دستگاه خم کن کششی لوله یک فرآیند شکلدهی سرد صنعتی است که در آن نیروی کششی محوری به پروفیل یا لوله فلزی وارد میشود در حالی که به طور همزمان در اطراف قالب شکلدهی یا بین رولهای خمشی خم میشود. با پیش تنیدگی ماده فراتر از نقطه تسلیم آن قبل و در حین خمش، کل سطح مقطع قطعه کار در حالت تغییر شکل پلاستیک قرار می گیرد - به جای ترکیب الاستیک و پلاستیک که در خمش رول معمولی یا خمش کششی چرخشی رخ می دهد. این تفاوت اساسی در حالت تنش باعث کاهش چشمگیر برگشت فنری، دقت شکل عالی و حداقل اعوجاج مقطعی می شود.
تجهیزات ماشین خمش کششی لوله از یک سیستم کنترل کاملاً هیدرولیک برای مدیریت دقیق نیروی کششی و پیشرفت خمشی استفاده می کنند. این می تواند طیف گسترده ای از پروفیل های فلزی از جمله لوله های فولادی، لوله های مربعی، تیرهای H، تیرهای I، فولاد کانالی، آهن زاویه ای و اکستروژن های آلومینیومی را پردازش کند. استفاده از مواد بیش از 95% در اکثر کاربردها، و این فرآیند می تواند به طول قوس خمشی تا 12 متر روی یک گذرگاه ماشینی - که آن را به فناوری انتخابی برای سازه های بزرگ معماری، حمل و نقل و زیرساخت تبدیل می کند.
ماشین خم کن کششی لوله چگونه کار می کند: مکانیسم فرآیند
فرآیند ماشین خمش کشش لوله شامل سه فاز هماهنگ است که همه توسط سیستم کنترل هیدرولیک مدیریت می شود:
- پیش تنیدگی: هر دو انتهای پروفیل توسط چاک های فکی فعال هیدرولیکی گرفته می شود. سیلندرهای هیدرولیک یک نیروی کششی محوری اعمال میکنند که کل پروفیل را از حد استحکام تسلیمش میکشد - معمولاً ازدیاد طول ۲ تا ۸ درصد بسته به شکل پذیری مواد و شعاع خمش هدف. این تضمین می کند که کل سطح مقطع قبل از شروع خم شدن در ناحیه پلاستیکی قرار دارد.
- بسته بندی: در حالی که کشش محوری حفظ می شود، قالب شکل دهنده (روی نوع میز دوار) یا پروفیل (روی نوع دو بازویی) حرکت می کند تا مواد کشش یافته را به تدریج در اطراف کانتور قالب بپیچد. ترکیبی از نیروهای کششی و خمشی باعث میشود که فیبر بیرونی بیشتر کشیده شود در حالی که فیبر داخلی از کمانش یا چروکیدگی جلوگیری میکند و در نتیجه یک پروفیل خمشی تمیز و یکنواخت ایجاد میشود.
- پس از کشش و رهاسازی: پس از تکمیل پوشش، یک افزایش اضافی از نیروی کششی اعمال می شود تا تنش پسماند در سراسر مقطع یکسان شود. سپس دستگیرهها رها میشوند و پشت فنری معمولاً حداقل است کمتر از 0.5 درجه خطای زاویه ای در پروفیل های آلومینیومی، در مقایسه با 3-10 درجه با روش های خمشی مرسوم.
نتیجه یک پروفیل خمیده با انحنای دقیق، پیچش ناچیز و مقطعی است که حفظ میشود 90-98 درصد دقت ابعادی اصلی آن - یک نیاز حیاتی برای قابهای دیوار پردهای معماری، سازههای بدنه قطار و طاقهای سقف استادیوم که در آن سازگاری بصری و ساختاری در بسیاری از اجزای یکسان الزامی است.
انواع ماشین ها در سری ماشین های خم کن کششی لوله
دستگاه خم کن کششی میز روتاری نوع لوله
رایج ترین پیکربندی برای خمش با شعاع بزرگ. پروفیل در دو انتها توسط بازوهای چرخشی که روی میز چرخشی مرکزی نصب شده اند، بسته می شود. همانطور که میز می چرخد، پروفیل به دور قالب ثابت در مرکز آن می پیچد. ماشینهای میز دوار در تولید قوسهای دایرهای ثابت بر روی پروفیلهای بلند (تا 12 متر طول قوس) عالی هستند و به طور گسترده برای قابهای دیوار پردهای آلومینیومی، تیرهای سقف استادیوم و اعضای قوس سقف قطار استفاده میشوند. حداکثر نیروی کششی در مدل های بزرگ می رسد 2000-5000 کیلونیوتن با در نظر گرفتن مقاطع فولادی سازه ای سنگین.
دستگاه خم کن کششی لوله ای نوع دو بازو
دو بازوی هیدرولیکی که به طور مستقل کنترل می شوند، انتهای پروفیل را گرفته و در یک قوس هماهنگ در اطراف یک قالب تشکیل دهنده مرکزی حرکت می کنند. پیکربندی دو بازویی امکان خمش نامتقارن (شعاع خم متفاوت در دو طرف قالب) را فراهم می کند و برای اشکال قوس غیر دایره ای انعطاف پذیرتر است. برای اکستروژنهای ساختاری خودرو (تیرهای آستانه در، ریلهای سقف)، قوسهای ریلی راهنمای آسانسور و بخشهای پیچیده قاب بدنه هواپیما ترجیح داده میشود.
انواع خاص صنعت
ماشین آلات خمش کششی لوله تخصصی برای کاربردهای صنعتی خاص توسعه یافته اند:
- ماشین های دوش و قاب درب: مدلهای فشرده و کمنیروی برای خم کردن اکستروژنهای آلومینیومی دیوار نازک به شعاعهای محکم برای محفظههای شیشهای قابدار و محیطهای معماری درب.
- ماشین آلات تیر سقف قطار: مدلهای میز طویل و سنگین که میتوانند پروفیلهای فولادی ضد زنگ یا آلومینیومی دستگاه خمش لوله کششی تا طول ۲۰ متر را در منحنیهای دقیق مورد نیاز برای سازههای سقف واگنهای ریلی پرسرعت ایجاد کنند.
- ماشین های خم کن ریل راهنمای آسانسور: طراحی شده برای خمش دقیق و بدون اعوجاج ریل های آسانسور مقطع T مورد استفاده در سیستم های بالابر ساختمان های بلند.
مزایای کلیدی دستگاه خم کن کششی لوله نسبت به روش های معمولی
| فاکتور عملکرد | دستگاه خم کن کششی لوله | خم شدن رول | خم شدن را فشار دهید |
|---|---|---|---|
| بازگشت بهار پس از تشکیل | <0.5 درجه (آلومینیوم) | 3-8 درجه | 2-6 درجه |
| اعوجاج مقطع | حداقل (<2%) | متوسط (3-8%) | بالا (5-15%) |
| خطر چین و چروک (شعاع داخلی) | هیچ (تنش مانع از آن می شود) | روی دیوارهای نازک امکان پذیر است | در مقاطع نازک ارائه شود |
| حداکثر طول قوس در هر عملیات | تا 12 متر | 3-6 متر معمولی | محدود به عرض پرس |
| استفاده از مواد | >95% | 85-92٪ | 80-90٪ |
مواد مناسب برای دستگاه خم کن کششی لوله
دستگاه خم کن کششی لوله برای تمام مواد فلزی با انعطاف پذیری کافی برای مقاومت در برابر پیش تنیدگی و تشکیل بسته بندی بدون شکستگی قابل استفاده است. ازدیاد طول ماده در هنگام شکست معمولاً باید بیشتر از آن باشد 8-10٪ برای نتایج قابل اعتماد دستگاه خمش کش لوله:
- اکستروژن های آلومینیومی (6061-T4، 6063-T4، 7075-T0): متداول ترین مواد دستگاه خم کن کششی لوله. مزاج T4 یا آنیل شده (T0) شکل پذیری مورد نیاز برای دستگاه خم کن کششی لوله را فراهم می کند. این قطعه ممکن است پس از خم شدن برای بازیابی خواص استحکام T6 پیر شود.
- پروفیل های فولاد کربنی و فولاد HSLA: تیرهای H، فولاد کانالی و مقاطع توخالی در گریدهای تا S355 به طور معمول برای کاربردهای ساختاری خمیده می شوند. گریدهای با استحکام بالاتر (S460) به نیروهای کششی بالاتر و مدیریت انعطاف پذیری دقیق تری نیاز دارند.
- پروفیل های فولادی ضد زنگ: در کاربردهای معماری و فرآوری مواد غذایی استفاده می شود. نرخ کار سخت شدن بالاتر فولاد ضد زنگ در واقع در دستگاه خم کن کششی لوله مفید است - این باعث افزایش استحکام تسلیم در طول شکلگیری میشود و حفظ شکل را بهبود میبخشد.
- اکستروژن مس و برنج: کاربرد در عناصر تزئینی معماری و میله های اتوبوس برقی. شکلپذیری عالی اجازه میدهد تا بدون شکستگی، تغییر شکلهای ماشین خمشی کششی لوله بزرگ انجام شود.
کاربردهای صنعتی عمده
سازه های راه آهن و مترو پرسرعت
قوسهای سقف واگن قطار، اکستروژنهای قاب پنجره، و اعضای ساختاری دیوار جانبی از پروفیلهای آلومینیومی یا فولادی ضد زنگ به انحنای دقیق بدنه خودرو خم میشوند. هر جزء باید قطعات جفت خود را با تحمل ابعادی مطابقت دهد ± 0.5 میلی متر در طول قوس 15 متری - فقط از طریق حداقل ویژگی های برگشت فنری ماشین کشش لوله قابل دستیابی است.
اکستروژن های ساختاری خودرو
اعضای ساختاری بدنه به رنگ سفید شامل تیرهای رکاب در، تقویتکنندههای ستون A، ریلهای سقف و تیرهای سپر از اکستروژنهای آلومینیومی با استحکام بالا (سری 6xxx یا 7xxx) خم میشوند تا با منحنی بدنه خودرو مطابقت داشته باشند. درمان پیری پس از خم شدن، استحکام کامل T6 را بازیابی میکند و عملکرد ساختاری مورد نیاز برای مدیریت انرژی تصادف را ارائه میکند.
فرودگاه ها و استادیوم ها
سازه های فولادی منحنی دهانه بزرگ در سقف ترمینال فرودگاه، سایبان های استادیوم و قاب سالن های نمایشگاهی نیازمند خم شدن بخش های توخالی فولادی سنگین و تیرهای H به شعاع های خاص هستند. دستگاه خمش کشش لوله از مقاطع تا HEA 300 یا RHS 300×150 تا شعاع 10 تا 50 متری، روش استاندارد برای این کاربردهای معماری است.
سیستم های دیوار پرده و نما
پروفیل های دیوار پرده آلومینیومی معماری - مقاطع T، مقاطع U و اکستروژن های سفارشی - خم می شوند تا اعضای شبکه منحنی عمودی و افقی نمای ساختمان ها و سقف های آتریوم را تشکیل دهند. کنترل دقیق شعاع، عرض اتصالات لعاب یکنواخت را در تمام ارتفاع نما تضمین می کند، یک نیاز مهم زیبایی شناختی و ضد آب و هوا.
سوالات متداول در مورد دستگاه خم کن کششی لوله
حداقل شعاع خم قابل دستیابی با دستگاه خم کش لوله چقدر است؟
دستگاه خم کن کششی لوله بهینه شده است برای کاربردهای با شعاع بزرگ و انحنای ملایم (نسبت شعاع به مقطع ارتفاع معمولاً بیشتر از 5:1 است). برای شعاعهای تنگتر که در آن ازدیاد طول فیبر بیرونی از حد شکست ماده بیشتر میشود، خمش کششی چرخشی معمولی یا خمش فشاری مناسبتر است. اکستروژنهای آلومینیومی معمولاً میتوانند نسبت R/H (شعاع خمش به ارتفاع مقطع) را به کمترین حد ممکن برسانند. 3:1–5:1 از طریق لوله کشش خم ماشین. مقاطع فولادی در اکثر موارد به R/H بالاتر از 10:1 نیاز دارند.
آیا دستگاه کشش لوله بر خواص مکانیکی پروفیل تأثیر می گذارد؟
پیش تنیدگی و شکل دهی در دستگاه خم کشی لوله باعث سخت شدن کار در سراسر مقطع می شود که معمولاً استحکام تسلیم را افزایش می دهد. 5-15٪ و شکل پذیری را اندکی کاهش می دهد. برای آلیاژهای آلومینیوم در دمای T4، قطعه را می توان به طور مصنوعی پس از خم شدن برای دستیابی به خواص مکانیکی T6 پیر کرد. برای فولاد، سخت شدن کار به طور کلی برای کاربردهای ساختاری مفید یا ناچیز است.
آیا می توان پروفیل های غیر متقارن مانند تیرهای H و تیرهای I را بدون پیچش خم کرد؟
بله، مشروط بر اینکه پروفیل حول محور قوی خود خم شده باشد (خم شدن تار) و چاک های فکی پروفیل را به طور متقارن بگیرند تا از بارگذاری خارج از مرکز جلوگیری کنند. فیکسچرهای راهنمای ضدپیچش که نزدیک به ناحیه تماس قالب نصب شده اند، اغلب برای پروفیل های نامتقارن یا پیچیده استفاده می شوند. ماشینهای خم کن کششی لوله مدرن شامل جبران گشتاور گیره هیدرولیکی هستند که به طور فعال با هر تمایلی برای چرخش پروفیل در طول خمش مقابله میکند.
قالب شکل دهی برای کاربرد دستگاه خم کن کششی لوله چگونه طراحی شده است؟
قالب شکل دهی (که قالب خمشی یا بلوک کششی نیز نامیده می شود) تا شعاع خم هدف تراشیده می شود، با سطح قالب برای مطابقت با سطح مقطع قطعه کار. برای قوس های دایره ای ساده، قالب بخشی از یک استوانه است. برای منحنی های مرکب یا قوس های غیر دایره ای، نمای قالب ممکن است با ماشینکاری CNC برای مطابقت با منحنی نقطه-ابر یا منحنی اسپلاین از طرح معماری باشد. مواد قالب معمولاً چدن، آلیاژ آلومینیوم یا چوب سخت (برای کارهای نمونه اولیه کوتاه مدت) هستند و معمولاً برای هر ترکیب پروفیل و شعاع سفارشی ساخته میشوند.
