تعتبر الأنابيب والمواسير المصنوعة من الألمنيوم ذات أهمية بالغة في مختلف الصناعات؛ فهي تسهل تدفق السوائل المحددة أو تعمل كعنصر هيكلي. للحصول على مقاطع الأنابيب المنحنية والمائلة المختلفة، يتم استخدام طرق الانحناء مثل الانحناء الدوراني واللف والثني المغزلي.
تسمح قابلية تشكيل سبائك الألومنيوم وخفة وزنها للأنابيب بالانحناء دون أي ضرر مادي أو المساس بالخصائص. ستغطي هذه المقالة الآليات والطرق ودرجات السبائك والحسابات المتعلقة بثني أنابيب الألومنيوم.
ما هي سبائك الألومنيوم المناسبة للثني؟ اختر المادة المناسبة
سبائك الألومنيوم المنحنية
إذا كنت بحاجة إلى أجزاء أو منتجات من ثني أنابيب الألومنيوم، فمن الضروري اختيار النوع المناسب من السبائك، وخاصة في حالة انحناءات الانحناء الكبيرة ونصف قطرها. والسبب هو أن جودة الانحناء تعتمد بشكل كبير على اللدونة والاستطالة وحالة المعالجة الحرارية لمادة العمل.
وفيما يلي الدرجات الشائعة من الألومنيوم التي يمكن استخدامها في أعمال ثني الأنابيب؛
سبيكة 3003
يحتوي هذا النوع من الألومنيوم بشكل أساسي على المنجنيز كمكون أساسي للسبائك (1 إلى 1.5%)، إلى جانب النحاس والسيليكون والحديد بكميات ضئيلة. يوفر الألومنيوم 3003 قوة ميكانيكية معتدلة وقابلية تشكيل ممتازة ومقاومة للتآكل. يمكنك ثني أنابيب سبائك 3003 لتسقيف الأسطح والأجزاء المعمارية والخزانات وحتى بعض تطبيقات الأنابيب الكيميائية.
سبيكة 6061
إنه يوفر قوة أكبر من 3003 وله قابلية تشكيل جيدة، ولكن يمكن زيادة اللدونة من خلال المعالجة الحرارية للتلطيف. في السوق، يمكنك أن تجد مباشرة سبائك الألومنيوم 6061 المعالجة بالحرارة. على سبيل المثال، 6061 T4 هو أفضل شكل مخفف متاح في السوق لأعمال ثني الأنابيب.
يمكن العثور على التطبيقات في صناعات السيارات والطيران والبناء والأجهزة الآلية والبحرية، وهي أكثر ملاءمة للأداء العالي من 3003.
( اقرأ مقارنة مفصلة مع 3003 في المقال "3003 ألمنيوم مقابل 6061، كل شيء من تركيبها وخصائصها إلى تفضيلات التطبيق)
سبيكة 5052
كما يوفر هذا الصنف قوة أكبر مقارنة بالصنف 3003. كما يتمتع بقابلية تشكيل عالية ويقاوم التآكل في الأجواء الرطبة. وتشمل تطبيقاته في ثني الأنابيب المعدات البحرية الشائعة والأنابيب الهيدروليكية والأجهزة الطبية.
سبائك الألومنيوم 5083
الميزة الأكثر لفتًا للانتباه في سبائك الألومنيوم 5083 هي سلوكها المتميز في التطبيقات البيئية القاسية والعالية القوة. فهي تحافظ على قوة عالية ومقاومة جيدة جدًا للتآكل في البحار. علاوة على ذلك، فهي توفر توازنًا بين القوة الميكانيكية وقابلية التشكيل.
تعتبر أنابيب ثني الأنابيب المصنوعة من الألومنيوم 5083 شائعة الاستخدام في بناء السفن وأوعية الضغط والمركبات الآلية والمعدات الصناعية.
كيفية اختيار سبيكة الألومنيوم المناسبة لثني الأنابيب؟
سواء كنت تختار السبائك لتصنيع الأنبوب أولاً ثم ثنيه أو الأنابيب المصنوعة من الألومنيوم مباشرة، فهناك بعض الاعتبارات للعثور على الخيار المناسب؛
- حدد متطلبات تطبيقك مثل القوة الميكانيكية، والصلابة، والقدرة على مقاومة التآكل، والقدرة على التشكيل، وما إلى ذلك.
- يجب أن يتم أخذ سمك مادة الأنبوب في الاعتبار وفقًا لنصف قطر الانحناء المطلوب لمنع التشقق أو الضعف الهيكلي الآخر.
- حالة التلطيف مهمة أيضًا، على سبيل المثال، T4، T6، وما إلى ذلك.
- إذا كنت تنتج بكميات كبيرة، فيجب أن تأخذ في الاعتبار أيضًا مدى توفر المنتج في السوق وصعوبات سلسلة التوريد.
جرب برولين الآن!
كيفية حساب نصف قطر الانحناء والانحناء وعامل K؟ صيغ ثني الأنابيب
إن منع التشققات وضعف القوة والفشل يحتاج إلى تصميم دقيق ومتغيرات معالجة، مثل قطر الأنبوب، والأقطار المسموح بها، وقوة الانحناء، والسمك، وما إلى ذلك. للعثور على المتغيرات المثلى لثني أنابيب الألومنيوم، يتم استخدام صيغ ثني الأنابيب المختلفة.
أولاً، دعونا نلقي نظرة على المصطلحات الأساسية من خلال الرسم التخطيطي الذي يمثل آلية ثني الأنبوب؛
ثني الأنبوب
قوس الانحناء: الجزء المنحني من الأنبوب بعد الانحناء
خط وسط الأنبوب: الخط المركزي التخيلي للأنبوب/الأنبوب الأسطواني
بيند الشعاع: الزاوية التي ينحني إليها الأنبوب، إشارة إلى خط الوسط.
طول الساق: تمتد المقاطع المستقيمة للأنبوب من المنحنى.
القطر الخارجي (OD):القياس عبر العرض الخارجي للأنبوب.
القطر الداخلي (معرف): القياس عبر سطح الأنبوب الداخلي، باستثناء السُمك من القطر الخارجي.
| معامل | المعادلة |
| "د" من بيند | CLR / OD |
| القطر الداخلي (ID) | OD – 2 × T |
| نصف القطر الداخلي (IR) | CLR – (OD / 2) |
| نصف القطر الخارجي (OR) | CLR + (OD / 2) |
| عامل K | ر / ر |
| عامل الجدار (WF) | WF = OD / T |
| طول الأنبوب في المنحنى | CLR × DOB × 0.01745 |
أين؛
CLR = نصف قطر خط الوسط
OD = القطر الخارجي
DOB = درجة الانحناء (بالدرجات)
T = سمك الجدار
t = المسافة من السطح الداخلي إلى المحور المحايد
علاوة على ذلك، فإن الفرق الرئيسي مع حساب ثني الصفائح المعدنية سمك الأنبوب ونصف قطر الانحناء. يتضمن ثني الأنبوب أشكالاً هندسية مجوفة ويحتاج إلى دعم أثناء تطبيق قوة الانحناء، لكن ثني الصفائح يركز على سمك الصفائح الصلبة.
ما هي الطريقة التي يستخدمها عمال الماكينات لثني الأنابيب المعدنية؟
هناك ثلاث طرق رئيسية يستخدمها المهندسون والميكانيكيون لثني الأنابيب المصنوعة من الألومنيوم: السحب الدوراني، والضغط، وثني الأنابيب باللف. دعونا نلقي نظرة على كيفية ثني الألومنيوم الأنابيب بهذه الطرق الثلاث باختصار؛
- رسم الروتاري الانحناء
ثني الأنبوب بالسحب الدوراني
تُستخدم قوالب متعددة لثني السحب الدوراني، بينما يتم إدخال المغزلات بناءً على الحجم وتعقيد الثني. وتتضمن تثبيت أنبوب من الألومنيوم على قالب ثني أثناء تطبيق الضغط باستخدام قالب الضغط لتوجيه الأنبوب أثناء الثني. وبالتالي، يعمل قالب المسح على التخلص من التجاعيد عند نقطة الانحناء. ومع دوران قالب الثني، فإنه يشكل الأنبوب إلى نصف القطر المطلوب بدقة.
- ضغط الانحناء
ثني الأنبوب بالضغط
إنها طريقة أبسط ولا تحتاج إلى عمود داخل الأنبوب أثناء عملية الانحناء. تعمل قالبان معًا لتحقيق الانحناءات؛ قالب ثابت يوفر الدعم للأنبوب، وقالب ضغط يدفع الأنبوب على طول جسم القالب الثابت بشكل عرضي.
على الرغم من أن الانحناء بالضغط ليس دقيقًا مثل الرسم الدوراني، إلا أنه يمكنه التعامل مع أقطار انحناء أكبر وأنابيب ألومنيوم أكثر سمكًا.
- ثني الأنبوب الملفوف
ثني الأنبوب باللف
تتضمن طريقة ثني الأنبوب باللف ثلاث بكرات في شكل مثلث (عادةً ما تكون موجهة رأسياً). تدعم البكرتان السفليتان انحناء الانحناء وتوجهانه، بينما يعمل الضغط الهابط للبكرات العلوية على ثني الأنبوب في نصف القطر المطلوب أثناء مروره. تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لثني الأنابيب المصنوعة من الألومنيوم ذات الأقطار الكبيرة وأطوال الانحناء.
اقرأ أكثر: ثني الأنابيب والمواسير: أنواع الطرق والأدوات والاستخدامات
ثني الأنابيب المربعة المصنوعة من الألومنيوم
ثني أنبوب مربع
إن ثني الأنابيب المربعة ليس بالأمر السهل مثل الأنابيب الأسطوانية العادية. وعادة ما يتم ذلك باستخدام آلة ثني الأنابيب ذات الضغط المصممة خصيصًا للأنابيب المربعة. تحتوي آلة الثني على قالب يحمل الأنبوب ويدعم المكان الذي يتم فيه تطبيق القوة على نهاية الأنبوب للثني.
هناك جانب آخر من عملية ثني الأنابيب المربعة وهو تسخين الأنابيب لزيادة قابليتها للتشكيل حتى يمكن ثنيها دون تشقق أو تمزق عند حواف خط الثني.
في بعض الأحيان، يقوم عمال الماكينات أيضًا بقطع الشقوق في موضع الانحناء من الداخل إذا لم تكن الأنابيب المنحنية مخصصة لتطبيقات ذات ضغوط عالية.
جرب برولين الآن!
الفرق بين ثني الأنابيب وثني الصفائح
إن ثني الصفائح المعدنية والأنابيب عبارة عن طرق تصنيع مختلفة؛ ثني الصفائح المعدنية تتضمن عملية التشكيل والثقب ثني أوراق العمل إلى أجزاء معقدة. وتطبق تقنيات مثل الثني الهوائي، والثني السفلي، والثني الدوراني، والسك، والطي، وما إلى ذلك.
ثني الأنابيب مقابل ثني الصفائح
تُستخدم آلات الضغط والفرامل بشكل أساسي لثني الصفائح المعدنية، بما في ذلك صفائح الألومنيوم. ويمكن تحويلها إلى أغلفة وحوامل وما إلى ذلك. علاوة على ذلك، فإن ثني الصفائح المعدنية أكثر تنوعًا وله تطبيقات مميزة عن ثني الأنابيب.
"للحصول على حلول ثني متقدمة ذات تحمُّلات ضيقة، يمكنك الاستفادة من خدمة ثني الصفائح المعدنية من Boda. تعمل المعدات الداخلية والقوى العاملة ذات الخبرة معًا لتلبية متطلبات العملاء تصنيع الصفائح المعدنية مشروع."
ما هي قابلية التشكيل؟ وكيف تؤثر على ثني الأنابيب؟
تشير قابلية تشكيل أي معدن إلى قدرته على التحول إلى أشكال هندسية مختلفة دون أي شقوق أو أعناق في المادة. في الانحناء، تعني قابلية التشكيل الأعلى أن المعدن يمكنه استيعاب أقطار انحناء أضيق وهندسة انحناء مضغوطة.
|
المادة: |
القابلية للتشكيل |
ضغط الانحناء |
القدرة على الأشكال المعقدة |
|
الامونيوم |
مرتفع |
منخفض |
مرتفع |
|
الفولاذ |
معتدل |
معتدل |
معتدل |
|
ستانلس ستيل |
منخفض |
مرتفع |
منخفض |
|
النحاس |
مرتفع |
منخفض |
مرتفع |
|
حديد |
منخفض |
مرتفع |
منخفض |
تعتبر سبائك الألومنيوم مادة مطاوعة، مما يعني قابلية تشكيل عالية، ويمكن أن تتعرض الأنابيب للتشوه البلاستيكي أثناء عمليات الانحناء مع أي عيوب. وبالتالي، فإن مدى إحكام الانحناء يعتمد على السُمك وقطر الأنبوب.
مواد أخرى مستخدمة في ثني الأنابيب
بالإضافة إلى الألومنيوم، يمكن ثني العديد من الأنابيب المعدنية الأخرى إلى الشكل أو الانحناء المطلوب، مثل ثني أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، أنابيب النحاس، أنابيب البرونز، أنابيب النحاس الأصفر، الخ.
على الرغم من أنه من الممكن استخدام نفس الأساليب والإعدادات لثني هذه الأنابيب المعدنية، إلا أن معلمات المعالجة والتزييت تختلف من واحدة إلى أخرى.
- ستانلس ستيل
- سبائك الصلب
- حديد
- النحاس
- نحاس
- برونز
تتمتع هذه الأنابيب المعدنية بتفضيلات تطبيق مميزة؛ حيث يعتبر ثني أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر ملاءمة للاستخدام الهيكلي، في حين أن الأنابيب الصغيرة المصنوعة من النحاس والنحاس الأصفر لها تطبيقات واسعة في الصناعات الإلكترونية والكهربائية والطبية.
التطبيقات الصناعية لثني الأنابيب المصنوعة من الألومنيوم
أنابيب الألومنيوم المنحنية
تعتبر خصائص مادة الألومنيوم مفيدة للعديد من الصناعات، حيث يساعد ثني أنابيبها في صنع هياكل ومكونات مختلفة في صناعة السيارات والهندسة المعمارية والطاقة والطب وما إلى ذلك.
يوضح الجدول أدناه أنواع أجزاء المنتجات المصنوعة من أنابيب الألومنيوم المنحنية عبر قطاعات مختلفة؛
|
تطبيق |
الوصف |
أمثلة |
|
أنظمة الإضاءة |
تتمتع خصائص تبديد الحرارة بتحمل درجات الحرارة العالية |
تركيبات الإضاءة LED، إطارات المصابيح |
|
صناعة السيارات |
إنها تعمل على تقليل وزن السيارة وتحسين كفاءة استهلاك الوقود. |
هياكل الدراجات، هياكل الدراجات النارية، ومكونات السيارات. |
|
الهياكل المعمارية |
مناسب للعناصر الهيكلية والزخرفية |
اللافتات، واجهات المباني، الدرابزين. |
|
صناعة الطيران |
نسبة القوة إلى الوزن العالية تجعلها مناسبة لـ أجزاء الطيران |
مكونات الطائرات والهياكل الداعمة. |
|
التطبيقات البحرية |
تم اختياره لمقاومة التآكل في البيئات البحرية. |
درابزين القوارب، السلالم، الإطارات |
|
صناعة الأثاث |
مفضل لإنشاء تصميمات خفيفة الوزن وجميلة |
كراسي، طاولات، درابزين. |
وتلخيصا
يتم ثني الأنابيب المصنوعة من الألومنيوم باستخدام طرق مختلفة لإنتاج أجزاء أساسية عبر الصناعات. الاستخدام متنوع، من تجهيزات الحمامات إلى مكونات الطائرات. مع الإجراءات والاعتبارات الصحيحة، يمكنك ثني الأنابيب الأسطوانية والمربعة وأنواع أخرى من الأنابيب. علاوة على ذلك، تؤثر خصائص مادة الألومنيوم أيضًا على جودة الثني؛ فمن السهل ثني سبيكة قابلة للسحب والتشكيل مثل 3003.
الأسئلة الشائعة
كيف تقوم بثني أنابيب الألومنيوم؟
يمكن تطبيق تقنيات مختلفة لثني أنابيب الألومنيوم، مثل السحب الدوراني والضغط والدحرجة والضغط والثني. وعادةً ما يتم إدخال قضبان (قضبان صلبة أو وصلات مجزأة) داخل أنابيب الألومنيوم ويتم ثنيها باستخدام تقنية مناسبة.
كيفية ثني أنابيب الألومنيوم المربعة؟
يمكنك استخدام أداة ثني الأنابيب ذات القوالب المصممة للأنابيب المربعة، والتي تحمل الأنبوب عادةً وتطبق ضغطًا ثابتًا. غالبًا ما يفضل المهندسون تسخينها أثناء عملية الثني أو قبلها مباشرة.
ما هي القاعدة الأساسية لثني الأنابيب؟
القاعدة الأساسية لثني الأنابيب هي "الحفاظ على الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء بمقدار ضعفي قطره الخارجي ولا يزيد عن 7 أضعاف القطر".
ما هو الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء الموصى به؟
الحد الأدنى الموصى به لنصف قطر الانحناء للأنبوب هو ضعف قطره. على سبيل المثال، يمكن ثني أنبوب بقطر 2 مم بنصف قطر منخفض يصل إلى 40 مم.