Dlaczego pojawiają się pęknięcia podczas gięcia rury maszyną do gięcia rur?
Pęknięcia są powszechnym i uciążliwym wadom w gięciu rur. Po ich pojawieniu się mogą one wpływać na wygląd produktu lub nawet prowadzić do awarii konstrukcyjnej. Przyczyny powstawania pęknięć w zgiętych rurach różnią się od przyczyn występowania pęknięć w gięciu blach, ponieważ wiążą się one z unikalnym stanem mechanicznym rury oraz szczegółami procesu.
Niewystarczająca plastyczność materiału lub zbyt mała grubość ścianki
Wydłużenie, stosunek granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie oraz grubość ścianki rury bezpośrednio decydują o jej maksymalnym promieniu gięcia. Gdy materiał sam w sobie jest zbyt twardy (np. stal wysokowytrzymałościowa lub niektóre stopy stali nierdzewnej) lub grubość ścianki jest zbyt mała w stosunku do średnicy zewnętrznej, odkształcenie rozciągające włókien zewnętrznych przekracza dopuszczalny limit, co powoduje powstanie pęknięć wzdłuż zewnętrznej strony zakrętu.
Niewystarczający promień gięcia
Stosunek promienia krzywizny gięcia (R) do średnicy zewnętrznej rury (D), czyli R/D, jest kluczowym wskaźnikiem. Jeśli stosunek R/D jest zbyt mały (ogólnie zaleca się R/D ≥ 3, w zależności od materiału i procesu technologicznego), odkształcenie gięcia będzie skoncentrowane w niewielkim obszarze, stopień redukcji grubości ścianki zewnętrznej przekroczy dopuszczalne normy, a pęknięcia będą łatwo powstawać.
Brak mandrylu lub nieprawidłowe dobranie matrycy
Podczas gięcia rur za pomocą maszyny do gięcia rur, jeśli nie stosuje się rdzenia, rdzeń jest umieszczony zbyt daleko w tył lub matryce (np. matryce gięcia, zaciskowe i zapobiegawcze pomarszczeniom) są nieprawidłowo dobrane, wewnętrzna strona rury nie otrzymuje skutecznej podpory, co prowadzi do odkształcenia przekroju poprzecznego (spłaszczenia, pomarszczenia) oraz dodatkowego nasilenia koncentracji naprężeń rozciągających po stronie zewnętrznej, wywołując powstawanie pęknięć.
Nieodpowiednie umiejscowienie spoiny
W przypadku rur spawanych, jeśli spoina znajduje się w strefie rozciągania po stronie zewnętrznej łuku, jest ona szczególnie narażona na stanie się miejscem inicjacji pęknięcia ze względu na różnicę plastyczności między obszarem spoiny a materiałem podstawowym oraz potencjalne występowanie niedosparowania lub naprężeń resztkowych. Spoinę należy zazwyczaj przesunąć w pobliże warstwy obojętnej.
Niewystarczające smarowanie i uszkodzenia powierzchni
Zarysowania lub wgniecia na powierzchni rury oraz nadmierna tarcie między matrycą a rurą spowodowane niewłaściwym smarowaniem podczas gięcia mogą powodować lokalne skupiska naprężeń, z których mogą się inicjować i rozprzestrzeniać pęknięcia.
Zalecenia zapobiegawcze
Wybierać rury o doskonałej plastyczności; w przypadku materiałów twardych rozważyć gięcie po odpuszczeniu.
Zapewnić, że promień gięcia R/D nie jest mniejszy niż minimalna dopuszczalna wartość dla danego materiału.
Dobrać odpowiedni rdzeń (np. rdzeń z kulistą głowicą) w zależności od średnicy rury, grubości ścianki oraz promienia gięcia i ustawić go w odpowiedniej pozycji.
Obrócić szw spawany rury w kierunku wewnętrznej strony zakrętu lub obszaru warstwy obojętnej.
Sprawdzić stan zużycia matrycy oraz stosować specjalny olej do gięcia rur, aby zapewnić wystarczające smarowanie.
Przeprowadzić kontrolę powierzchni półfabrykatu rury przed gięciem i usunąć zaśnity, zarysowania oraz inne wady.
Gięcie rur to proces silnie zależny od naprężeń i warunków matrycy. Tylko precyzyjne kontrolowanie każdego etapu pozwala uzyskać rury wygięte o gładkiej, pełnej i bezpękaniowej powierzchni.
