انواع خمکاری لوله

لوله‌ها برای انتقال سیالات در مسیرهای کوتاه و طولانی کاربرد دارند. در مسیر انتقال ممکن است پیچ‌ها و انحناهایی وجود داشته باشد، به همین خاطر خمکاری لوله یکی از فرآیندهایی است که روی لوله‌های گالوانیزه، فولادی و سایر لوله‌های فلزی انجام می‌شود. خمکاری لوله روش‌های مختلفی دارد؛ در بعضی از روش‌ها دمای لوله را بالا می‌برند تا لوله انعطاف‌پذیر شود و در بعضی از روش‌ها هم با روش‌های سرد، لوله را خم می‌کنند. خمکاری هزینه‌های مخصوص به خود را دارد؛ به همین دلیل برای برآورد هزینه پروژه‌ها، در کنار قیمت آهن آلات، باید به هزینه‌ای که برای خمکاری صرف می‌شود هم توجه داشته باشید. در این مقاله از آهن آنلاین ابتدا روش‌های خم کردن لوله‌ها را بررسی می‌کنیم و سپس محاسباتی که برای انجام این فرایند باید انجام دهید را توضیح می‌دهیم.

انواع روش خمکاری لوله

خمکاری لوله‌های فولادی روش‌های مختلفی دارد که هرکدام از آن‌ها برای شرایط منحصربفردی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مثلا خمکاری‌های گرم برای لوله‌های ضخیم و بزرگ کاربرد دارند و روش‌های سرد، برای لوله‌های سبک‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. پیش از خم کردن لوله‌ها، ابتدا فرآیند برش لوله فولادی انجام می‌شود تا لوله‌ها به اندازه مورد نیاز برسند. سپس به یکی از روش‌هایی که در ادامه توضیح می‌دهیم، لوله را خم می‌کنند.

• خمکاری گرم لوله فولادی

در روش خم کردن گرم، قسمتی که قرار است خم شود را حرارت می‌دهند. حرارت مورد نیاز برای این کار با سوخت‌های فسیلی یا الکتریکی تأمین می‌شود. با حرارت دیدن قسمت مورد نظر، فرم کریستال‌های لوله تغییر می‌کند و منعطف می‌شود. بعد از آن با ابزارهای مناسب لوله را خم می‌کنند. این روش برای لوله‌های ضخیم و بزرگی که با روش‌های سرد خم نمی‌شوند یا لوله‌هایی که در ترکیبات آن‌ها درصد کربن بیشتر است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعد از خم کردن لوله، دمای آن را کاهش می‌دهند و آلودگی‌های سطح آن را پاک می‌کنند و در نهایت برای کاربرد مورد نظر مورد استفاده قرار می‌دهند.

در خمکاری گرم، معمولا لوله از فرم دایره‌ای خارج می‌شود و به فرم بیضی در می‌آید. همچنین قسمت داخلی خم لوله چروک می‌خورد و ضخامت قسمت خارجی خم، بخاطر کشیدگی، کاهش پیدا می‌کند. با استفاده از این روش می‌توان لوله را در زاویه دلخواه خم کرد و حتی اگر میزان خمش زیاد مورد نیاز باشد، امکان اجرای آن روی لوله وجود دارد.

مجموعه قیمت لوله و هزینه خمکاری گرم لوله فولادی، هزینه پروژه را تاحد زیادی بالا می‌برد. به همین خاطر اکثر افراد متخصص در این حوزه، فقط در موارد ضرور از خمکاری به روش گرم استفاده می‌کنند و تاجایی که ممکن باشد از روش‌های دیگری که در قسمت‌های بعدی توضیح خواهیم داد، بهره می‌برند.

• خمکاری لوله به روش القایی

در خمکاری به روش القایی هم خمش با افزایش دمای بخش مورد نظر در لوله انجام می‌شود. این روش هم مانند خمکاری گرم، برای لوله‌های بزرگ و سنگین یا زاویه خمش‌ زیاد کاربرد دارد، اما هزینه اجرای آن از خمکاری گرم کم‌تر است.

برای خمکاری لوله به روش القایی، لوله را وارد دستگاه کویل می‌کنند و این دستگاه با القای الکتریکی به محل خمش، دمای آن را افزایش می‌دهد. بعد از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت، فرایند خمش صورت می‌گیرد و بعد از پایان این کار، دوباره دمای مقطع لوله را کاهش می‌دهند.

در خمکاری القایی، برخلاف خمکاری گرم، حرارت به‌صورت یکسان در سطح لوله منتقل می‌شود و امکان کنترل آن نیز وجود دارد. این روش بخاطر عدم استفاده از شعله و حرارت مستقیم، آلودگی کم‌تری دارد و با هزینه مناسب‌تری انجام می‌شود. بعد از پایان کار، فرم سطح لوله و فرم دایره‌ای آن تغییر چندانی نمی‌کند و عملکرد لوله در انتقال سیالات را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد. به همین خاطر روش القایی برای خمکاری لوله یکی از پرکاربردترین متدهایی است که مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• خمکاری سرد لوله فولادی

خمکاری سرد کاربردی‌ترین روش‌ برای ایجاد زاویه در انواع لوله فولادی و فلزی است. این نوع از خمکاری لوله به روش‌های مختلفی انجام می‌شود. این روش‌ها معمولا برای لوله‌های سبک‌تر با ضخامت کم‌تر و زاویه خمش‌ محدود مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه هرکدام از شیوه‌های خمکاری سرد را توضیح می‌دهیم و درباره مزیت‌ها و معایب هرکدام صحبت می‌کنیم.

• خمکاری لوله به‌روش پرسی

این روش یکی متداول‌ترین متدها برای خم کردن لوله‌های سبک با زاویه کم است؛ زیرا هم هزینه کمی دارد و هم بدون ایجاد با آلودگی لوله را خم می‌کند. برای خمکاری پرسی لوله را در دستگاه پرس قرار می‌دهند. این دستگاه پرس به بخشی قالب‌شکل به نام Die مجهز است که فرم نهایی خم را تعیین می‌کند. لوله در این بخش فیکس می‌شود. دستگاه پرس به جک هیدرولیکی و بازوهای مکانیکی مجهز است که لوله را تحت فشار قرار می‌دهند. نیروی دستگاه پرس به‌صورت یکنواخت به لوله وارد می‌شود و تا زمانی که خمش لوله به فرم مورد نظر برسد، ادامه پیدا می‌کند. بعد از اینکه لوله به اندازه مورد نظر خم شد، از دستگاه خارج می‌شود و برای کاربرد مورد نظر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• خمکاری لوله به روش فشاری

دستگاه‌های خمکاری فشاری به سه قالب مجهز هستند. یک قالب لوله را در دستگاه فیکس می‌کند، قالب دوم با نام قالب خم شناخته می‌شود و زاویه نهایی خمش را تعیین می‌کند و قالب سوم هم فک فشاری است که لوله را به فرم قالب خم در می‌آورد. در روش فشاری، لوله بعد از جای گرفتن در دستگاه، توسط فک متحرک تحت فشار قرار می‌گیرد و قسمت‌های مختلف آن به قالب خم نزدیک می‌شود. بعد از ادامه پیدا کردن فشار، فرم موجود در قالب خم، روی بدنه لوله ایجاد می‌شود و لوله به اندازه مورد نظر خم خواهد شد. میزان فشار وارد شده به لوله در خمکاری فشاری، کم‌تر از خمکاری پرسی است و به همین خاطر احتمال ترک‌خوردگی لوله کم‌تر می‌شود.

• خمکاری لوله به روش کششی- چرخشی

اگر در خمکاری لوله، میزان خمش و شعال داخلی و خارجی لوله به دقت بالایی نیاز داشته باشد، روش کششی-چرخشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش ابتدا دو طرف لوله در گیره‌های دستگاه فیکس می‌شود تا لوله در حین خمش، جابه‌جا نشود. بعد از فیکس شدن لوله، قالب خم روی لوله حرکت می‌کند. کشش و حرکت قالب، کم‌کم خم مورد نظر را روی بدنه لوله ایجاد می‌کند.

در خمکاری لوله به روش کششی-چرخشی، هیچ ترک یا چین خوردگی روی بدنه لوله ایجاد نمی‌شود و لوله به فرم بیضی در نمی‌آید. به همین دلیل این متد دقت بالایی دارد و برای لوله‌هایی که باید با اندازه دقیق خم شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته این متد از خمکاری سرد تنها برای لوله‌های ظریف و باریک و برای خمش با شعاع کم کاربرد دارد.

• خمکاری لوله به روش سه غلتکی

این روش نه تنها برای خمکاری لوله، بلکه برای خمکاری سایر انواع ورق‌ها و پروفیل‌های فولادی هم کاربرد دارد. دستگاه مورد استفاده در این روش به سه غلتک رولی مجهز است که دوتای آن‌ها به‌صورت موازی در پایین و سومی کمی بالاتر از دوتای اول قرار می‌گیرد. فاصله بین دو غلتک اول با توجه به قطر لوله و فاصله آن‌ها با غلطک سوم، با توجه به زاویه خمش مورد نیاز تعیین می‌شود.

ابتدا لوله از بین دو غلتک اول عبور داده می‌شود تا فیکس شود و جای تغییر نداشته باشد. سپس غلتک سوم شروع به چرخش می‌کند و لوله را تحت فشار قرار می‌دهد. فشار رولی این ابزار باعث خمش لوله می‌شود. لوله چند بار از بین غلتک‌ها عبور می‌کند تا میزان خمش مورد نیاز را به دست آورد. در نهایت لوله از غلتک‌ها خارج می‌شود و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خمکاری سه غلتکی متداول‌ترین روش خمکاری لوله سرد است، زیرا هم هزینه مناسب‌تری دارد و به دستگاه‌های پیچیده و سنگین وابسته نیست و هم امکان ایجاد خم با زاویه‌های مختلف را برای کاربران فراهم می‌کند. خم کردن لوله با استفاده از غلتک‌ها کمی کندتر از سایر روش‌ها انجام می‌شود و برای ایجاد زاویه مناسب ممکن است لازم باشد لوله چند بار از بین غلتک عبور کند.

ابزارهای خمکاری لوله

ابزارهای مورد استفاده در خمکاری لوله بسته به روش متفاوت هستند، اما برخی از آن‌ها در تمامی روش‌ها مشترک‌اند. قالب خمشی برای ایجاد انحنا با اعمال فشار بر سطح لوله به‌کار می‌رود. قالب گیره‌ای لوله را ثابت نگه‌داشته و مانع از حرکت آن می‌شود. قالب فشاری همراه لوله حرکت کرده و فشار موردنیاز را اعمال می‌کند. مندرل از دیواره داخلی لوله محافظت کرده و قالب وایپر مانع از آسیب سطح بیرونی می‌شود. این ابزارها دقت و کیفیت خمکاری را افزایش داده و از نقص جلوگیری می‌کنند. در نهایت، استفاده از این ابزارها نقش کلیدی در دقت، کیفیت و کاهش احتمال نقص در خمکاری لوله‌های فولادی دارد.

محاسبات خمکاری لوله

برای دستیابی به نتیجه‌ای بی‌نقص در فرآیند خمکاری لوله، انجام محاسبات پیش از شروع کار ضروری است. در غیر این صورت، ممکن است با مشکلاتی نظیر ترک‌خوردگی، چین‌خوردگی یا حتی آسیب‌دیدگی لوله در حین استفاده روبه‌رو شوید. یکی از مهم‌ترین مراحل محاسبه، تعیین زاویه یا شعاع خمش است. توصیه می‌شود که شعاع خمکاری متناسب با قطر لوله انتخاب شود؛ این کار نه‌تنها فرایند خمکاری را ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر می‌کند، بلکه مانع از تأثیرات منفی بر عملکرد لوله می‌شود. عامل مهم دیگر در محاسبات، وزن لوله فولادی است. وزن لوله، تعیین‌کننده نوع دستگاه و روش مناسب برای خمکاری خواهد بود. برای نمونه، لوله‌های سنگین‌تر نیازمند دستگاه‌های پرقدرت یا حتی فرآیند خمکاری گرم هستند. همچنین وزن لوله می‌تواند بر فرم نهایی خم نیز تأثیر بگذارد؛ به عنوان مثال، در برخی موارد، وزن زیاد باعث افزایش زاویه خم شده یا موجب بازگشت لوله به شعاع کمتر از مقدار مطلوب شود.

نحوه خم کردن لوله گالوانیزه

لوله گالوانیزه نوعی لوله فولادی است که برای مقاومت بیشتر در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، به یک لایه فلز روی آغشته می‌شود. بنابراین در فرایند خمکاری لوله گالوانیزه، این پوشش نباید آسیب ببیند. بهترین روش برای خم کردن این نوع لوله، روش‌هایی است که بدون حرارت مستقیم و با فشار قابل کنترل، خم را ایجاد می‌کنند. روش‌های خمکاری سرد مانند پرس و کششی برای خمش با شعاع کم و روش خمکاری القایی برای خمش لوله گالوانیزه با شعاع زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین پوشش لوله‌ها بعد از پایان فرایند خمکاری کنترل می‌شود تا مطمئن باشند زینک روی لوله آسیب ندیده است.

مقایسه خمکاری سرد و گرم

به‌طورکلی، خمکاری فلزات به دو روش سرد و گرم انجام می‌شود. روش سرد بخاطر دقت بالاتر، آلودگی کم‌تر، احتمال آسیب پایین‌تر و هزینه مناسب‌تر کاربرد بیشتری دارد؛ اما گاهی بخاطر سنگین بودن لوله یا شعاع خمش زیاد، برای ایجاد زاویه در لوله از حرارت مستقیم یا القایی استفاده می‌شود. در این صورت خمکاری به روش گرم انجام شده است. در این مقاله از آهن آنلاین، فرایند هرکدام از شیوه‌های خمکاری را توضیح دادیم. در آهن آنلاین اطلاعات مورد نیاز کاربران صنعت آهن و فولاد به همراه قیمت روز انواع مقاطع فولادی از جمله لوله ارائه می‌شود.