Proces gięcia rur i profili polega na trwałej zmianie krzywizn obrabianego elementu, tj. rozciąganiu części włókien materiału, z którego wykonana jest dana rura, oraz ścieśnianiu pozostałej części. Odpowiednie przeprowadzenie gięcia wymaga dobrania właściwych parametrów procesu (mocy urządzenia, stopnia zgięcia), tak by nie spowodował on zbyt poważnych zmian technicznych i przede wszystkim nie wpłynął negatywnie na wytrzymałość materiału.

W najbardziej typowych zastosowaniach dominują dziś rury i profile o mało skomplikowanych kształtach – głównie zgięte w łuk o kącie do 90° bądź uformowane w kształcie litery U, czyli o kącie zgięcia do 180°. Nie oznacza to jednak, że nie występują one w innych kształtach i że kształtów tych nie da się uzyskać. Wyginanie rur w celu uzyskania bardziej skomplikowanych form, także trójwymiarowych, wymaga jednak zastosowania nieco innych metod i innego podejścia do samego gięcia, by w procesie nie doszło do zmiany grubości ścianek rury bądź jej pofałdowania.

– Przy wykorzystaniu najnowszych technologii formowania rur możemy uzyskać praktycznie nieograniczone kształty. Jest to wynik zastosowania m.in. precyzyjnych podzespołów giętarek w postaci np. serwonapędów, jak również nowatorskich konstrukcji samych maszyn, w tym szczególnie głowic gnących wykorzystywanych w giętarkach trzpieniowych – wyjaśnia Marcin Jurasz, prezes zarządu firmy TFM. – Niezależnie od tego zawsze możemy jednak napotkać jakieś ograniczenia, które zazwyczaj wynikają z plastyczności materiału.

Jak tłumaczy Konrad Bulanda z firmy CNC-Projekt, gięcie rur pozornie wydaje się procesem niezbyt skomplikowanym, jednak w rzeczywistości, zwłaszcza przy złożonych kształtach lub niestandardowych materiałach, gięcie bezdeformacyjne może być wyzwaniem. Wymaga ono zastosowania zaawansowanych technologicznie giętarek. – W odpowiedzi na to zapotrzebowanie producent AMOB oferuje szeroką gamę giętarek dających możliwość gięcia elementów o niemal dowolnie skomplikowanych kształtach oraz z wykorzystaniem bardzo zróżnicowanych gatunków stali. Przykładem może być giętarka dwugłowicowa pozwalającą na gięcie w jednym procesie w dwóch przeciwnych kierunkach, mierząca sprężystość i wykrywająca zróżnicowanie materiału – dodaje Konrad Bulanda.

Nie każda giętarka się nada

Choć na rynku dostępnych jest dziś wiele urządzeń do gięcia rur, to występujące między nimi różnice w technice gięcia sprawiają, że nie wszystkie będą odpowiednie do uzyskania rury o skomplikowanym kształcie.

Giętarki ręczne beztrzpieniowe, wykorzystywane głównie do drobnych prac instalacyjnych, nie nadają się np. do gięcia rur cienkościennych ani do uzyskania ciasnych promieni gięcia. Również maszyny trzpieniowe sterowane manualnie, ze względu na trwający nawet kilkanaście sekund cykl gięcia jednego kąta, z całą pewnością będą nieodpowiednie do zastosowań przemysłowych, choć umożliwiają już gięcie ciaśniejszych łuków i rur o cieńszych ściankach. Z kolei giętarki trzpieniowe sterowane NC, choć w ich przypadku cykl gięcia wynosi już tylko kilka sekund, nadają się przede wszystkim do gięcia rur i profili o małym stopniu skomplikowania.

Przemysłowe gięcie skomplikowanych i nietypowych rur i profili – w przeciwieństwie do gięcia na potrzeby jednostkowe, np. przy produkcji małoseryjnej lub w pracach remontowych – wymaga zastosowania maszyn zdolnych szybko i precyzyjnie (z dużą dokładnością i powtarzalnością) giąć szeroką gamę materiałów pod dowolnie wybranym kątem.

– Jeśli mówimy o produkcji seryjnej, to detale o kształtach przestrzennych zdecydowanie wymagają zastosowania giętarek ze sterowaniem CNC – tłumaczy Marcin Jurasz. – W tego typu maszynach główne ruchy robocze są zsynchronizowane, co umożliwia np. jednoczesny posuw materiału, obrót oraz gięcie.

Zaawansowane rozwiązania

Dzięki wykorzystaniu pracującej całkowicie automatycznie maszyny trzpieniowej sterowanej numerycznie uzyskujemy detale o dużej dokładności, wysokiej jakości i pozbawione spłaszczeń w obszarze gięcia. Wgrane do jednostki sterującej parametry gięcia sprawiają, że proces może być wielokrotnie powtarzany do uzyskania identycznych produktów, co ma szczególne znaczenie przy produkcji wielkoseryjnej.

Wykorzystanie tego typu urządzenia skraca też jednostkowy czas gięcia w porównaniu do tradycyjnych maszyn, co jest bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na oszczędności w procesie produkcyjnym, w którym wymagane jest gięcie rur. Na maszynach sterowanych numerycznie możemy wykonać w krótszym czasie o wiele więcej skomplikowanych detali. Zaletą nowoczesnych giętarek jest także możliwość przeprowadzenia wcześniejszej symulacji i analizy wykonanego elementu w zależności od parametrów gięcia, a także sprawdzenia, czy nie dojdzie do kolizji maszyny z rurą. Wszystkie te czynności pozwalają ograniczyć koszty produkcji poprzez oszczędniejsze wykorzystanie materiału.

Skomplikowane kształty rur są możliwe do uzyskania także przy użyciu bardziej zaawansowanej giętarki CNC z tzw. funkcją push-bending. Ten typ urządzenia nie tylko wykonuje gięcie rury, ale też może ją zwijać na rolkach i odginać pod dowolnym łukiem. W efekcie możliwe jest uzyskanie niemal dowolnego kształtu przestrzennego rury, jak np. koła czy spirali. Do otrzymania wyjątkowo skomplikowanych kształtów w celu uniknięcia kolizji giętej rury z kadłubem maszyny stosuje się także giętarki z obracaną głowicą gnącą.

Giętarka elektryczna AMOB model eMOB 42 CNC 2BEND

Nowoczesne rozwiązania pozwalają na wykonywanie coraz bardziej zaawansowanych technologicznie gięć rur i profili i w efekcie na otrzymanie najbardziej nawet skomplikowanych kształtów. Poza samym gięciem i związanymi z tym czynnościami (zaciskanie rury, zmiana narzędzi, obsługa trzpienia giętarki) takie urządzenia są w stanie wykonać także inne, towarzyszące procesowi operacje (cięcie, perforacja, wyciąganie kołnierzy w otworach). Coraz częściej są one zintegrowane z całymi gniazdami produkcyjnymi m(zautomatyzowanymi, a nawet zrobotyzowanymi), zapewniającymi kompletny proces produkcyjny wyrobów z rur i obsługiwanymi z poziomu komputera bądź panelu HMI. Poza samą obróbką mechaniczną rur posiadają one np. wbudowane systemy załadunku i rozładunku oraz urządzenia kontrolne i pomiarowe, mogą też wykonać np. niezbędne spawanie lub malowanie.

Najbardziej zaawansowane giętarki są niezbędne do gięcia skomplikowanych rur na skalę przemysłową, choć już do produkcji nieseryjnej (np. przy pracach remontowych lub instalatorskich) wystarczającym rozwiązaniem mogą się okazać mniej skomplikowane, a przez to tańsze urządzenia.

Jak wyjaśnia Marcin Jurasz, prezes TFM, przy użyciu maszyn konwencjonalnych również możemy osiągać skomplikowane kształty rur, jednakże w takim wypadku właściwie cała odpowiedzialność za obrabiany detal i jego kształt spoczywa na operatorze i jego doświadczeniu. Mówimy więc raczej o detalach prototypowych lub jednostkowych, gdyż praktycznie niemożliwe jest uzyskanie wysokiego stopnia powtarzalności w operacjach ręcznego manipulowania rurą bądź profilem.

Złożone kształty z różnych materiałów

Sterowane numerycznie urządzenia do gięcia rur mogą być wykorzystywane do obróbki mechanicznej rur wykonanych z różnych materiałów. W praktyce w zastosowaniach przemysłowych najczęściej mamy do czynienia z elementami stalowymi, w tym ze stali nierdzewnej, aluminiowymi, z mosiądzu, miedzi, a także z materiałów plastycznych.

Należy pamiętać, że każdy materiał w procesie gięcia zachowuje się specyficznie, dlatego istotna jest wcześniejsza analiza wpływu takiego działania na dany materiał. Ważne są również rozmiary giętej rury oraz jej średnica, a także oczekiwany kształt gięcia. Zawsze też należy się liczyć z możliwością wystąpienia efektów ubocznych, które w skrajnych przypadkach mogą sprawić, że końcowy wyrób będzie bezużyteczny. Do takich efektów ubocznych należą m.in.: spłaszczenie lub pofałdowanie rury w miejscu gięcia, zmiana długości obrabianego detalu, utrata jego pierwotnych właściwości.

Doświadczony operator powinien zatem przeciwdziałać potencjalnym zjawiskom ubocznym. Sprężynowaniu rury po gięciu, które częściej występuje w rurach o cienkich ścianach, można zapobiec np. poprzez niewielkie zwiększenie stopnia ugięcia i uzyskanie na końcu rury oczekiwanego kąta ugięcia. Pofałdowania wnętrza rury można uniknąć, stosując odpowiednie ściskanie materiału bądź metodę wygładzania fałd w procesie gięcia.

Rodzaj zastosowanego materiału zależy od przeznaczenia finalnego produktu. Jak zauważa Marcin Jurasz, największą popularnością wciąż cieszą się rury i profile stalowe stanowiące element konstrukcyjny konkretnego wyrobu, które po procesie gięcia są poddawane dalszej obróbce, np. szlifowaniu bądź lakierowaniu. – Przykładem mogą być części do motoryzacji, maszyn rolniczych, ale również np. do mebli i wózków dziecięcych – dodaje prezes zarządu TFM. – Z kolei produkty, których kształt i materiał jest wyrobem wizualnym lub które będą użytkowane w środowisku o takich wymogach, formowane są zazwyczaj ze stali nierdzewnej, miedzi lub mosiądzu. Są to np. okucia jachtów, elementy klimatyzatorów itp.

Maszyny służące do gięcia rur i profili z całą pewnością będą w dalszym ciągu ewoluować, oferując przedsiębiorcom coraz więcej rozmaitych funkcjonalności i możliwości, także w kontekście uzyskiwania skomplikowanych kształtów przestrzennych. Wyzwaniem może się okazać zginanie elementów o bardzo dużych rozmiarach bądź wykonanych z nietypowych materiałów, jednak i w tym zakresie można się spodziewać dynamicznego rozwoju i uzyskania pozytywnych efektów.