاری چرخشی است. در این روش نیز یک ماندرل برای پشتیبانی داخلی لوله و جلوگیری از شکستن آن در طی فرآیند خم شدن است. پشتیبان داخلی در واقع یک نوار فلزی جامد با قطر کمی کوچکتر از لوله است.

خمکاری لوله ماندرل یک روش خمکاری بسیار متداول است. از آن برای تولید لوله های اگزوز برای خودرو، تجهیزات هوافضا و تجهیزات ورزشی استفاده می شود.

مزایا

• دقت بالایی دارد
• لوله را از آسیب محافظت می کند
• تکرارپذیری بالایی دارد

معایب

• نیاز به زمان تنظیم طولانی تری دارد
• هزینه ها تجهیزات بالایی دارد

خمکاری با قالب وایپر (Wiper Die Bending)

این روش نیز به نوعی اصلاح شده روش خمکاری چرخشی است. در این تکنیک ، قالبی به نام وایپر در کنار قالب خمکاری تا از دفرمه شدن لوله جلوگیری کند.

مزایا

• از تغییر شکل لوله جلوگیری می کند

معایب

• زمان تنظیم افزایش می یابد
• هزینه خمکاری افزایش می یابد

خمکاری القایی با گرما

همانطور که می دانید، شکل دهی فلزات در دماهای بالا آسان تر است. خمکاری القایی با گرما از این مفهوم پیروی می کند. در این روش، یک سیم پیچ گرم شده در نزدیکی لوله قرار می گیرد تا دمای لوله افزایش یابد ( از 800-2200 درجه فارنهایت).

هنگامی که به دمای مورد نظر می رسد، لوله با گیره ای نگه داشته می شود و استفاده از نیروی بیرونی خم می شود. سپس با خنک کردن لوله در آب یا در هوا، به دمای اتاق می رسد.

روش خمکاری القایی با گرما معمولا برای ایجاد خطوط لوله در صنعت پتروشیمی اعمال می شود. این روش همچنین در لوله های با شعاع بزرگ در صنعت ساخت و ساز و همچنین در بخش توزیع برق استفاده می شود.

مزایا

• روش خمکاری القایی با گرما به نیروی کمتری نیاز دارد
• این روش امکان خم کردن لوله های ضخیم تر را دارد

معایب

• در این روش ممکن است یکپارچگی ساختاری لوله آسیب ببیند
• درجه حرارت بالا باعث بروز لکه های قابل مشاهده در لوله می شود
• ابعاد لوله و میزان خمیدگی می تواند بعد از خنک شدن متفاوت باشد

بسته بندی با ماسه و شکل دهی با اسلب داغ (Sand Packing and Hot Slab Forming)

این روش یک تکنیک ترکیبی است. ابتدا لوله پر از شن و ماسه می شود و هر دو انتهای آن را می بندند. سپس لوله در یک کوره تا دمای بالا گرم می شود.

پس از آن، دو سر لوله را روی اسلب ثابت می کنند و با نیروی اعمالی از سوی جرثقیل لوله خم می شود.

مزایا

• وجود ماسه اطمینان میزان تغییر شکل لوله را به حداقل می رساند
• دمای بالا موجب می شود که خم شدن لوله آسا نتر و با نیروی کمتری انجام شود
• این فرآیند برای لوله های ضخیم به خوبی کار می کند

معایب

• از آنجایی که این یک فرآیند شکل دهی گرم است، ممکن است باعث ایجاد کرنش حرارتی در لوله شود
• ابعاد خمیدگی پس از خنک کننده می تواند متفاوت باشد
• زمان خم کردن لوله بسیار طولانی است

خمکاری ضربه قوچ (Ram Bending)

در خمکاری ضربه قوچ لوله بر روی قالب ثابتی به نام کانتر قرار می گیرد، که در زاویه خمیدگی مورد نیاز قرار گرفته است. سپس یک قالب فشاری نیرویی را به روی لوله اعمال می کند تا خمیدگی مورد نیاز را ایجاد کند.

این ماشین آلات خمکاری برای پروژه هایی مناسب هستند که نیاز به دقت بالایی ندارند.

مزایا

• این روش ساده و آسان است
• هزینه خم شدن لوله بسیار کم است
• سرعت خمکاری بسیار بالا است

معایب

• خمکاری ضربه قوچ می تواند باعث شکستن لوله شود
• این روش خیلی دقیق نیست

فاکتورهای مهم در انتخاب روش خمکاری لوله فولادی

پیش از انتخاب روش خمکاری لوله فولادی بایستی عواملی را در نظر بگیرید. این عوامل عبارتند از:

1. بودجه

بودجه می تواند عامل اصلی محدود کردن انتخاب روش خمکاری لوله فولادی باشد. از این رو باید روشی را انتخاب کنید که در محدوده بودجه پروژه باشد. برای اطلاع از قیمت لوله فولادی میتوانید به سایت پردیس فولاد مراجعه کنید.

2. دقت

دقت ارائه شده توسط روش های مختلف خمکاری لوله فولادی متفاوت است. بررسی کنید که خیدگی مورد نیاز شما چه میزان باید دقیق باشد.

 

3. اندازه قابل اجرا

روشهای خاصی برای لوله های جدار نازک وجود دارد، در حالی که برای خم کردن لوله های ضخیم مناسب نیست. روشی را انتخاب کنید که برای ضخامت لوله ای که قصد خم کردن آن را دارید به خوبی کار کند.

4. زاویه خمیدگی

برخی روشهای خمکاری لوله فولادی برای زاویه های کوچک کار می کنند ، در حالی که برخی روشها برای خم های زاویه بزرگ خوب خم عمل می کنند. بنابراین اگر نیاز به زاویه خمیدگی بزرگ دارید، بر روی یک روش مناسب سرمایه گذاری کنید.

نتیجه؛

خم شدن لوله یک فرآیند ساختگی برای انواع لوله های فولادی در صنعت است،که برای تشکیل دائمی لوله ها استفاده می شود. خم حاصل از عملکرد خمش به ابزار ، هندسه خم ، مواد لوله و روغن کاری بستگی دارد.

1. مواد لوله ای ترکیبی از نیروهای کششی و فشاری را در هنگام خم شدن تجربه می کند.
2. ضریب دیوار و D خم پارامترهایی برای ارزیابی دشواری در ایجاد خم است.
3. Springbackتمایل یک لوله برای بازگشت به موقعیت اصلی مسطح خود پس از ساخت خم است.
4. روشهای خمش لوله ممکن است به صورت خم یا خم شدن فرم ، سرد یا گرم طبقه بندی شود.
5. خم شدن محدوده خم هایی را تولید می کند که به هندسه قالب وابسته هستند.
6. خم شدن Freeform خم هایی را تولید می کند که به حرکت لوله به همراه ابزار تجهیزات متکی هستند.
7. تکنیک های خمش لوله سرد در دمای اتاق انجام می شود که شامل خم شدن مطبوعات ، خمش چرخشی و خم شدن فشرده سازی است.
8. تکنیک های خمش گرم از انرژی گرما برای تقویت تغییر شکل پلاستیک که شامل خم شدن القایی و خم شدن ماسه ای است ، استفاده می کنند.

سخن آخر

مجموعه پردیس فولاد با نزدیک به چهار دهه حضور تاثیر گذار در صنایع فولاد کشور، امکان خرید انواع لوله فولادی، استنلس استیل، آلیاژی، حرارتی، برودتی، آتشخوار و مانیسمان انواع اتصالات و شیرآلات پایپینگ برای مشتریان فراهم کرده است.

اگر قصد مشاوره یا خرید هریک از محصولات ما را دارید میتوانید با مهندسان و کارشناسان مجموعه ما تماس حاصل بفرمایید.