Essuyez les rides du cintrage du tube

Ces inserts de matrice d'essuyage, conçus pour être montés sur des supports spécifiques, aident à lisser les plis dans diverses applications de cintrage de tubes.

Un client vous contacte avec un travail de formage de tubes impliquant des coudes à 90 degrés. L'application implique un tube avec un 2-in. diamètre extérieur (OD), un 0,065-in. épaisseur de paroi, et un 4-in. rayon de l'axe central (CLR). Le client veut 200 pièces par semaine pendant un an.

Les exigences d'outillage sont une matrice de pliage, une matrice de serrage, une matrice de pression, un mandrin et une matrice d'essuyage. Aucun problème. Il semble que tous les outils nécessaires pour plier certains prototypes soient dans l'atelier et prêts à l'emploi. Après avoir défini le programme de la machine, l'opérateur charge le tube et effectue un test de cintrage pour voir si la machine doit être ajustée. Le premier pli sort de la machine, et c'est parfait. Ainsi, le fabricant envoie quelques échantillons de tubes pliés au client, qui attribue ensuite le contrat qui est sûr de mener à des affaires récurrentes lucratives. Tout semble bien dans le monde.

Quelques mois passent et le même client souhaite réduire ses coûts de matériel. Cette nouvelle application nécessite un tube de 2 pouces de diamètre extérieur avec un diamètre extérieur de 0,035 pouces. épaisseur de paroi et 3 po. CLR. L'outillage d'une autre application est interne, de sorte que l'atelier peut produire des prototypes immédiatement. Les opérateurs chargent tous les outils sur la plieuse et tentent un test de pliage. Le premier pli sort de la machine avec des plis à l'intérieur du pli. Pourquoi? Il s'agit d'un composant d'outillage particulièrement critique pour les applications de cintrage de tubes impliquant des parois minces et des rayons étroits : la matrice de raclage.

Deux choses se produisent pendant le cintrage du tube d'étirage rotatif : la paroi extérieure du tube s'effondre et s'amincit, et l'intérieur du tube se comprime et se plisse. Les exigences minimales en matière d'outils pour le cintrage rotatif du tube de tirage sont la matrice de cintrage, autour de laquelle le tube est plié, et la matrice de serrage, qui maintient le tube en place lorsqu'il se plie autour de la matrice de cintrage.

Une matrice de pression aide à maintenir une pression constante sur le tube à la tangente, là où le coude se produit. Cela fournit la force réactionnaire pour faire ce virage. La longueur de la matrice de pression dépend du degré de courbure de la pièce et du rayon de l'axe central.

L'application déterminera l'outillage dont vous aurez besoin. Certaines applications ne nécessitent qu'une matrice de pliage, une matrice de serrage et une matrice de pression. Si vous avez un travail avec une paroi épaisse formée sur un grand rayon, vous n'aurez probablement pas besoin d'une matrice ou d'un mandrin d'essuyage. D'autres applications nécessitent un ensemble complet d'outils, y compris une matrice d'essuyage ; mandrin; et (pour certaines machines) une pince, qui aide à guider le tube pendant le cintrage et le plan de rotation du cintrage (voirFigure 1).

Les matrices d'essuie-glace aident à soutenir et à éliminer les plis du rayon intérieur du coude. Ils minimisent également la déformation des tubes ovalisés. Les rides se produisent lorsque le mandrin à l'intérieur du tube n'est plus en mesure de fournir une force de contre-réaction suffisante.

Les racleurs sont toujours utilisés en combinaison avec des mandrins insérés à l'intérieur du tube lors du cintrage. Le travail principal du mandrin est de contrôler la forme sur le rayon extérieur de la courbure. Les mandrins prennent également en charge le rayon intérieur, bien qu'ils n'offrent un support complet que pour une gamme limitée d'applications impliquant des facteurs D spécifiques de courbure et de paroi. Le D du coude est le CLR du coude divisé par le diamètre extérieur du tube, tandis que le facteur de paroi est le diamètre extérieur du tube divisé par l'épaisseur de la paroi du tube (voirFigure 2).

Une matrice d'essuyage est utilisée lorsque le mandrin ne peut plus fournir un contrôle ou un support suffisant du rayon intérieur. D'une manière générale, tout pliage de mandrin à paroi mince nécessite une matrice d'essuyage. (Les mandrins à paroi mince sont parfois appelés mandrins à pas serré, le pas étant la distance entre les billes sur le mandrin.) La sélection du mandrin et de la matrice d'essuie-glace dépend du diamètre extérieur du tube, de l'épaisseur de la paroi du tube et du rayon de courbure.

Une configuration correcte de la matrice d'essuyage devient particulièrement critique une fois que l'application nécessite un tube à paroi plus mince ou des rayons plus serrés. Repensez à l'exemple qui a commencé cet article. Ce qui fonctionne pour un 4 pouces. Le CLR peut ne pas fonctionner pour un 3 pouces. CLR, et le changement de matériau demandé par le client pour économiser de l'argent s'accompagne d'une précision accrue requise sur la configuration de l'outillage.

FIGURE 1 Les composants de base d'une configuration de cintrage de tube d'étirage rotatif sont une matrice de serrage, une matrice de cintrage et une matrice de pression. Certaines configurations peuvent nécessiter l'insertion d'un mandrin à l'intérieur du tube, et d'autres configurations nécessitent l'utilisation d'une matrice d'essuyage en conjonction avec le mandrin. Une pince (non appelée ici mais serait positionnée au centre, où vous chargeriez le tube) aide à guider le tube à travers le processus de pliage. La distance entre la tangente (le point où se produit la flexion) et la pointe de la matrice d'essuyage est appelée le retrait théorique de la matrice d'essuyage.

Choisir la bonne matrice d'essuyage ; obtenir un support approprié de la matrice de pliage, de la matrice de pression et du mandrin ; ainsi que la recherche de la position correcte de la matrice d'essuyage pour éliminer les espaces qui entraînent des plis et des déformations sont la clé d'un pliage serré de haute qualité. En règle générale, la configuration de la pointe de la matrice d'essuyage doit être décalée de la tangente entre 0,060 et 0,300 po (voir le retrait théorique de la matrice d'essuyage illustré à la figure 1), tel que déterminé par la taille et le rayon du tube. Vérifiez auprès de votre fournisseur d'outillage pour obtenir une dimension précise.

Assurez-vous que la pointe de la matrice d'essuyage est à plat avec la rainure du tube et qu'il n'y a pas d'espace (ou "bosse") entre la pointe d'essuyage et la rainure du tube. Vérifiez également les paramètres de pression de votre matrice de pression. Si la matrice d'essuyage se trouve au bon endroit par rapport à la rainure du tube, ajoutez un peu plus de pression à la matrice de pression pour pousser le tube dans la matrice de pliage et aider à éliminer les plis.

Les matrices d'essuyage se présentent sous différentes formes et tailles. Vous pouvez obtenir des matrices d'essuyage rectangulaires/carrées pour les applications de tubes rectangulaires et carrés, et vous pouvez utiliser des essuyeurs de profil/forme profilés pour s'adapter à des formes spécifiques et prendre en charge des caractéristiques uniques.

Les deux styles les plus courants sont la matrice d'essuyage solide à dos carré et le support d'essuyage avec inserts. Matrices d'essuyage à dos carré (voirfigure 3) sont utilisés pour les applications à paroi mince, les D de courbure serrés (généralement 1,25 D ou moins), les travaux aérospatiaux, les applications hautement esthétiques et les cycles de production à volume faible à moyen.

Pour les plis inférieurs à 2D, vous pouvez commencer avec une matrice d'essuyage à dos carré pendant que vous optimisez le processus. Par exemple, vous pouvez commencer avec une matrice d'essuyage à dos carré avec un pli 2D avec un facteur de paroi de 150. D'autre part, vous utiliserez probablement un support de racleur avec des inserts sur des applications moins agressives, telles qu'un coude 2D avec un facteur de paroi de 25.

Les matrices d'essuie-glace à dos carré offrent un soutien maximal du rayon intérieur. Ils peuvent également être recoupés après l'usure de la pointe, mais vous devez avoir un réglage sur la machine pour s'adapter à la matrice d'essuie-glace plus courte après la recoupe.

L'autre style courant, un support avec des inserts racleurs, est moins cher et plus rentable pour le pliage de production (voirFigure 4 ). Ils peuvent être utilisés pour des D de cintrage modérés à serrés et pour cintrer différents matériaux de tube en utilisant le même diamètre extérieur et le même CLR. Une fois que vous voyez que la pointe est usée, vous pouvez la remplacer. Lorsque vous le faites, vous remarquerez que la pointe est automatiquement réglée à la même position que l'insert précédent, ce qui signifie que vous n'avez pas à ajuster le montage du porte-racleur. Notez, cependant, que les configurations et les emplacements des clés d'insertion sur les supports de matrices de racleur varient, vous devez donc vous assurer que la conception de l'insert correspond à la conception du support de racleur.

Les porte-racleurs avec inserts réduisent le temps d'installation, mais ils ne sont pas recommandés pour les rayons étroits. Ils ne sont pas non plus disponibles pour les formes rectangulaires ou carrées de tube ou de profil. Les matrices d'essuyage à dos carré et les supports d'essuyage avec inserts peuvent être fabriqués dans un style d'approche rapprochée. Les matrices d'essuyage à approche rapprochée sont conçues pour minimiser les déchets de tube, en obtenant une longueur de travail plus courte en prolongeant le montage derrière l'essuyeur et en permettant au collet (l'unité guidant le tube) de se rapprocher de la matrice de cintrage (voirFigure 5).

L'objectif est de raccourcir la longueur de tube requise, ce qui peut économiser du matériel pour la bonne application. Bien que ces essuie-glaces à approche rapprochée entraînent moins de déchets, ils offrent moins de support que les essuie-glaces standard à dos carré ou les porte-essuie-glaces standard avec inserts.

Assurez-vous d'utiliser un matériau de matrice d'essuyage qui convient le mieux à la tâche à accomplir. Lors du pliage de matériaux durs comme l'acier inoxydable, le titane et les alliages INCONEL, vous devez utiliser un matériau en bronze d'aluminium. Lorsque vous pliez des matériaux plus tendres comme l'acier doux, le cuivre et l'aluminium, utilisez un racleur en acier ou en acier chromé (voirFigure 6).

FIGURE 2 D'une manière générale, les applications moins agressives ne nécessiteront pas de matrice d'essuyage. Pour lire ce tableau, reportez-vous à la clé ci-dessus.

Lors de l'utilisation d'un support avec des inserts, le support sera généralement en acier, bien que certaines applications puissent nécessiter que le support et la pointe soient en aluminium-bronze.

Que vous utilisiez une matrice d'essuyage ou un porte-essuyeur avec inserts, vous utiliserez la même configuration de machine pour les deux. Fixez le tube en position de serrage complète, puis placez la matrice d'essuyage à partir de l'arrière de la matrice de cintrage et du tube. La pointe de l'essuyeur se mettra en place en tapotant l'arrière de la matrice de l'essuyeur avec un maillet en caoutchouc.

Si vous ne pouvez pas utiliser cette méthode, placez la matrice ou le support de racleur avec l'insert en utilisant votre œil et une règle (règle). Soyez prudent et utilisez votre doigt ou votre globe oculaire pour vous assurer que la pointe est bien alignée. Assurez-vous que la pointe n'est pas trop avancée. Vous souhaitez conserver une transition en douceur lorsque le matériau du tube passe devant la pointe de la matrice d'essuie-glace. Répétez le processus si nécessaire pour obtenir un pliage d'excellente qualité.

Le râteau est l'angle de l'essuie-glace par rapport à la matrice de pression. Certaines applications spécialisées dans l'aérospatiale et d'autres secteurs utilisent des essuie-glaces conçus pour être utilisés avec peu ou pas de râteau. Mais pour la plupart des applications, le râteau est généralement réglé entre 1 et 2 degrés, comme le montre la figure 1, pour fournir un dégagement suffisant pour réduire la traînée. Vous devrez déterminer le râteau exact lors de la configuration et du test de pliage, bien que vous puissiez parfois le composer lors du premier virage.

À l'aide d'une matrice d'essuyage standard, placez la pointe de l'essuyeur légèrement derrière la tangente. Cela laisse de la place à l'opérateur pour déplacer la pointe de l'essuie-glace vers l'avant au fur et à mesure qu'elle s'use. Cependant, ne réglez jamais la pointe de la matrice d'essuyage sur la tangente ou au-delà de la tangente ; cela entraînerait une pointe de matrice d'essuie-glace cassée.

Lorsque vous pliez un matériau plus souple, vous pouvez appliquer autant de râteau que nécessaire. Mais si vous pliez des matériaux plus durs comme l'acier inoxydable ou le titane, essayez de garder la matrice d'essuie-glace à un râteau minimum. Garder la matrice d'essuie-glace aussi droite que possible avec les matériaux plus durs aidera à éliminer les plis du virage et de la section droite derrière le virage. Une telle configuration devrait également inclure un mandrin bien ajusté.

Pour obtenir la meilleure qualité de pliage, vous devez utiliser un mandrin et une matrice d'essuyage pour aider à soutenir l'intérieur du pliage et à contrôler l'ovalisation. Si votre application nécessite une matrice de nettoyage et un mandrin, utilisez-les tous les deux, vous ne le regretterez pas.

Revenez au dilemme précédent et essayez de remporter le prochain contrat pour le mur plus mince et le CLR plus serré. Avec la matrice d'essuyage réglée au bon endroit, le tube se détache parfaitement de la machine sans plis. Cela représente le genre de qualité que l'industrie veut, et la qualité est ce que l'industrie devrait obtenir.