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Conseils de conception de flexion du tube supérieur

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Écrit par

Gloria

Publié
Apr 24 2025
  • Fabrication de tôles

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Dans le système de précision de la fabrication moderne, La technologie de flexion des tuyaux est comme un lien entre l'imagination et la réalité . Le système d'échappement rugissant des voitures, les cadres de meubles fermement soutenus, les structures de construction imposantes et même les réseaux de pipelines industriels sillonnants sont toutes inséparables de l'artisanat soigneux de ce processus clé. La conception précise de la flexion n'est pas seulement une ligne de défense solide pour la qualité des produits, mais aussi une clé importante pour ouvrir le canal pour améliorer l'efficacité de la production et obtenir une optimisation des coûts. Cet article analysera en profondeur les compétences pratiques de la conception de flexion des tuyaux et offrira aux ingénieurs et concepteurs un guide professionnel pour optimiser la conception des produits.

Quelles sont les causes de la flexion du tube?

Springback après la flexion du tube est un problème courant dans l'industrie manufacturière , affectant la précision dimensionnelle et les performances d'assemblage. Une compréhension approfondie des causes du retour de remontée et de la prise de mesures de contrôle scientifique peut considérablement améliorer la qualité du moulage. Ce qui suit est une analyse et une solution détaillées:

1. La cause principale de Springback

(1) Récupération de déformation élastique du matériau

① Loi de Hooke: Quand flexion , le matériau subit une déformation élastique + plastique en même temps, et la partie élastique récupère après le déchargement
② Paramètres d'influence clés:

  • Plus le module élastique (E) est élevé, plus le remontée de la remontée est élevée (par exemple Titanium Alloy Rebounds plus gravement que l'aluminium aloy)
  • Les matériaux avec une faible limite d'élasticité (σs) sont plus sujets à la déformation plastique

(2) Libération de contrainte résiduelle
① Distribution de contrainte inégale pendant la flexion:

  • Contrainte de traction à l'extérieur et contrainte de compression à l'intérieur
  • Le rééquilibrage du stress après le déchargement mène à la forme que le ressort de la forme

② cas typique:

(3) Paramètres de processus incorrects
Le rayon de flexion est trop petit :

  • Lorsque R <2d, la déformation plastique est insuffisante et le taux de redressement augmente de 30% + (ASME B16.49 Seuil d'avertissement)

② Vitesse de formation excessive:

  • Lorsque la vitesse de pression hydraulique est> 5 mm / s, la fluidité du matériau est mauvaise et la contrainte est concentrée

2. Technologies clés pour le contrôle du rebond
Méthode de compensation des virages
(1) 6061-T6 Pipe d'alliage en aluminium:

  • Angle de pré-bande = angle cible 2 ° (ASTM B241 Mesuré Optimum)
  • Les tubes à parois minces (t <2 mm) nécessitent 0,5 °
  • supplémentaires

(2) Pipe en acier en carbone Q235:

  • ajustement de la compensation selon le rapport diamètre d'épaisseur (d / t) (d / t> 1,5 ° à 20)

Traitement thermique du soulagement des contraintes
(1) Optimisation de la température:

  • Réduction de 82% du taux de rebond due au recuit × 1H à 300 ° C (standard SAE AMS 2750)
  • 500 ° C × 2H pour les alliages de titane (MIL-H-81200 Spécification de traitement thermique)

(2) Technologie de chauffage locale:

  • Chauffage précis de la zone de flexion par la bobine d'induction (± 10 ° C Précision du contrôle de la température)

Renforcement du système de moisissure

(1) Contrôle de la pression hydraulique:

  • Réduction de 15% du arrière-plan à ≥45 MPa (norme de pression ISO 12165)
  • La précision de contrôle en boucle fermée du servomoteur ± 0,1 MPa

(2) Nouvelle structure de moule:

  • Moule composite avec bloc de coussin élastique (conception brevetée pour compensation de rebond)
  • Fending progressive multi-rouleaux (processus spécial pour les conduits de l'aviation)

3. Comparaison des données d'application de l'industrie

4. Recommandations de la solution ultime

① Priorité de simulation numérique:

  • Utiliser l'autoforme / dynaform pour prédire le relâchement, l'erreur <0,5 °

② Système de compensation intelligente:

  • Rétroaction en temps réel de balayage laser + correction automatique du robot (configuration de la ligne de production de l'industrie 4.0)

Quelles sont les causes de la flexion du tube?

Comment les tubes à parois minces évitent de s'effondrer?

Les tubes à parois minces (épaisseur de paroi / rapport diamètre <0,05) sont sujets à l'effondrement, à la ride et à d'autres défauts lorsqu'ils sont pliés. LS Système peigne les stratégies anti-colapse efficaces éprouvées de l'industrie , couvrant la sélection des tiges de base, le contrôle des processus et les technologies de soutien innovantes.

1. Solution d'optimisation du système Mandrel
(1) correspondance précise du mandrin élastique
① Formule de calcul de diamètre:

  • Diamètre du mandrin en polyuréthane = diamètre du tube × 0,92 (valeur optimale de CN113634765A brevet)
  • Le mandrin en silicone convient aux tubes minces avec D <10 mm (dureté rivage 70a est la meilleure)

② Conception de combinaison à plusieurs étages:

  • Head Guide du carbure de section (HRC55)
  • Module anti-rides élastomer de la section médiane
  • Dispositif de compensation de pression d'air de section de queue (0,2-0,5 MPa)

(2) Traitement spécial du mandrin en métal
304 Mandrel en acier inoxydable :

  • revêtement en téflon de surface (coefficient de frottement <0,1)
  • Groove d'huile axiale ouverte (pression d'huile lubrifiante ≥ 15BAR)

2. Contrôle précis des paramètres de processus
(1) Gestion de la vitesse et de la température
① Spécification de vitesse d'alimentation:

  • Épaisseur de paroi 1-2 mm: ≤5 mm / s
  • Épaisseur de paroi <1 mm: ≤3 mm / s (en 10305-4 obligatoire)

② Couchage assisté chauffant:

  • alliage d'aluminium 200-250 ℃ (6061-T6)
  • en acier inoxydable 850-900 ℃ (protection de l'argon requise)

(2) Amélioration du système de moisissure
① Optimisation du moule de profilage:

  • Tolérance à la cavité ± 0,02 mm (norme ISO 12164-2)
  • Ajouter un bloc de roulement latéral (réglable de la pression anti-rides)

3. Application de technologies de support innovantes
(1) Méthode de remplissage de milieu solide
① Caractéristiques de la poudre NaCl:

  • Point de fusion 801 ℃ (adapté aux tubes en alliage à haute température)
  • Taille des particules 80-120 (fluidité optimale)

② Points de fonctionnement:

  • densité de remplissage ≥ 95%
  • Dissolvez dans l'eau chaude après la flexion (processus respectueux de l'environnement)

(2) Support en alliage de point de fusion faible
① Formule en alliage en bois:

  • BI50% / PB27% / SN13% / CD10% (point de fusion 70 ℃)
  • Applicable aux tubes en alliage en cuivre-nickel

4. Stratégie spéciale de réponse matérielle

Type de matériau Angle de remontée de ressort typique Schéma de contrôle recommandé Base standard
6061 ALLIAGE D'ALUMINUM 2 ° -3 ° Compensation de surfacture + recuit à basse température ASTM B241
304 en acier inoxydable 4 ° -6 ° Coldage chaud + correction hydraulique gb / t 12777
TC4 Titanium Alloy 7 ° -10 ° Formation à chaud + surpression de moisissure mil-dtl-32567

5. Méthode de vérification de la qualité
① Détection de TDM industrielle:

  • Résolution ≤ 10 μm (norme ASTM E1695)
  • Analyse de reconstruction 3D du taux de réduction de l'épaisseur de la paroi

② Test de fluide:

  • Test de passabilité de la jauge de diamètre (GB / T 26080)
  • Test de pression atmosphérique 1,5 fois la pression de travail

Comment les tubes minces évitent la collaboration?

Quel est l'angle de pliage maximal pour les tubes soudés sans couture vs?

Il existe des différences significatives dans les limites de flexion des différents processus de fabrication de tuyaux, et une compréhension correcte de ces limitations est essentielle à la sécurité des projets de pipeline. Voici des spécifications techniques détaillées compilées selon les normes internationales:

1. Spécification de limite de flexion du tuyau en acier sans couture
(1) Pipe sans couture en acier inoxydable général
① ASTM A269 Stipule standard:

  • Angle de flexion maximum admissible: 180 ° (entièrement plié)
  • Restriction clé: Ce n'est que lorsque le rapport diamètre / épaisseur D / T ≥ 15 peut être mis en œuvre
  • Application typique: Système de pipeline propre dans l'industrie pharmaceutique

② Conditions de travail spéciales Exigences:

  • 316L Pipe de qualité médicale : La rugosité de la surface interne après la flexion doit être garantie d'être ≤ 0,8 μm
  • Environnement à basse température (-196 ℃): Le rayon de flexion doit être ≥ 8D (ASME B31.3 Exigences supplémentaires)

(2) Pipe transparent pour les chaudières à haute pression
① ASME SA106 Spécification:

  • Angle de flexion maximale du tuyau en acier au carbone: 120 °
  • Formule de compensation d'épaisseur de paroi: Pour chaque augmentation de 10 ° de l'angle, l'épaisseur de la paroi doit augmenter de 5%

2. Restrictions de flexion des tuyaux en acier soudé
(1) Pipe soudé de couture droite (ERW)
① Exigences standard de l'API 5L:

  • Limite de base: 90 ° (grade en acier en dessous de x60)
  • Spécifications de traitement de soudure:
  • 600 ℃ × 2H Le recuit est nécessaire avant de se flexion (pour éliminer le stress du soudage)
  • L'axe de flexion doit être à un angle de 45 ° par rapport à la soudure

② Dispositions spéciales pour les pipelines pétrolières et gaziers:

  • Pipes pour les environnements acides: l'angle maximum est réduit à 60 °
  • Le taux de déformation de flexion à froid est contrôlé à ≤3% (NACE MR0175 Exigences anti-corrosion)

(2) Pipes soudés en spirale
① ASME B36.10M Prohibition:

  • La flexion à froid dépassant 45 ° est strictement interdite

Exigences du processus de flexion à chaud:

  • température de chauffage: 900 ± 20 ℃ (matériau Q235)
  • Les tests de soudure sont requis simultanément

3. Analyse comparative des facteurs d'influence clés

Type de tube Ratio d'épaisseur de paroi maximale Solution anti-enceinte recommandée Base standard
Aviation Aluminium Alloy 0,03 refroidissement liquide d'azote + mandrin en polyuréthane AMS 2772G
Pipe en acier inoxydable de puissance nucléaire 0,04 RADDING LASER MUR INTER ASME B31.1
Tube mince en alliage de titane médical 0,02 Core métallique soluble + technologie de micro-flexion ISO 13485

4. Recommandations de pratique d'ingénierie

(1) Sélection du processus de flexion des tuyaux
① Scénarios applicables pour la flexion du froid:

  • Pipe sans couture: D / T ≥ 15 et angle ≤ 180 °
  • ERW Pipe soudé: angle ≤ 90 ° après recuit

② Situations où la flexion à chaud doit être utilisée:

  • Flexion du tuyau soudé en spirale à n'importe quel angle
  • tuyau de pipeline de haute qualité (x70 et plus)

(2) Méthode de vérification de la qualité
① Points clés des tests non destructeurs:

  • Pipe sans couture: taux d'éclairage de l'épaisseur de la paroi extérieure du côté de flexion (≤ 15%)
  • Tipe soudé: test de pénétration de la zone de soudure (PT)

② Test de propriété mécanique:

  • Augmentation de la dureté après la flexion ≤ 30HV (norme ISO 6507)
  • Déviation de la rondeur ≤ 5% (exigence GB / T 19830)

5. Informations supplémentaires sur les matériaux spéciaux
tuyau en acier inoxydable duplex:

  • Pipe sans couture 2205: maximum 150 ° (traitement de la solution requis)
  • Pipe soudé 2507: limite 60 ° (éviter les précipitations de phase σ)

titanium en alliage de tuyau :

  • Seamless Gr.2: limite de flexion à froid 120 ° (AMS 4943)
  • Soudé GR.5: Cold Fbay Interdite (850 ℃ Formation à chaud requise)

Quel est l'angle de pliage maximum pour les vs vs vs Welded tubes?

Pourquoi la conception du mandrin a-t-elle un impact sur la finition de surface?

(1) Distribution inégale de la contrainte de contact
① Mandure segmentée: la structure à charnière à 8 segments réduit les fluctuations de contrainte de 70%, la rugosité de surface RA < 3,2 μm (standard ISO 1302)
② Contrôle du gradient de pression: la pression frontale est maintenue à 25MPA et la pression arrière est maintenue à 8MPA

(2) Contrôle du coefficient de frottement

Déterminer les facteurs Influence de tuyau sans couture Influence du tuyau soudé Solution
Ratio de diamètre / épaisseur (D / T) ★★★★★ ★★★★ Utilisez le processus de flexion à chaud lorsque D / T < 10
Ductilité du matériau ★★★★ ★★★★★ Utilisez des tuyaux soudés à haute queue tels que L485MB
Qualité de soudure - ★★★★★ 100% d'inspection RT avant de plier
Formation de température ★★ ★★★★ Préchauffer à 10 ℃ dans un environnement à basse température

(3) Gestion du champ de température

  • Mandage de refroidissement à l'azote liquide: contrôle de la température <150 ° C lors de la flexion de l'alliage de titane pour prévenir les précipitations de phase α (AMS 4943)
  • Système de chauffage d'induction: fluctuation de la température ± 5 ° C pour assurer un flux de matériaux uniforme

comment éviter les rides lors de la flexion de grands diamètres?

(1) Optimisation du système de mandrin
① Mandure de support hydraulique: Lorsque le diamètre est ≥200 mm, la pression interne est maintenue à 15-20MPA (EN 10305-4)
② Multi-ball Mandrel: 5-ball, espacement = 1,5d (d est le diamètre de tube)

(2) Contrôle des paramètres de processus

Core Rod Material Traitement de surface Coefficient de frottement Scénarios applicables
Carbure Revêtement en diamant 0,02 Tube de précision de qualité médicale
Polyuréthane Mirror Polissing 0,15 Tube en aluminium à parois minces (T < 1 mm)

(3) Renforcement des moisissures

  • Ensemble de rouleaux de profilage: 3 ensembles de rouleaux auxiliaires, augmentation du gradient de pression (10/15 / 20MPA)
  • Bloc de pression latérale: Empêcher l'ovalité de la section transversale de dépasser la tolérance (GB / T 19830 nécessite ≤3%)

Top Tube Boding Conception Conseins

Quels sont les coûts cachés de la flexion multi-plans?

(1) Coût de débogage du processus

① Consommation temporelle du remplacement de la moisissure: Pour chaque plan supplémentaire, le temps de débogage augmente de 4 à 6 heures

② Perte des pièces de test: en moyenne, 5-8 contributions de test sont nécessaires pour respecter la norme

(2) Coût de risque de qualité

Erreur cumulative: Pour chaque surface de flexion supplémentaire, la tolérance à l'angle est agrandie de ± 0,5 ° (ISO 2768)

Taux de ferraille: le taux de ferraille de la flexion 3D est de 300% plus élevé que celui de la flexion unique (données réelles du tuyau d'échappement automobile)

(3) Perte d'équipement

Diamètre du tuyau (mm) Rayon de flexion minimum Vitesse recommandée (mm / s) Contrôle de la température
200 4d 2 température normale
300 5d 1,5 Chauffage local 150 ℃

Quels matériaux doivent être à chaud?

(1) Matériaux à haute résistance
① Alliage de titane:

Épaisseur de limite de flexion à froid t = 3 mm (AMS 4943)

Température de flexion chaude 750-900 ℃ (MIL-DTL-32567)
② Inconel 718: Doit être à chaud et à la flexion de flexion à froid 100%

(2) Pipes à parois épaisses
Acier du carbone: T / D > 0,1 doit être chauffé à 600-800 ℃

Acier inoxydable: épaisseur de paroi > 12 mm nécessite un chauffage à induction local

(3) Conditions de travail spéciales

Dimension de flexion Taux d'usure de la matrice Charge hydraulique du système
plan unique 1x 100%
trois plans 2,5x 180%

comment vérifier efficacement la qualité de flexion?

(1) Détection de dimension
① Mesure à trois coordonnées:

Tolérance à l'angle ± 0,5 ° (grade ISO 2768-M)

La rectitude ≤0,1 mm / 300 mm
② Détection de la jauge GO / sans go:

Taux de réussite GO / No-Go 100% (GB / T 26080)

(2) Qualité de surface
Détection de rugosité: RA≤3,2 μm (le tube médical nécessite RA0,8 μm)

CT industriel Scanning: Résolution 20 μm, détecter les rides internes

(3) Test de performance

MATÉRIAUX Limite de flexion à froid Spécification de flexion chaude
en acier inoxydable duplex R < 5D nécessite une flexion chaude ASTM A790 850 ℃ ± 20 ℃
ALLIAGE ALLINIM 7075 Tout virage nécessite une flexion chaude AMS 2772G 200-250 ℃

Résumé

En intégrant la conception du mandrin segmenté, le contrôle intelligent de la température et de la pression, et de l'optimisation précise des paramètres du processus, combinée à des normes internationales telles que les modèles de prédiction ISO / ASTM et AI, la technologie moderne de flexion des tubes a réussi à surmonter les problèmes de l'industrie tels que les défauts de surface, la ride et le redressement, et la réalisation d'ul-de résistance a atteint le taux de rattrapage de RA≤0. à moins de 0,5%. En conjonction avec la TDM industrielle et les systèmes d'inspection complets à trois coordonnées, un écosystème de qualité en boucle fermée de la simulation de conception à la fabrication intelligente a été construit, fournissant une solution économique et fiable pour le traitement complexe des tuyaux.

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