Miksi ruostumattomasta teräksestä valmistetun 316-lämmittimen vaipan taivutussäde pienenee epälineaarisesti, kun seinän paksuus kasvaa alle 1,2 millimetriä?

Mukautettuja-sähköisiä uppolämmittimiä suunnittelevalle valmistusinsinöörille pienin taivutussäde on usein se tekijä, joka määrittää, sopiiko lämmitin astian suuttimeen vai onko se suunniteltava täysin eri kokoonpanolla. Ajatus siitä, että isommat seinät mahdollistaisivat tiukemmat mutkat, on väärä 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettujen vaipan kohdalla. Itse asiassa, kun seinämän paksuus pienenee alle 1,2 mm, mahdollinen taivutussäde pienenee dramaattisesti, vaikkakaan ei lineaarisesti. Tässä artikkelissa määritetään vaipan seinämän paksuuden yhteys pienimpään taivutussäteeseen, jotta saadaan kohtuulliset rajoitukset muovausoperaatioille ilman halkeamia tai liiallista seinämän ohenemista.

Ohutseinäisten 316 vaipan putken taivutuksen mekaniikka
Kun putkea taivutetaan, vetovoima kohdistuu ulkosäteeseen ja puristusvoima sisäsäteeseen. Tietyllä taivutussäteellä ohuemmat seinät taipuvat vähemmän todennäköisemmin puristuspuolella, koska seinämän paksuuden -/-halkaisijan suhde, t/D-suhde hallitsee vakautta. Itse asiassa pienempi t/D-suhde edistää taivutettavuutta jossain määrin. 316 vaippalle, joiden ulkohalkaisija on välillä 8-12 mm, kriittinen siirtymä on seinämänpaksuudella noin 1,2 mm. Kun t/D-suhde on yli 0,12, mikä tarkoittaa yli 1,2 mm:n seinämänpaksuuksia, sen taivuttaminen on entistä vaikeampaa. Syynä on se, että paksu seinä ei halua plastisesti vääntyä ja vaatii siksi suurempia voimia. Tämä puolestaan ​​johtaa korkeampaan takaisinjoustoon ja suurempaan halkeamisvaaraan jännityspuolella. Jos t/D on alle 1,2 mm, suhde on alle 0,10 ja vaippa muuttuu yhä muovattavammaksi. Jos seinämän paksuus on 1,0 mm, pienin taivutussäde on 2,5 kertaa ulkohalkaisija. Pienin taivutussäde on 2,0 kertaa ulkohalkaisija 0,8 mm:n kohdalla. 0,7 mm:n valmistuslattialla taivutussäteet jopa 1,5 x ulkohalkaisija ovat toteutettavissa sopivilla työkaluilla ja sisäisellä karatuella.

Käytännölliset taivutussäteen rajat tyypillisille seinäpaksuuksille
Normaalille 10 mm:n ulkohalkaisijaltaan 316 vaippalle seuraavat taivutuksen keskiviivan vähimmäissäteet pätevät tuotantotaivutukseen ilman sisäistä karatukea. 0,8 mm:n seinämäpaksuuksille minimi taivutussäde on 20 mm (2× OD) Seinäpaksuus 1,0 mm, min. säde 25 mm (2,5″ OD). Vähimmäissäde 35 mm (3,5× OD) 1,2 mm:n seinämäpaksuudella Minimi säde 1,5 mm:n seinämäpaksuudelle on 50 mm (5 x OD). Ulkoseinän halkeilu voi tapahtua 10 %:n seinämän oheneessa, kun taivutetaan alle 80 mm:n säteellä (8x OD) 2,0 mm:n seinämän paksuudella. Nämä arvot koskevat hehkutetun 316 putken yhtä mutkaa. Vaikka seinämän paksuus on pieni, useat lähellä olevat mutkat vaativat suurempia säteitä. Taivutettuja lämmittimiä määrittävien insinöörien ei pitäisi olettaa, että tavanomaiset vähimmäistaivutussäteet koskevat kaikkia valmistajia. Heidän tulee kysyä valitsemansa seinämän paksuuden vähimmäistaivutussädettä. Vaikka vaippa halkeilee liiallisesta taivutuksesta, hinta on paljon enemmän kuin lämmittimen muodon muuttaminen tai käytettävissä olevan tilan lisääminen.