Varför minskar böjningsradien för en värmemantel av rostfritt stål 316 olinjärt när väggtjockleken ökar under 1,2 millimeter?

För den tillverkningsingenjör som designar specialformade-elektriska doppvärmare är den minsta böjningsradien ofta den faktor som avgör om värmaren passar in i ett kärlmunstycke eller måste designas med en helt annan konfiguration. Tanken att större väggar tillåter snävare böjar är fel för 316-hylsor av rostfritt stål. I själva verket, eftersom väggtjockleken minskar under 1,2 mm, minskar den möjliga böjningsradien dramatiskt, men inte linjärt. Denna artikel kvantifierar anslutningen av mantelns väggtjocklek till minsta böjradie för att ge rimliga begränsningar för formningsoperationer utan sprickbildning eller överdriven väggförtunning.

Mekaniken för rörböjning av tunna-väggiga 316 höljen
När ett rör böjs appliceras dragkraft på den yttre radien och tryckkraft på den inre radien. För en given böjradie är det mindre troligt att de tunnare väggarna bucklas på kompressionssidan eftersom väggtjockleken-till-diameterförhållandet, t/D-förhållandet styr stabiliteten. Faktum är att ett mindre t/D-förhållande främjar böjbarheten i viss utsträckning. För 316 höljen med ytterdiametrar i intervallet 8 till 12 mm är den kritiska övergången vid en väggtjocklek på cirka 1,2 mm. Med t/D-förhållanden över 0,12, vilket innebär väggtjocklekar över 1,2 mm, blir det svårare och svårare att böja. Anledningen är att den tjocka väggen inte vill deformeras plastiskt och därför behöver större krafter. Detta leder i sin tur till högre återfjädring och högre risk för sprickbildning på spänningssidan. För t/D mindre än 1,2 mm är förhållandet under 0,10 och manteln blir mer och mer formbar. För en väggtjocklek på 1,0 mm är den minsta böjradien 2,5 gånger ytterdiametern. Minsta böjradie är 2,0 gånger ytterdiametern vid 0,8 mm. På 0,7 mm tillverkningsgolvet, böjradier så snäva som 1,5 x ytterdiametern kan realiseras med lämpliga verktyg och inre dornstöd.

Praktiska böjradiegränser för typiska väggtjocklekar
För en normal 10 mm ytterdiameter 316 mantel gäller följande minsta böjcentrumlinjeradier för produktionsböjning utan inre dornstöd. För 0,8 mm väggtjocklek är minsta böjradie 20 mm (2× OD) Väggtjocklek 1,0 mm, min. radie 25 mm (2,5 tum OD). Minsta radie 35 mm (3,5× OD) för 1,2 mm väggtjocklek Minsta radie för 1,5 mm väggtjocklek är 50 mm (5x OD). Ytterväggssprickor kan uppstå vid 10 % väggförtunning vid böjning under 80 mm radie (8x OD) för 2,0 mm väggtjocklek. Dessa värden är för en böj i glödgat 316-rör. Även när väggtjockleken är liten kräver flera böjar i närheten högre radier. Ingenjörer som specificerar böjda värmare bör inte anta att konventionella minsta böjradier gäller för alla tillverkare. De bör be om minsta böjradie för den väggtjocklek de har valt. Även om manteln är sprucken från överböjning, är kostnaden mycket mer än att ändra värmarens form eller öka det tillgängliga utrymmet.