10가지 필수 파이프 벤딩 기술 및 방법

기존의 맨드릴 프리 파이프 벤딩

기존의 맨드릴 프리 벤딩은 상온 생산에서 일반적으로 사용되는 비충진 벤딩 방식을 말합니다.

기본 벤딩 다이 와 원리는 아래 그림에 설명되어 있습니다. 이 기술에는 스트레치 벤딩이 포함됩니다, 프레스 벤딩를 사용하여 바이패스 벤딩, 푸시 벤딩 및 롤 벤딩 프로세스를 수행합니다.

주요 벤딩 다이 및 벤딩 원리

관련 읽기: 파이프 벤더를 위한 최고의 가이드

1. 인장 굽힘

튜브 굽힘은 순수한 굽힘 모멘트에 축방향 장력을 추가하여 달성할 수 있습니다. 이는 일반적으로 장력 굽힘과 회전 견인 굽힘으로 분류할 수 있습니다.

모든 스트레치 벤딩 공정은 공통된 특성을 공유합니다. 추가 인장 응력은 순수 굽힘 시 오목한 면의 접선 압축 응력의 일부를 감소시킵니다. 그 결과 벽 두께와 구부러진 부분의 주름이 억제됩니다. 그러나 굽힘의 볼록한 면에서는 벽 두께가 얇아지거나 균열이 발생할 가능성이 필연적으로 증가합니다.

(1) 스트레치 벤딩

일반적인 스트레치 벤딩 성형의 단순화된 작동 원리는 아래 그림에 나와 있습니다.

튜브 벤딩 시 튜브 블랭크는 3개의 수평 지지 롤러를 통과하고 척을 통해 로터리 암에 고정됩니다. 로터리 암이 회전하면 튜브 블랭크가 굽힘 변형을 받도록 구동합니다.

스트레치 벤딩 성형 중에 서포트 롤과 척 사이의 거리와 러너의 축을 조정하여 벤딩의 곡률 반경을 변경할 수 있습니다.

튜브 블랭크가 굽힘 영역에 들어가기 전에 중주파 유도 전류와 같은 가열 장치를 설치하여 튜브 블랭크를 예열하면 소성 변형 능력을 향상시킬 수 있습니다. 이를 통해 가열 스트레치 벤딩 성형을 실현할 수 있습니다.

네 가지 일반적인 스트레치 벤딩 성형의 단순화된 작동 원리

(2) 선회 견인 굽힘

아래 그림은 벤딩 다이의 각 작업 부분에 파이프 모양과 일치하는 홈이 있는 회전식 트랙션 벤딩을 보여줍니다.

단면 곡선의 길이는 파이프 블랭크의 반원보다 약간 짧습니다. 구부리는 동안 파이프 블랭크를 고정하거나 누르는 데 사용됩니다.

그리고 굽힘 반경 는 회전식 벤딩 다이를 교체하여 변경할 수 있습니다.

튜브 블랭크는 트랙션 다이에 의해 축을 중심으로 회전할 수 있는 회전식 벤딩 다이에 눌려지고 클램핑 블록.

트랙션 다이는 고정 반경과 회전 벤딩 다이의 축을 가진 원형 아크 트랙에서 회전하여 튜브 블랭크가 클램핑 블록의 반경 방향 압력과 접선 마찰을 받아 회전 벤딩 다이와 함께 회전하도록 구동하여 굽힘 성형을 달성합니다.

굽힘의 볼록한 쪽에서 튜브 블랭크의 접선 스트레치 변형이 증가하기 때문에 스트레치 굽힘의 특성이 있습니다.

현재 생산 중인 대부분의 파이프 벤딩 장비와 CNC 파이프 벤딩 머신은 회전식 트랙션 벤딩 원리를 기반으로 작동합니다.

CNC 파이프 벤더 로터리 트랙션 벤딩

2. 압축 굽힘

압축 굽힘은 인장 굽힘에 대응하는 개념으로, 튜브 굽힘에서 추가 또는 파생된 축 방향 추력과 굽힘 모멘트의 공동 작용을 통해 이루어집니다.

추가적인 축 방향 추력은 벤드의 볼록한 쪽의 접선 장력을 줄이거나 상쇄하여 벤드의 벽 두께가 얇아지거나 균열이 생기는 것을 방지할 수 있습니다. 그러나 굽힘의 오목한 쪽에서 접선 압축 응력이 증가하면 파이프 벽이 두꺼워지거나 심지어 주름이 생길 수 있습니다.

튜브 압축 굽힘은 크게 압축 굽힘, 회전 압축 굽힘, 축력 굽힘으로 분류됩니다.

(1) 프레스 벤딩

아래 그림과 같이 파이프 벤딩은 시트 V 벤딩과 유사하며 직선 파이프 세그먼트가 있는 중간 및 작은 직경의 엘보 제품을 구부리고 모양을 만드는 데 사용됩니다.

벤딩 다이와 지지 롤러에는 파이프와 직경이 같고 반원보다 약간 작은 작업 홈이 있습니다.

푸시 로드와 통합되고 특정 굽힘 반경을 가진 벤딩 다이는 파이프 블랭크를 밀어내고 양쪽의 지지 롤러 사이에서 두 개의 굽힘 형태를 굴립니다.

벤딩 다이를 교체하면 파이프의 굽힘 반경이 변경될 수 있으며, 두 굽힘 내부 각도의 크기는 벤딩 다이의 밀어내기 스트로크에 의해 결정됩니다.

튜브 벤딩은 높은 생산 효율을 자랑하며 다이 조정이 간단합니다.

하지만 단점도 있습니다. 굽힘 힘 가 두 지지 롤러 사이에 집중적으로 가해집니다. 튜브 블랭크와 벤딩 다이 사이의 초기 접촉은 이동 섹션을 왜곡하여 벤딩 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

(2) 회전식 압축 굽힘

회전식 압축 벤딩은 회전식 트랙션 벤딩과 형태는 비슷하지만 파이프를 구부리는 메커니즘은 다릅니다.

아래 그림과 같이 절곡 공정 중에 슬라이딩 다이 또는 롤러는 고정 절곡 다이의 축을 중심으로 회전하면서 튜브 블랭크에 반경 방향 압력을 가하여 직선 튜브 블랭크가 접선 마찰을 받아 고정 절곡 다이의 홈 표면에 점차적으로 부착되어 구부러지고 형성됩니다.

회전식 트랙션 벤딩과 달리 슬라이딩 다이와 고정 벤딩 다이 사이에 벤딩 변형 영역이 생성됩니다. 볼록 튜브 블랭크의 표면은 항상 반경 방향 압력과 접선 마찰의 결합 된 작용을 받아 볼록 튜브 블랭크의 접선 인장 변형을 어느 정도 줄일 수 있습니다.

(3) 축 방향 힘 푸시 굽힘

아래 그림에 표시된 몰드는 굽힘 평면을 중심으로 두 개의 반으로 구성됩니다.

다이의 축 방향 추력 하에서 튜브 블랭크는 가이드 슬리브를 통과한 후 금형 캐비티에 압착되어 강제로 구부러지고 성형됩니다.

금형에서 튜브 블랭크의 굽힘 변형 과정은 복잡합니다. 굽힘 토크를 받는 것 외에도 축 방향 추력과 주행 방향과 반대되는 마찰력도 받습니다.

푸시 벤딩은 파이프 벽 변형의 중성층이 벤딩의 바깥쪽으로 이동하여 외벽의 얇아짐을 완화하는 데 도움이 될 수 있으므로 일반 벤딩과 다릅니다.

엘보 내부의 주름이나 비틀림을 방지하려면 파이프 푸시 벤딩의 상대적 벽 두께가 0.06보다 커야 합니다.

마찰을 줄이기 위해 튜브 블랭크 또는 벤딩 몰드 캐비티에 윤활유를 발라야 하는 경우가 많습니다.

벽이 얇은 팔꿈치의 경우 일반적으로 좌굴과 주름을 방지하기 위해 코어를 사용한 푸시 벤딩을 채택합니다.

3. 맨드릴이 없는 기타 일반적인 튜브 벤딩 방법

위에서 언급한 방법 외에도 우회 굽히기 방법도 있습니다, 롤 벤딩등입니다.

그러나 이러한 방법의 대부분은 벤딩 정확도 및 품질에 대한 엄격한 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다. 따라서 일반적으로 모양과 크기 측면에서 높은 정밀도가 필요하지 않은 파이프 피팅을 구부리는 데 사용됩니다.

(1) 튜브 벤딩 성형

파이프 벤딩은 수동으로 또는 파이프 벤더 기계를 사용하여 수행할 수 있는 일반적인 제조 공정입니다.

아래 그림과 같이 바이패스 절곡은 롤러의 작업 홈과 튜브 블랭크 표면 사이에 구름 마찰이 발생한다는 점을 제외하면 회전식 압축 절곡과 유사합니다.

기간 동안 벤딩 프로세스를 사용하면 튜브 블랭크의 한쪽 끝이 벤딩 다이의 클램핑 헤드에 고정되고 측면 프레싱 휠이 벤딩 다이의 홈 표면에 밀착되어 벤딩 다이를 중심으로 회전합니다. 클램핑 헤드도 튜브 블랭크와 함께 회전합니다.

(2) 튜브 롤 성형

튜브 롤 벤딩 는 아래 그림과 같이 벽이 두꺼운 튜브를 구부릴 때 일반적으로 사용됩니다.

튜브 블랭크는 튜브의 외경보다 약간 큰 내경과 튜브 블랭크의 반원보다 약간 작은 단면 둘레를 가진 홈이 각각 3개 이상의 롤러 사이에 배치됩니다.

각 롤러가 서로 다른 방향으로 회전하고 이동하여 튜브 블랭크를 특정 굽힘 모양으로 굴릴 수 있습니다. 멀티롤 벤딩은 튜브의 벤딩 정확도를 높이고 벤딩 단면의 왜곡을 줄이며 튜브의 균일한 벤딩 변형 정도를 개선할 수 있습니다.

주로 두꺼운 벽의 튜브를 구부리는 데 사용되지만 때로는 얇은 벽의 튜브를 구부리는 데도 사용할 수 있습니다.

(a) 비대칭 3롤 굽힘의 개략도
(b)의 개략도 사이드 롤 스윙 포 롤 벤딩

튜브 충전 굽힘

맨드릴 벤딩이라고도 하는 튜브 충전 벤딩은 중대형 직경의 얇은 벽 튜브를 벤딩하는 일반적인 공정입니다.

벤딩 공정 중 단면 평탄화, 벽 붕괴, 주름 등의 결함을 최소화하거나 제거하기 위해 필링 벤딩이라는 방법을 사용합니다. 여기에는 벤딩할 튜브 블랭크에 다양한 맨드릴 또는 필러를 채워 벤딩 공정 중에 지지력을 제공하는 것이 포함됩니다.

1. 맨드릴 굽힘

맨드릴 벤딩은 엘보의 단면 모양을 정밀하게 제어할 수 있는 벤딩 프로세스입니다.

맨드릴 절곡과 일반 맨드릴 프리 절곡의 주요 차이점은 절곡 공정 중에 튜브 블랭크 내부에 맨드릴이 미리 배치된다는 것입니다.

실제 생산에서 맨드릴 또는 맨드릴 봉은 리지드 맨드릴과 솔리드 플렉시블 맨드릴의 두 가지 유형으로 분류됩니다.

리지드 맨드릴에는 원형 헤드 맨드릴, 스푼형 맨드릴, 불혼 맨드릴이 있습니다.

플렉시블 맨드릴에는 단일 섹션 플렉시블 맨드릴과 다중 섹션 플렉시블 맨드릴이 있습니다.

2. 고체 입자 충전 푸시 벤딩 성형

고체 입자 충전 및 푸시 벤딩 성형은 벽 두께가 얇은 부재나 엘보를 벤딩하는 데 일반적으로 사용되는 공정입니다.

전통적으로 석영 모래가 필러로 사용되었지만 점차 수지 입자나 금속 구슬로 대체되고 있습니다.

푸시 벤딩 공정 전에 비드 필러가 미끄러지는 것을 방지하기 위해 튜브 블랭크의 외부보다 약간 작은 직경의 볼을 벤딩 다이에 넣습니다. 그런 다음 튜브 블랭크에 작은 직경의 비드를 채웁니다.

푸시 벤딩 중에 프레스의 슬라이더가 푸시 벤딩 펀치를 구동하여 튜브 블랭크에서 비드 필러를 압출합니다. 그러나 고체 입자는 연속적인 매체로 간주할 수 없으며 압력 하에서의 흐름 변형은 일정한 부피로 근사화할 수 없다는 점에 유의해야 합니다.

또한 딱딱한 강철 볼을 사용하면 팔꿈치 내벽에 움푹 패이는 등의 결함이 발생할 수 있습니다.

3. 액체 충전 굽힘

액체를 파이프의 충전재로 사용하는 충진 및 절곡 방법은 파이프 펀칭 유압 절곡과 파이프 펀칭 및 공급 푸시 절곡이라는 비교적 성숙한 두 가지 공정으로 개발되었습니다.

액체 충전 벤딩은 고체 입자 충전 벤딩의 단점을 일부 극복했지만, 중간 밀봉은 여전히 기술적 과제로 남아 있습니다.

4. 액체 필러로 굽힘 경화

액체 충전 벤딩 공정에서는 튜브 블랭크가 액체 상태일 때 경화 가능한 액체를 주입합니다. 양쪽 끝이 밀봉되면 액체 물질이 굳어져 벤딩에 사용되는 일체형 필러가 됩니다.

고형화된 필러 재료에는 물, 송진, 저융점 합금 및 다양한 유형의 수지가 포함될 수 있습니다.

가열 굽힘

가열 벤딩은 복잡한 형상을 구현하거나 고강도 합금으로 작업할 때 기존의 냉간 벤딩 방법이 부적합할 때 사용되는 고급 금속 성형 기술입니다. 이 공정은 열 에너지를 활용하여 소재의 가소성을 향상시켜 필요한 굽힘력을 줄이고 스프링백 효과를 최소화합니다.

이 절차는 일반적으로 제어 가열, 정밀 절곡, 조절 냉각의 세 가지 중요한 단계로 구성됩니다. 가열 단계는 다양한 방법을 통해 이루어질 수 있으며, 각 방법마다 뚜렷한 장점이 있습니다:

1. 전체 가열 충전 벤딩: 입상 매체(예: 모래 또는 미세 금속 입자)를 사용하여 튜브 전체에 균일한 열 분포를 보장하므로 복잡한 굽힘에 이상적입니다.
2. 전체 가열 침수 벤딩: 대량 생산에 적합한 신속하고 일관된 가열을 위해 튜브를 액체 수조(종종 용융 소금)에 담그는 방식입니다.
3. 국소 중파 유도 가열 벤딩: 전자기 유도를 사용하여 튜브의 특정 부분을 가열하여 열 영향 구역을 정밀하게 제어하고 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
4. 레이저 벤딩: 집중된 레이저 에너지를 적용하여 국소적인 열팽창과 수축을 유도하여 물리적 접촉 없이도 매우 정확하게 구부릴 수 있습니다.

방법 선택은 재료 특성, 원하는 굽힘 반경, 생산량, 품질 요건 등의 요인에 따라 달라집니다. 고급 공정 제어 시스템과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 가열 패턴, 굽힘력, 냉각 속도를 최적화하여 일관된 제품 품질을 보장하고 재료 낭비를 최소화하는 경우가 많습니다.