قالب های خم لوله فولادی و نقش آن ها در فرآیند خمکاری

قالب خم:
با استفاده از قالب خم و با استفاده از قطر ایجاد شده بر روی این قالب، شعاع خم مورد نظر بر روی لوله ایجاد می گردد.

همان طور که بیان شد، لوله فولادی بر روی شیار به وجود آمده بر روی این قالب کشیده می شود. قالب های خم از دو قسمت گیره و قالب فرم تشکیل شده اند.

این دو قسمت یا به صورت یکپارچه تراشیده می شوند و یا اینکه دو قسمت به صورت مجزا تولید شده و سپس با استفاده از جوش دو بخش و یا با استفاده از پیچ و مهره به یکدیگر متصل می گردند.

پس از تراشیدن قالب خم عملیات حرارتی مورد نظر با توجه به تعداد تولید، کیفیت تولید و دیگر فاکتورها بر روی آن ها صورت می گیرد.

جنس قالب های خم و دیگر قالب ها نیز با توجه به تعداد خم تولید شده توسط قالب ها متفاوت می باشد. قالب های ساخته شده از فولاد ابزاری، 58 تا 62 RC سخت می شوند، فولادهای نرم پر کربن 50 تا 55 RC سخت می شوند.

قالب های با فرم های بزرگ از فولاد کم کربن ریختگی ساخته می شوند و سپس سختکاری می گردند.

بخش گیره و بخش فرم قالب خم و همچنین قالب های خم یکپارچه و چند پارچه را نشان می دهد.

قالب گیره:
قالب گیره عمل گرفتن لوله را به وسیله قالب خم انجام می دهد و مانع از لغزش و بازگشت لوله به موقعیت اولیه در حین فرآیند خم لوله می شود.

بر روی سطح داخلی قالب گیره و همچنین بر سطح داخلی بخش گریپ قالب خم، با استفاده از روش سند بلاست و یا با ایجاد شیارهایی بر روی سطوح آن ها مانع از لغزش لوله در حین فرآیند خم لوله می شوند.

قالب گیره معمولا از فولاد کم کربن با سختی و مقاومت به سایش بالا تولید می شود. از فولاد ابزاری برای زمانی که عمر طولانی از یک قالب کوچک لازم است، استفاده می گردد.

قالب فشار:
قالب فشار جهت اعمال فشار به لوله فولادی جهت جلوگیری از چرخش لوله همراه قالب خم و قالب گیره عمل می کند.

به بیان ساده می توان این گونه بیان نمود که قالب فشار نیروی عکس العمل خم را به لوله وارد می کند.

قالب های فشار بر دو نوعند:
قالب فشار ثابت و متحرک. قالب های فشار متحرک علاوه بر عمل بالا، با هل دهنده لوله در جهت طولی موجب جریان ماده در ناحیه خم می شود.

عمل هل دادن موجب جلوگیری از نازک شدن بیش از حد لوله فولادی در دیواره بیرونی می گردد. قالب های فشار برعکس قالب های گیره سطح صافی دارند که در شکل زیر مشخص می باشد.

قالب خم لوله:
اعمال فشار طولی از طرف قالب فشار، موجب انتقال محور خنثی به سمت دیواره خارجی خم می گردد.

هرچه انتقال محور خنثی به دیواره بیرونی بیشتر صورت بگیرد، تغییر ضخامت دیواره کمتر اتفاق می افتد و خم هایی با کیفیت بهتر تولید می گردد.

قالب وایپر:
برای خم لوله های جدار نازک به قالب دیگری به نام قالب وایپر نیاز است. این قالب در نقطه مقابل نقطه مماس مندرل در دیواره خارجی لوله قرار گرفته است و مانع از چروک شدگی لوله در هنگام خم می گردد.

مندرل در سطح داخلی و وایپر در سطح خارجی لوله فولادی و هر دو در نقطه مماس مندرل به قالب خم، مانع از چروک شدن لوله می گردند.

قالب وایپر معمولا به صورت چند پارچه ساخته می شود و دلیل آن مربوط به شکستگی نوک تیز و نازک قالب وایپر می باشد.

همان طور که در شکل نشان داده شده است نقطه مماس قالب وایپر به سطح قالب خم، بسیار نازک و تیز می باشد و در تعداد خم های با تیراژ بالا این نوک دچار آسیب می گردد.

با چند پارچه نمودن این بخش از وایپر می توان آن را تعویض نمود.

جنس قالب وایپر برای خم لوله های استیل ضد زنگ و دیگر آلیاژهای آن آلومینیوم - برنز است و برای خم لوله های فولاد کربنی و لوله های غیر آهنی از جنس استیل کرم سخت شده می باشد.

مندرل:
از بین اجزا نشان داده شده، مندرل بیشترین نقش را در خم لوله های جدار نازک ایفا می کند. به این صورت که مندرل مانع از پخ شدگی در دیواره بیرونی لوله فولادی و همچنین چروک شدگی در دیواره درونی لوله در حین فرآیند خم می شود.

همچنین مندرل مقطع لوله، به ویژه لوله های جدار نازک را به شکل اولیه یعنی گرد حفظ می کند و مانع از بیضی شدن آن می شود.

البته ممکن است مندرل در اثر تماس سایشی با دیواره داخلی لوله موجب نازک شدن دیواره خارجی لوله در ناحیه خم می شود. بنابراین تنها در صورت نیاز باید از آن استفاده گردد.

جنس مندرل نیز همانند قالب وایپر، برای خم لوله های استیل ضد زنگ و دیگر آلیاژهای آن آلومینیوم - برنز است و برای خم لوله های فولاد کربنی و لوله های غیر آهنی از جنس استیل کرم سخت شده می باشد.

شکل زیر یک مندرل را در داخل لوله ای که از وسط، توسط فرآیند وایرکات برش داده شده را نشان می دهد.

همان طور که از شکل مشخص است، مندرل مانع از بیضی شدن بیش از حد مجاز سطح مقطع می گردد.

انتخاب روش مناسب برای خم لوله:
با توجه به جدول زیر محدوده هریک از روش های ذکر شده مشخص می شود. با توجه به نوع خم ها و همچنین با توجه به ماکزیمم زاویه خم می توان از بین روش های ذکر شده یک روش را انتخاب نمود.

همان طور که مشخص است از بین روش های بیان شده کاربردی ترین و رایج ترین روش، روش خمکاری کششی - چرخشی می باشد که محدوده وسیعی از خم ها و و همچنین زوایای متفاوت را به راحتی انجام می دهد و به دلیل این انعطاف پذیری، رایج ترین روش می باشد.