يستكشف منشور المدونة هذا العالم الرائع لتقنيات ثني الأنابيب. وبصفتي مهندس ميكانيكي متمرس، سأشاركك رؤيتي حول الطرق المختلفة المستخدمة لتشكيل الأنابيب لتطبيقات متنوعة. اكتشف العلم وراء إنشاء منحنيات سلسة وزوايا دقيقة تجعل أنظمة الأنابيب فعالة وممتعة من الناحية الجمالية.
يشير الثني التقليدي الخالي من المغزل إلى طريقة الثني غير المملوءة التي تُستخدم عادةً في الإنتاج في درجة حرارة الغرفة.
الأساسي ثني القالب والمبدأ موضح في الشكل أدناه. تتضمن هذه التقنية الانحناء بالتمدد, ثني الصحافةوعمليات الثني الالتفافية وعمليات الثني بالدفع وعمليات الثني بالدلفنة.
قالب الثني الرئيسي ومبدأ الثني
قراءة ذات صلة: الدليل الشامل ل بندر الأنابيب
يمكن تحقيق ثني الأنبوب عن طريق إضافة شد محوري قائم على عزم الانحناء الخالص. ويمكن تصنيف ذلك بشكل عام إلى ثني الشد وثني الجر الدوار.
تشترك جميع عمليات الانحناء بالتمدد في خاصية مشتركة. يقلل إجهاد الشد الإضافي من جزء من الإجهاد الانضغاطي المماسي على الجانب المقعر أثناء الانحناء النقي. وينتج عن ذلك كبح سمك الجدار والتجاعيد في الانحناء. ومع ذلك، تزداد حتماً إمكانية ترقق سمك الجدار أو حتى التشقق على الجانب المحدب من الانحناء.
(1) ثني التمدد
يظهر مبدأ العمل المبسط لتشكيل الثني بالتمدد الشائع في الشكل أدناه.
أثناء ثني الأنبوب، يتم تمرير الفراغ الأنبوبي من خلال ثلاث بكرات دعم أفقية وتثبيته في الذراع الدوارة عبر ظرف. عندما يدور الذراع الدوَّار، فإنه يدفع الفراغ الأنبوبي للخضوع لتشوه الانحناء.
يمكن تغيير نصف قطر انحناء الانحناء أثناء تشكيل الثني بالتمدد عن طريق ضبط المسافة بين بكرة الدعم والظرف، وكذلك محور العداء.
إذا تم تركيب جهاز تسخين قبل دخول الأنبوب الفارغ إلى منطقة الثني، مثل تيار حثي متوسط التردد للتسخين المسبق للأنبوب الفارغ، يمكن تعزيز قدرته على التشوه البلاستيكي. وهذا يتيح تحقيق تشكيل الثني بالتمدد بالتسخين.
مبدأ العمل المبسط لأربعة تشكيلات ثني بالتمدد الشائعة
(2) ثني الجر الدوَّار
يوضح الشكل أدناه ثني الجر الدوار، حيث يحتوي كل جزء عامل من قالب الثني على أخدود يطابق شكل الأنبوب.
طول منحنى المقطع العرضي أقل قليلاً من نصف دائرة الأنبوب الفارغ. يتم استخدامه لتثبيت أو ضغط الأنبوب الفارغ أثناء الثني.
إن نصف قطر الانحناء يمكن تغييره عن طريق استبدال قالب الثني الدوّار.
يتم الضغط على فراغ الأنبوب مقابل قالب الثني الدوار الذي يمكن أن يدور حول المحور بواسطة قالب الجر و التثبيت كتلة.
يدور قالب الجر على مسار القوس الدائري بنصف قطر ثابت ومحور قالب الثني الدوار الذي يدفع الأنبوب الفارغ للدوران مع قالب الثني الدوار تحت الضغط الشعاعي والاحتكاك العرضي لكتلة التثبيت لتحقيق تشكيل الثني.
نظرًا للزيادة في تشوه التمدد المماسي للأنبوب الفارغ على الجانب المحدب من الانحناء، فإن له خاصية الانحناء الممدد.
في الوقت الحالي، تعمل معظم معدات ثني الأنابيب وماكينات ثني الأنابيب بنظام التحكم الرقمي في الإنتاج على أساس مبدأ ثني الجر الدوار.
ثني الأنابيب باستخدام الحاسب الآلي (CNC) ثني الأنابيب الدوارة بالجر الدوار
الانحناء الانضغاطي هو نظير الانحناء الشدّي، والذي يتحقق من خلال العمل المشترك للدفع المحوري الإضافي أو المشتق وعزم الانحناء في ثني الأنبوب.
يمكن للدفع المحوري الإضافي أن يقلل أو يعاكس الشد المماسي على الجانب المحدب من الانحناء، وبالتالي يمنع سمك جدار الانحناء من الترقق أو التشقق. ومع ذلك، يمكن أن تتسبب الزيادة في إجهاد الضغط المماسي على الجانب المقعر من الانحناء في زيادة سماكة جدار الأنبوب أو حتى تجعده.
يتم تصنيف ثني ضغط الأنبوب بشكل أساسي إلى ثني الضغط الأنبوبي، وثني الضغط الدوار، وثني القوة المحورية.
(1) ثني الصحافة
ثني الأنابيب، كما هو موضح في الشكل أدناه، يشبه ثني الصفيحة على شكل حرف V ويستخدم لثني وتشكيل منتجات الأكواع ذات القطر المتوسط والصغير مع قطع الأنابيب المستقيمة.
يحتوي قالب الثني وبكرة الدعم على أخدود عمل بنفس قطر الأنبوب وأصغر قليلاً من نصف الدائرة.
يقوم قالب الثني، المدمج مع قضيب الدفع وبنصف قطر ثني محدد، بدفع الأنبوب الفارغ للخارج ولف شكلي ثني بين بكرات الدعم على كلا الجانبين.
يمكن أن يؤدي استبدال قالب الثني إلى تغيير نصف قطر ثني الأنبوب، بينما يتم تحديد حجم زاويتي الثني الداخليتين من خلال شوط الدفع للخارج لقالب الثني.
يتميز ثني الأنابيب بكفاءة إنتاج عالية، كما أن تعديل القالب بسيط.
ومع ذلك، فإن العيب هو أن قوة الانحناء المطبق أثناء الثني يتركز بين بكرتي الدعم. من المحتمل أن يؤدي التلامس الأولي بين الأنبوب الفارغ وقوالب الثني إلى تشويه الجزء المنتقل، مما يؤثر على جودة الثني.
(2) ثني الضغط الدوار
يتشابه الثني بالضغط الدوّار في الشكل مع الثني بالجر الدوار، ولكن آلية ثني الأنابيب مختلفة.
كما هو مبين في الشكل أدناه، أثناء عملية الثني، يطبق القالب المنزلق أو الأسطوانة ضغطًا شعاعيًا على فراغ الأنبوب أثناء الدوران حول محور قالب الثني الثابت، مما يجبر فراغ الأنبوب المستقيم تدريجيًا على الالتصاق بسطح أخدود قالب الثني الثابت تحت الاحتكاك العرضي للثني والتشكيل.
على عكس ثني الجر الدوارة، يتم إنشاء منطقة تشوه الانحناء بين القالب المنزلق وقالب الثني الثابت. ويخضع سطح الأنبوب المحدب الفارغ دائمًا للعمل المشترك للضغط الشعاعي والاحتكاك المماسي، والذي يمكن أن يقلل إلى حد ما من تشوه الشد المماسي للأنبوب المحدب الفارغ.
(3) قوة الدفع المحورية الانحناء
يتكون القالب الموضح في الشكل أدناه من نصفين يتوسطهما مستوى الانحناء.
تحت الدفع المحوري للقالب، يتم ثني الأنبوب الفارغ وتشكيله بالضغط في تجويف القالب بعد مروره عبر غلاف التوجيه.
عملية تشوه الانحناء للأنبوب الفارغ في القالب معقدة. فبالإضافة إلى تعرضه لعزم الانحناء، فإنه يتعرض أيضًا للدفع المحوري وقوة الاحتكاك المعاكسة لاتجاه تشغيله.
يختلف الانحناء بالدفع عن الانحناء العادي، حيث قد تنتقل الطبقة المحايدة من إجهاد جدار الأنبوب إلى خارج الانحناء، مما يساعد على تخفيف ترقق الجدار الخارجي.
لتجنب التجاعيد أو الالتواء داخل الكوع، يجب أن يكون سمك الجدار النسبي للأنبوب الذي يدفع الانحناء أكبر من 0.06.
لتقليل الاحتكاك، غالبًا ما يكون من الضروري تشحيم فراغ الأنبوب أو تجويف قالب الثني.
بالنسبة للأكواع رقيقة الجدران، عادةً ما يتم اعتماد الثني بالدفع مع قلب لتجنب الالتواء والتجعد.
بصرف النظر عن الطرق المذكورة أعلاه، هناك أيضًا طرق التفافية, ثني اللفافةوغيرها.
ومع ذلك، فإن معظم هذه الطرق قد لا تفي بالمتطلبات الصارمة لدقة الثني والجودة. لذلك، يتم استخدامها عادةً لثني تجهيزات الأنابيب التي لا تتطلب دقة عالية من حيث الشكل والحجم.
(1) تشكيل ثني الأنابيب
ثني الأنابيب هي عملية تصنيع شائعة يمكن إجراؤها يدوياً أو باستخدام ماكينة ثني الأنابيب.
يشبه الثني التجاوزي، كما هو موضح في الشكل أدناه، الثني بالضغط الدوراني، باستثناء أن الاحتكاك المتداول يحدث بين الأخدود العامل للأسطوانة وسطح الأنبوب الفارغ.
خلال عملية الانحناءيتم تشبيك أحد طرفي فراغ الأنبوب في رأس التشبيك في قالب الثني، بينما تضغط عجلة الضغط الجانبية على سطح أخدود قالب الثني وتدور حول قالب الثني. يدور رأس التثبيت أيضًا مع فراغ الأنبوب.
(2) تشكيل لفة الأنبوب
أنبوب ثني اللفافة تستخدم عادةً لثني الأنابيب سميكة الجدران، كما هو موضح في الشكل أدناه.
يوضع الفراغ الأنبوبي بين ثلاث بكرات أو أكثر، لكل منها أخدود بقطر داخلي أكبر قليلاً من القطر الخارجي للأنبوب ومحيط مقطع أصغر قليلاً من نصف دائرة الفراغ الأنبوبي.
تدور كل بكرة وتتحرك في اتجاهات مختلفة، مما يسمح بلف الأنبوب الفارغ في شكل ثني محدد. يمكن للثني متعدد اللفائف أن يعزز دقة ثني الأنابيب، ويقلل من تشوه المقطع العرضي للثني، ويحسن درجة تشوه الانحناء المنتظم للأنبوب.
على الرغم من استخدامه في المقام الأول لثني الأنابيب سميكة الجدران، إلا أنه يمكن استخدامه أحيانًا لثني الأنابيب رقيقة الجدران أيضًا.
(أ) رسم تخطيطي للثني غير المتماثل لثلاث لفات غير متماثلة
(ب) رسم تخطيطي لـ لفة جانبية أرجوحة ثني أربع لفات
ثني تعبئة الأنابيب، والمعروف أيضًا باسم ثني المغزل، هو عملية شائعة لثني الأنابيب ذات الجدران الرقيقة ذات القطر المتوسط إلى الكبير.
ولتقليل أو إزالة العيوب مثل تسطيح المقطع العرضي وانهيار الجدار والتجاعيد أثناء عملية الثني، يتم استخدام طريقة تسمى الثني بالملء. يتضمن ذلك ملء العديد من المغازل أو الحشوات في الأنبوب الفارغ المراد ثنيه لتوفير الدعم أثناء عملية الثني.
الثني المغزلي عبارة عن عملية ثني مغزلي توفر تحكماً دقيقاً في شكل المقطع العرضي للمرفقين.
الفرق الرئيسي بين الثني بالمغزل والثني العادي بدون مغزل هو أن المغزل يوضع مسبقًا داخل الأنبوب الفارغ أثناء عملية الثني.
في الإنتاج الفعلي، يتم تصنيف المغازل أو قضبان المغزل إلى نوعين: المغازل الصلبة والمغازل الصلبة المرنة.
تشمل المغازل الصلبة المغازل ذات الرأس المستدير، والمغازل على شكل ملعقة، والمغازل ذات القرن الثور.
تشتمل المغازل المرنة على مغازل مرنة أحادية المقطع ومغازل مرنة متعددة الأقسام.
تُعد عملية ملء الجسيمات الصلبة وتشكيل الثني بالدفع عملية شائعة لثني الأعضاء رقيقة الجدران أو الأكواع ذات سمك الجدار الصغير.
تقليديًا، كان يتم استخدام رمل الكوارتز كمادة مالئة، ولكن تم استبداله تدريجيًا بجزيئات الراتنج أو الخرزات المعدنية.
قبل عملية الثني بالدفع، يتم وضع كرات كبيرة القطر أصغر قليلاً من المنظر الخارجي لفراغ الأنبوب في قالب الثني لمنع انزلاق حشو الخرز. بعد ذلك، يتم ملء فراغ الأنبوب بحبات صغيرة القطر.
أثناء الثني بالدفع، يقوم منزلق المكبس بتحريك مثقاب الثني بالدفع لبثق حشو الخرزة في الأنبوب الفارغ. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن اعتبار الجسيمات الصلبة كوسيط مستمر ولا يمكن تقريب تشوه تدفقها تحت الضغط إلى حجم ثابت.
وعلاوة على ذلك، قد يتسبب استخدام الكرات الفولاذية الصلبة في حدوث عيوب مثل المسافة البادئة على الجدار الداخلي للمرفق.
تم تطوير طريقة الملء والثني لاستخدام السائل كحشو للأنابيب، مع عمليتين ناضجتين نسبيًا: الثني الهيدروليكي لتثقيب الأنابيب والثني الهيدروليكي لتثقيب الأنابيب وتغذيتها بالدفع.
بينما يتغلب ثني الملء بالسوائل على بعض أوجه القصور في ثني ملء الجسيمات الصلبة، إلا أن الختم المتوسط لا يزال يمثل تحديًا تكنولوجيًا.
في عملية الثني بالملء السائل، يتم حقن سائل قابل للشفاء في الأنبوب الفارغ وهو في حالة سائلة. وبمجرد أن يتم إغلاق كلا الطرفين، تتصلب المادة السائلة وتصبح حشوة متكاملة تُستخدم في عملية الثني.
يمكن أن تشمل مواد الحشو الصلبة الماء والصنوبري والسبائك منخفضة درجة الانصهار وأنواع مختلفة من الراتنجات.
الثني بالتسخين هو تقنية متقدمة لتشكيل المعادن يتم استخدامها عندما تكون طرق الثني على البارد التقليدية غير كافية لتحقيق الأشكال الهندسية المعقدة أو عند العمل مع السبائك عالية القوة. تستفيد هذه العملية من الطاقة الحرارية لتعزيز مرونة المواد، مما يقلل من قوة الثني المطلوبة ويقلل من تأثيرات الارتداد.
وتشمل العملية عادةً ثلاث مراحل حرجة: التسخين المتحكم فيه، والثني الدقيق، والتبريد المنظم. يمكن إنجاز مرحلة التسخين من خلال طرق مختلفة، تقدم كل منها مزايا متميزة:
يعتمد اختيار الطريقة على عوامل مثل خصائص المواد، ونصف قطر الانحناء المطلوب، وحجم الإنتاج، ومتطلبات الجودة. وغالبًا ما يتم استخدام أنظمة التحكم في العمليات المتقدمة والمحاكاة الحاسوبية لتحسين أنماط التسخين وقوى الثني ومعدلات التبريد، مما يضمن جودة المنتج المتسقة وتقليل هدر المواد.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR