Công thức uốn ống: Phát triển chiều dài, suy giảm độ uốn và độ đàn hồi

uốn ống công thức không phải là bài tập học thuật. Đó là lý do khiến một bộ phận được chế tạo rơi vào thiết bị cố định lần đầu tiên và là lý do khiến chiều dài ống được cắt chính xác trước khi bất kỳ ai chạm vào cưa. Cho dù bạn đang làm việc từ bản in LRA (đường, bán kính, góc) hay bảng tọa độ XYZ, thì một số mối quan hệ giống nhau sẽ quay trở lại: chiều dài được phát triển, khoảng lùi, suy giảm độ cong và các chỉnh sửa giải thích cho những gì vật liệu thực sự làm khi chịu tải. Đây là tập hợp công việc mà chúng tôi sử dụng hàng ngày, cùng với những nơi mà toán học dừng lại và kinh nghiệm phải tiếp quản.

Xác định hình học trước khi bạn tính toán bất cứ điều gì

Hầu hết các lỗi tính toán đều bắt đầu bằng một sự mơ hồ duy nhất: bán kính đề cập đến chiều nào? Trên bản vẽ ống, bán kính thường được tính cho đường tâm của ống, được gọi là bán kính đường tâm hoặc CLR, chứ không phải phần bên trong của chỗ uốn. Nếu bản in báo giá bán kính bên trong, hãy cộng một nửa đường kính bên ngoài trước khi bạn chạm vào bất kỳ công thức nào bên dưới. Việc trộn cả hai lên 25 mm trên một ống 50 mm sẽ làm giảm chiều dài đã phát triển khoảng 39 mm khi uốn cong 90 độ, quá đủ để loại bỏ bộ phận đó.

Quy ước thứ hai cũng quan trọng không kém: góc uốn cong so với độ uốn cong. Một chỗ uốn làm cho ống quay một góc vuông là chỗ uốn cong 90 độ và góc bao gồm giữa hai chân trong trường hợp đó cũng là 90 độ. Khi ống gập lại về phía chính nó, góc xen vào sẽ co lại trong khi độ uốn tăng lên, vì ngày sinh = 180 độ trừ đi góc xen vào. Xác nhận giá trị mà bản vẽ đang trích dẫn trước khi bạn xây dựng thiết lập xung quanh nó.

Các công thức cốt lõi

Chiều dài phát triển, còn gọi là chiều dài cung

Chiều dài phát triển là lượng ống tiêu thụ bởi chính đường cong, được đo dọc theo đường tâm:

DL = (pi × CLR × DOB) / 180

Đối với CLR 150 mm và uốn cong 90 độ, DL = (3,1416 × 150 × 90) / 180 = 235,6 mm. Một số cửa hàng tinh chỉnh điều này bằng hệ số trục trung hòa, vì vật liệu chảy về phía bên trong chỗ uốn trong quá trình tạo hình và đường trung tính thực sự dịch chuyển nhẹ vào trong: DL = (pi × DOB / 180) × (CLR trừ K × t). Hệ số K thường nằm trong khoảng từ 0,2 đến 0,5 và cách trung thực duy nhất để khắc phục nó cho vật liệu của bạn là uốn một mẫu thử và đo nó.

Khoảng lùi và độ dài tiếp tuyến

Khoảng lùi là khoảng cách từ giao điểm của đường tâm hai chân trở lại điểm tiếp tuyến, nơi chân thẳng kết thúc và bắt đầu đường cong:

SB = CLR × tan(DOB / 2)

Ở 90 độ, tan(45 độ) bằng 1, do đó khoảng lùi bằng CLR, trong ví dụ của chúng tôi là 150 mm. Độ dài tiếp tuyến là cùng một số được đo từ điểm giao nhau dọc theo mỗi chân, giúp dễ dàng chuyển đổi giữa bản vẽ có kích thước thành giao điểm và bản vẽ có kích thước thành tiếp tuyến.

Khấu trừ uốn cong

Khi hình vẽ cho biết chiều dài chân đo đến các điểm giao nhau thì góc được tính hai lần. Khấu trừ uốn cong loại bỏ sự chồng chéo đó:

BD = 2 × SB trừ DL

Đối với ví dụ 90 độ: 2 × 150 trừ 235,6 = 64,4 mm. Đối với những khúc cua nông, mức khấu trừ là nhỏ; đối với những khúc cua chặt, góc cao, nó trở nên đủ lớn để việc bỏ qua nó đảm bảo một phần ngắn.

Tổng chiều dài cắt

Chiều dài vết cắt = tổng chiều dài chân đo được tại các điểm giao nhau, trừ đi tổng tất cả các điểm trừ do uốn cong. Tuyến đường tương đương là chiều dài cắt = tổng các đoạn thẳng tiếp tuyến với tiếp tuyến, cộng với tổng chiều dài phát triển. Cả hai phương pháp đều phải đồng ý. Khi không làm được, nguyên nhân thông thường là do phần uốn bị quên trong phép trừ.

Độ lệch và khoảng cách giữa các khúc cua

Đối với một cặp chỗ uốn bằng nhau làm dịch chuyển ống sang một bên một khoảng O, khoảng cách giữa các chỗ uốn đo dọc theo ống là DBB = O / sin(DOB). Do đó, độ lệch 45 độ quen thuộc sẽ nhân độ lệch với khoảng 1,414. Đối với các góc không bằng nhau hoặc đối với bất kỳ điều gì xảy ra trong không gian ba chiều, hãy làm việc theo tọa độ thay vì cố gắng xâu chuỗi các công thức hai chiều lại với nhau.

Những gì công thức không bao gồm: Độ mỏng của tường, hình bầu dục và bán kính tối thiểu

Mọi thứ ở trên đều giả định rằng ống giữ nguyên hình dạng của nó. Nó không. Mặt ngoài của chỗ uốn cong và mỏng đi, mặt trong nén lại và dày lên, mặt cắt ngang hơi phẳng. Những hiệu ứng này quyết định liệu một bộ phận đúng về mặt lý thuyết có thực sự được sản xuất hay không.

Làm mỏng tường ở bên ngoài khúc cua

Một ước tính tường mỏng hữu ích là t_min = t × CLR / (CLR OD / 2). Đối với ống OD 50 mm có thành 2 mm trên bán kính 150 mm, điều đó giúp giảm khoảng 14%. Hãy coi đây là một giới hạn hình học bảo thủ hơn là một kết quả đo được. Với một trục gá có kích thước phù hợp, khoảng hở chính xác và mức tăng thích hợp, độ mỏng thực sự thường ít hơn đáng kể.

hình bầu dục

hình bầu dục is calculated as (D_max minus D_min) divided by OD, multiplied by 100. General industrial work often accepts 5 percent or less, while aerospace and automotive fluid lines frequently demand tighter limits. Ovality grows quickly as the CLR-to-OD ratio falls, which is why the radius choice and the tooling choice are really the same decision.

Quy tắc bán kính uốn cong tối thiểu của ngón tay cái

• Uốn dạng tự do không có trục gá: khoảng 3 × OD là sàn thực tế cho nhiều loại thép nhẹ và nhôm.
• Với trục gá và khuôn gạt nước: 1,5 × OD là thông thường và có thể đạt được 1 × OD hoặc chặt hơn với dụng cụ phù hợp và thành nặng hơn.
• Hệ số tường (OD chia cho t) trên khoảng 30 thường làm cho tường mỏng bị sập là hệ số giới hạn hơn là bản thân bán kính.
• Hợp kim không gỉ và độ bền cao cần nhiều bán kính hơn hoặc nhiều hỗ trợ hơn thép carbon ở cùng hệ số thành.

Một ví dụ đã thực hiện: Uốn cong 90 độ trong ống OD 50 mm

Ghép các công thức lại với nhau cho một công việc chung: OD 50 mm, tường 2 mm, bán kính đường tâm 150 mm, góc uốn 90 độ, có hai chân thẳng 400 mm đo đến các điểm giao nhau.

Hình mỏng đi là trường hợp xấu nhất về mặt hình học đối với một khúc cua không được đỡ. Nếu thông số kỹ thuật của bạn giới hạn độ mỏng của tường ở mức 10 phần trăm, bạn sẽ mở bán kính, thêm một trục gá có khoảng trống phù hợp hoặc di chuyển đến một bức tường nặng hơn trước khi cắt bất kỳ vật liệu nào.

Từ công thức đến phần hoàn thiện

Những con số giúp bạn vẽ ra; dụng cụ và điều khiển lặp lại bản vẽ đó hàng nghìn lần. Springback là ví dụ rõ ràng nhất. Sau khi dụng cụ được nhả ra, ống giãn ra và chỗ uốn cong mở ra một chút, do đó máy phải uốn cong quá mức và bán kính tăng lên một chút so với dụng cụ. Thép nhẹ ở bán kính 3 × OD có thể chỉ cần uốn cong một hoặc hai độ, trong khi nhôm không gỉ và cường độ cao có thể cần nhiều hơn đáng kể. Câu trả lời thực tế không phải là một phương trình tốt hơn mà là một điều khiển lưu trữ các giá trị bù trên mỗi vật liệu, trên mỗi bán kính và trên mỗi độ dày thành, sau đó áp dụng chúng tự động trong lần chạy tiếp theo.

Đó là điểm mà các công thức và thiết bị phải phù hợp. Một chiếc máy có thể định vị chỗ uốn, giữ trục gá và đi theo đường cong tăng cường chính xác như bảng thiết lập chỉ định sẽ biến các con số được tính toán của bạn thành một quy trình có thể lặp lại thay vì thành công một lần. Nếu bạn đang thực hiện các phép tính giống nhau trên các họ bộ phận khác nhau, điều đó sẽ giúp bạn thấy được phạm vi của máy uốn ống song song, từ mô hình thủ công và NC đến các bộ phận CNC hoàn toàn tự động.

Máy uốn ống thủy lực servo hoàn toàn tự động CNC L Series Đối với các thiết lập uốn cong được tính toán lặp lại, model SB-219CNC cung cấp ba trục có thể lập trình, nạp và xoay servo, chế độ uốn thủy lực và CNC cũng như bôi trơn trục gá. Xem sản phẩm →

Các bộ phận có nhiều bán kính xứng đáng được đề cập riêng ở đây. Khi một ống có nhiều chỗ uốn ở các bán kính khác nhau, chiều dài phát triển phải được tính toán theo từng lần uốn và mỗi chỗ uốn cần có khoảng lùi và khấu trừ riêng. Số học giống hệt nhau, nhưng cách thiết lập thì không, và các máy được chế tạo cho công việc có nhiều bán kính sẽ loại bỏ rất nhiều thử nghiệm và sai sót khỏi công việc đó.

Máy uốn ống đa bán kính hoàn toàn tự động dòng M CNC Đối với công việc ống có nhiều bán kính, model SB-75CNC cung cấp ba trục có thể lập trình, uốn CNC thủy lực và servo, bôi trơn trục gá và điều khiển PLC màn hình cảm ứng. Xem sản phẩm →

Các ống thành mỏng có hệ số thành trên 25 hoặc 30 sẽ đẩy hình dạng cứng lên và đó là lúc việc hỗ trợ trục gá không còn là tùy chọn nữa. Máy uốn được điều khiển bằng trục gá cho phép bạn tinh chỉnh vị trí trục gá và dòng chất bôi trơn, thường là sự khác biệt giữa ước tính độ mỏng 14% và bộ phận đã vượt qua kiểm tra. Đối với công việc có khối lượng lớn trong các lĩnh vực như sản xuất ô tô , độ lặp lại đó quan trọng hơn giá máy thấp hơn một chút.

Máy uốn ống thủy lực dòng NC M có điều khiển trục gá Đối với các lần uốn lặp lại trên thép, không gỉ, nhôm, titan và đồng thau, máy uốn bán tự động này lưu trữ 16 chương trình với 16 lần uốn và bù lò xo có thể lập trình. Xem sản phẩm →

Kiểm tra thực tế trước khi cắt ống

1. Xác nhận bán kính trên bản vẽ là đường tâm hay mặt trong của chỗ uốn và điều chỉnh trước khi tính toán.
2. Kiểm tra xem góc uốn được nêu có phải là độ uốn chứ không phải góc bao gồm giữa hai chân.
3. Tính toán chiều dài phát triển, khoảng lùi và suy giảm độ uốn cho mỗi khúc cua, không chỉ khúc cua đầu tiên.
4. Ước tính độ mỏng và độ ovan của tường so với thông số kỹ thuật của khách hàng trước khi xác định bán kính.
5. Cắt một mẫu thử, uốn cong và đo kết quả theo bản vẽ trước khi chạy lô.
6. Ghi lại hiệu chỉnh hồi xuân mà bạn đã sử dụng để công việc tương tự tiếp theo bắt đầu từ một giá trị đã biết thay vì đoán.

Công thức uốn ống là điểm khởi đầu chứ không phải là sự đảm bảo. Chúng cho bạn biết đường cong sẽ tiêu tốn bao nhiêu vật liệu, các điểm tiếp tuyến rơi ở đâu và bức tường bên ngoài có thể mỏng đến mức nào. Điều họ không thể cho bạn biết là nhiệt dung riêng của thép không gỉ, tình trạng dụng cụ và chất bôi trơn của bạn sẽ hoạt động như thế nào trong ngày. Hãy coi các phép tính là mẫu thử đầu tiên và số đo là mẫu thứ hai, đồng thời khoảng cách giữa những gì bạn vẽ và những gì bạn vận chuyển sẽ ngày càng nhỏ hơn.