لوله‌های فلزی و فولادی از جمله محصولاتی هستند که امروزه در صنایع مختلفی همچون ساختمان‌سازی، خودروسازی، نفت و گاز و… کاربردهای متعددی دارند. این لوله‌ها از تنوع بالایی برخوردارند و می‌توانند در سایزها، ضخامت، وزن و جنس‌های مختلفی تولید شوند. تعدادی از پروژه‌های صنعتی به واسطه نیاز و استفاده ساده‌تر از لوله‌ها لازم است که خمیدگی و انحنا در آن‌ها ایجاد شود. گذشته از روش‌های سنتی برای خم کردن لوله‌ها استفاده می‌شد که از دقت پایینی برخوردار بوده و احتمال خطا در آن وجود داشت اما با پیشرفت علوم و تکنولوژی‌های مختلف امروزه از روش‌های مختلفی برای این کار استفاده می‌شود. در ادامه مطلب به بررسی روش‌های خم کردن لوله فلزی با سطح مقطع دایره پرداخته می‌شود هرچند که لوله‌هایی با سطح مقطع مربع و مستطیل نیز قابلیت خم‌کاری دارند.
انواع روش های خم‌کاری فلزی
در تعدادی از پروژه‌های صنعتی لازم است که در لوله‌های فلزی انحنا و خمیدگی‌های مختلفی با زوایای مختلف ایجاد شود و این انحنا می‌تواند تحت تأثیر فاکتورهایی همچون جنس لوله، نوع سطح مقطع آن، سایز لوله، میزان ضخامت لوله و… باشد. به صورت کلی برای خم‌کاری انواع لوله‌های فلزی می‌توان از ۳ روش خم سرد، خم گرم و خم القایی استفاده کرد و برای اجرای هرکدام از این روش‌ها می‌توان از شیوه‌ها و ابزارهای متعددی بهره برد.
-
خم کردن لوله فلزی به روش سرد
استفاده از خم سرد یکی از رایج‌ترین روش‌های ایجاد انحنا و خمیدگی در لوله‌های فلزی است که در مقایسه با روش گرم و روش القایی کاربردهای بسیار بیشتری دارد. این روش از مزیت‌های متعددی همچون سرعت و هزینه بالا، عیوب ظاهری کمتر، تغییرات کمتر در خواص مکانیکی و شیمیایی لوله‌ها، عدم نیاز به تمیز کردن و پوسته زدایی و… برخوردار است درحالی‌که معایبی همچون محدودیت در ضخامت لوله‌های انتخابی نیز خواهد داشت. خم سرد لوله‌های فلزی به چند روش مختلف انجام می‌شود که به شرح زیر می‌باشند:
-
خم سرد کششی _ چرخشی
این روش بیشتر برای لوله‌هایی که نیاز به خم‌هایی با دقت بالا دارند کاربرد دارد چرا که کنترل زیاد و دقیقی بر روی شعاع داخل و خارجی لوله خواهد داشت. در این روش لوله فولادی توسط یک گیره به قالب محکم چفت شده و هم‌زمان با همدیگر لوله و قالب شروع به چرخیدن خواهند کرد و در ادامه لوله با قرار گرفتن درون قالب خم می‌شود. در این روش هیچ‌گونه چین‌وچروکی در لوله ایجاد نشده و سطح مقطع آن نیز تغییر شکل نمی‌دهد. روش خم سرد کششی دارای انعطاف‌پذیری کمی است و به همین دلیل برای لوله‌های باضخامت محدود استفاده می‌شود.
-
خم سرد با رام
در این روش از خم سرد که با نام خم‌کاری پرسی نیز شناخته می‌شود از یک قالب به شکل نیم‌دایره استفاده خواهد شد و در آن با استفاده از قطعه‌ای به نام رام و با استفاده از نیروی هیدرولیکی، به مرکز لوله‌ای که توسط دو قالب ثابت نگه داشته شده، فشار وارد شده و انحنای مورد نظر را در آن ایجاد می‌کنند. از این روش بیشتر برای خم‌کاری‌های ساده مانند پایه‌های مبلمان و لوله‌های شوفاژ استفاده می‌شود چرا که میزان دقت آن پایین است.
-
خم سرد با غلتک
در روش خم‌کاری غلتکی از سه غلتک برای خم لوله استفاده می‌شود. غلتک‌ها متحرک بوده و فاصله و زوایای آن‌ها از همدیگر بر اساس سایز، ضخامت لوله و زاویه خم‌کاری تنظیم خواهد شد. این روش بیشتر برای خم کردن لوله فلزی دارای ضخامت و سایز بالا مانند لوله‌های صنعتی و خم‌کاری‌های پیچیده به کار می‌رود. در مقاله دیگری از سایت مادفوم به بررسی کامل یونولیت سقفی پرداخته شده که می‌تواند اطلاعات دقیقی در اختیار خواننده قرار بدهد.
-
خم‌کاری فشاری
از دیگر روش‌های خم سرد خم‌کاری فشاری است که در آن از یک قالب دوار و ثابت استفاده می‌شود. در این روش لوله از بین قالب ثابت و یک گیره عبور داده شده و سر آزاد آن توسط یک قالب فشاری یا کفشک به دور قالب ثابت خم خواهد شد. این روش بیشتر برای تولید قطعاتی که قطر خم در دو طرف آن‌ها متقارن است مناسب می‌باشد و نباید در زمانی که شعاع خم کمتر از سه برابر قطر داخلی لوله است به کار برود.
-
خم سرد با ماندرل
در این روش از خم سرد از ابزار ماندرل برای کنترل کاهش ضخامت لوله در زمان خم کردن و تنظیم دقیق زاویه خم استفاده خواهد شد. ابتدا ماندرل توسط نیروی هیدرولیکی یا پنوماتیکی وارد لوله شده و بعداً توسط یک گیره از یک طرف ثابت نگه داشته شده و از طرف دیگر توسط یک پرس به آن فشار وارد خواهد شد. این فشار باعث می‌شود که لوله به دور یک قالب دوار و متحرک بچرخد و انحنای مورد نظر ایجاد گردد. این روش از دقت و کنترل بالایی برخوردار است و می‌تواند بهترین روش خم کردن لوله فلزی به روش سرد باشد.
-
خم کردن لوله فلزی به روش گرم
خم سرد می‌تواند محدودیت های مختلفی داشته باشد به همین دلیل در تعدادی از پروژه‌ها باید از روش خم گرم استفاده کرد. در حقیقت برای ایجاد زوایای خم بسیار کوچک و خم‌کاری لوله‌های درزدار و بدون درز با ضخامت بالا حتماً باید از روش خم گرم استفاده کرد. در این روش از منابع حرارتی مختلف مانند سوخت‌های فسیلی، القای مغناطیسی یا هدایت الکتریکی برای گرم کردن محل خم‌کاری استفاده خواهد شد. افزایش دمای لوله می‌تواند باعث تغییر در خواص مکانیکی آن شده و در نهایت خم کردن لوله به سادگی انجام شود.
از مهم‌ترین مزیت‌های این روش می‌توان به مواردی همچون عدم محدودیت در سایز، زاویه و ضخامت، امکان خم‌کاری لوله‌های بدون درز، قابلیت کنترل ضخامت داخلی لوله، امکان خم‌کاری لوله‌های شکننده و … اشاره کرد هرچند که معایبی همچون مصرف انرژی زیاد، هزینه بالا، زمان‌بر بودن، امکان ایجاد برخی عیوب در لوله مثل چین‌خوردگی، نیاز به تمیزکاری بعد از عملیات و… نیز خواهد داشت. در اصل لوله‌هایی که دارای ۱.۲ درصد یا بیشتر کربن باشد فقط باید با روش خم گرم خم شود.
-
خم کردن لوله فلزی به روش القایی
در روش خم‌کاری لوله به شیوه القایی لوله را داخل یک کویل قرار داده و در اطراف آن یک میدان مغناطیسی توسط ایجاد جریان الکتریکی در کویل ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی باعث می‌شود که لوله به صورت موضعی گرم شود و برای خم‌کاری بدون اعمال فشار، آماده شود. بعد از خم کردن لوله آن را با آب سرد خنک می‌کنند تا خواص مکانیکی آن تغییر نکند. از مهم‌ترین مزیت‌های این روش می‌توان به امکان خم‌کاری لوله‌های قطور، هزینه پایین نسبت به روش گرم، کیفیت بالای سطح خم‌کاری شده، عدم ایجاد آلودگی و نیاز به نظافت، پایین بودن احتمال ایجاد عیوب ظاهری مثل چین‌خوردگی و… اشاره کرد.
جمع‌بندی نهایی
لوله‌های فلزی همچون یونولیت بسته بندی و سایر مصالح ساختمانی کاربردهای صنعتی متعددی داشته و در پروژه‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای ایجاد خمیدگی و انحنا در لوله‌های فلزی از روش‌های مختلفی همچون خم سرد، خم گرم و خم القایی استفاده می‌شود که هرکدام می‌توانند مزیت‌ها و معایب خاص خود را داشته باشند.
