5 gyakori hiba ipari csőhajlítás közben, amit jobb elkerülni

A valóságban azonban rengeteg apró döntés határozza meg, hogy a végeredmény megfelel-e a rajzi tűréseknek, a nyomástartó követelményeknek és a felületi elvárásoknak. A hibák nagy része nem a gép mellett, hanem már a műszaki előkészítésben és a technológiaválasztásnál keletkezik. Az alábbi útmutató öt tipikus hibát mutat be – és azt, hogyan előzhetők meg. A cikk célja, hogy gyakorlati szemlélettel, már bevált ipari módszerekre támaszkodva adjon kapaszkodót mind a tervezőknek, mind a gyártáselőkészítéssel foglalkozóknak.

1) A minimális hajlítási sugár és a D/t arány figyelmen kívül hagyása

Mi történik, ha túl kicsi sugarat kérünk?
A cső külső ívén húzó, a belső ívén nyomó feszültségek jönnek létre. Túl kicsi sugárnál a külső ív falvékonyodása, a keresztmetszet oválissá válása, a belső ív ráncosodása és végső soron repedés is felléphet. A kockázatot alapvetően a D/t arány (külső átmérő osztva a falvastagsággal) és a kért R/D (hajlítási sugár osztva az átmérővel) határozza meg.

Irányelvek a gyakorlatból:

● Hideg hajlításnál a biztonságos tartomány jellemzően R ≥ 2–3D; ez természetesen anyag- és minőségtől függően tágulhat vagy szűkülhet.

● R ≤ 1,5D környékén a falvékonyodás és a ráncosodás kockázata meredeken nő; ilyenkor indukciós vagy meleg hajlítás ad kiszámíthatóbb eredményt.

● Magas D/t (vékonyfalú cső) esetén nő az oválitásra való hajlam; belső megtámasztás (mandrel) és wiper használata nélkül könnyen selejt keletkezik.

Hogyan előzzük meg?

1. Előzetes ellenőrzés: tervezéskor számoljuk végig a minimális megengedett sugarat az adott anyagra. Ha nem ismert, végezzünk próbahajlítást 1:1 méretben.

2. Technológiaválasztás: kis sugarakhoz és/vagy nagy átmérőkhöz tervezzünk meleg/indukciós eljárást; közepes sugaraknál maradhat a hideg, CNC 3D megoldás.

3. Kompenzáció: a hajlítószerszám sugara legyen kisebb, mint a kívánt végső sugár – ezzel kompenzáljuk a rugózást.

4. Mértékadó tűrések: rögzítsük rajzban az elfogadható oválitást és falvastagság-változást (például %-ban kifejezve), ne csak a szöget és a sugárt.

2) Nem megfelelő szerszámgeometria és belső megtámasztás (mandrel) hiánya

Mik a tipikus tünetek?
Belső ráncok, külső repedések, hosszirányú gyűrődések, a cső „laposodása”. Ezek döntően abból fakadnak, hogy a cső anyaga a hajlítási zónában kontrollálatlanul áramlik. A jó szerszámkészlet és a belső megtámasztás ezt a képlékeny áramlást rendezi.

Kulcselemek:

● Clamp die / befogóbetét: csúszásmentes befogásra méretezve; túl rövid befogási hossz esetén a cső elfordul, „beharapás” és felületi sérülés keletkezik.

● Pressure die / nyomóbetét: a szerszám és a cső közötti relatív elmozdulás biztosítására; helyes előtolása akadályozza meg a ráncképződést.

● Wiper die: a belső íven kialakuló „bukót” gátolja; hiánya a vékonyfalúaknál azonnal látszik.

● Mandrel (belső mag): lehet golyós, többgolyós, hengeres vagy görgős; magas D/t és kis R/D esetén kötelező. A mandrel pozícióját tizedmilliméter pontossággal kell beállítani (túl előre tolva barázdát húz, túl hátra hagyja ráncosodni az anyagot).

Kritikus részletek:

● Kenés: alulkenésnél felületi húzódások és „narancsbőr” jelenik meg, túlkenésnél kontrollálatlan csúszás. Iparági gyakorlat a grafit-, MoS₂-, vagy speciális, vizes bázisú paszták használata.

● Szerszámsugár: a hajlítófej sugara legyen illesztve a kért R-hez; túl kicsi szerszámsugár a külső ív extrém megnyúlását okozza.

● Befogási sorrend: több hajlítás esetén vegyük figyelembe a torzulás kumulációját; előbb az „enyhébb”, majd a „kritikus” íveket érdemes hajlítani.

Gyakorlati tipp: ugyanarra a rajzra több, kissé eltérő szerszám- és mandrel-beállítással készítsünk próbadarabokat, majd 3D-szkennerrel vagy sablonnal ellenőrizzük a megfelelést. A beállítások és eredmények dokumentálása később sok újragyártástól kímél meg.

3) A hő és az anyagállapot rossz kezelése: munkakeményedéstől a HAZ-ig

Hideg hajlítás – munkakeményedés és rugózás
Hidegen a képlékeny alakváltozás alakváltozási (munkakeményedést) okoz: a darab szilárdabb, de ridegebb lesz. Ez növelheti a kifáradási hajlamot, különösen rezgésnek kitett csővezetékeknél. A munkakeményedés miatt nő a rugózás, amit a szerszámgeometriával és korrekciós szögekkel kell kompenzálni.

Meleg/indukciós hajlítás – Hőhatásövezet (HAZ)
Melegítésnél az anyag képlékenyebbé válik, kisebb erőkkel hajlítható, csökken a rugózás, és szűkebb sugarak is tarthatók. A kompromisszum a HAZ: a kristályszerkezet megváltozhat, ami befolyásolja a szívósságot és a hosszú távú viselkedést. Kritikus üzemnél ezért utólagos hőkezelést (pl. feszültségcsökkentés, normalizálás) érdemes betervezni.

Anyagfüggő szempontok:

● Szénacélok: széles tartományban hajlíthatók; nagy szilárdságú minőségeknél hamarabb jelentkezik repedési hajlam a külső íven.

● Nyomástartó acélok: a sugárpontosság, a falvékonyodás-limit és a HAZ kezelése gyakran meleg vagy indukciós eljárást indokol.

● Rozsdamentes acél: felület- és korrózióvédelem miatt gyakran hidegen készül; melegítésnél számolni kell az elszíneződéssel (hőszínek) és annak eltávolításával (savpasztázás, passziválás).

● Alumínium és rézötvözetek: jó duktilitás, de ötvözetfüggően eltérő min. R; a túlhevítés szemcsedurvulást okozhat.

Hogyan előzzük meg a hőből eredő hibákat?

● Válasszunk lokális hőbevitelt (pl. indukció), ha nem akarjuk az egész munkadarabot felmelegíteni.

● Rögzítsük technológiai lapon a hőmérséklet-profilokat és az utóhőkezelést.

● Rozsdamentesnél tervezzük be a felülettisztítást és – szükség esetén – a passziválást.

4) Hegesztési varrat a hajlítási zónában, pontatlan előkészítés és rossz K-faktor

A varrat, mint gyenge láncszem
Hegesztett csöveknél a hosszvarrat anyaga és hőhatásövezete másképp viselkedik, mint az alapanyag. Ha a varrat a hajlítás húzott oldalára kerül, könnyen mikrorepedések alakulhatnak ki. A varrat ideális helye vagy a semleges szál környezetében, vagy – ha elkerülhetetlen – a nyomott oldalon van, a technológia és a specifikáció függvényében.

Előkészítési hibák:

● Pontatlan darabolás: merőlegestől eltérő vágásnál a befogás ferdén történik, és hajlításkor a darab elhúz.

● Sorja és belső szennyeződés: belső mandrel használatánál a sorja „felveszi” a terhelést és hosszanti barázdát húz; kötelező a belső-külső sorjátlanítás.

● Hosszméret számítás: a hajlítás hosszkompenzációját (bend allowance) sokan alulbecsülik. A K-faktor megválasztása döntő; az empirikus, anyag- és szerszámfüggő értékeket próbadarabokkal kell kalibrálni, különösen több síkban történő (3D) ívek esetén.

Gyakorlati javaslatok:

● Hegesztett csőnél jelöljük a varrat helyét és tartsuk a kijelölt orientációt minden műveletnél.

● Vágásnál használjunk vezetőt és ellenőrizzük a merőlegest szögmérővel; nagy sorozatnál javasolt a CNC csődarabolás.

● Készítsünk a rajzhoz hajlítási kiviteli tervet (műveleti sorrend, K-faktor, kompenzációk), és ezt kössük a minőségbiztosítási dokumentációhoz.

5) Elégtelen mérés, dokumentáció és végellenőrzés

A „jó lesz az szemre” szemlélet a csőhajlításnál különösen veszélyes. A szemre kör alakú cső a valóságban lehet, hogy 4–5%-kal ovális, a falvastagság pedig a külső íven a megengedett határ alá csökkent. Ezek csak mérési tervvel és fegyelmezett dokumentációval tarthatók kordában.

Mit érdemes mérni?

● Ívsugár és hajlításszög: sablonnal vagy 3D-szkennerrel; többszörös hajlításnál térbeli összehasonlítás ajánlott.

● Oválitás: külső átmérő nagy- és kisátlója közti eltérés százalékban.

● Falvastagság-változás: kontakt vagy ultrahangos mérés – különösen nyomástartó rendszereknél.

● Felület: repedés, gyűrődés, horzsolás; makro- és mikrohibák rögzítése.

● Varratvizsgálat: szükség szerint NDT (pl. folyadékbehatolásos vagy mágnesporos vizsgálat).

Dokumentációs alapelemek:

● Technológiai lap: beállítások, szerszámok, hőprofil, kenőanyag, mandrel-pozíció.

● Próbadarab-jegyzőkönyv: mért értékek, eltérések, korrekciók.

● Végellenőrzési jegyzőkönyv: a tűrések teljesülése, selejtarány, jóváhagyás.

● Visszakereshetőség: az azonosító jelölések és a lot-adatok rögzítése utólagos reklamációk esetére.

Hideg, meleg és indukciós hajlítás – hibamegelőzési nézőpontból

Hideg hajlítás
Előnye a felületi minőség (nincs hő okozta elszíneződés), a gyors átállás és a sorozatgyártásra alkalmas automatizálhatóság. Fő kockázata a munkakeményedés és a nagyobb rugózás, emiatt fontos a helyes kompenzáció, a jó szerszámkészlet és a kenés. Vékonyfalú csöveknél a belső mag szinte elengedhetetlen.

Meleg hajlítás
Ott érdemes bevetni, ahol a geometria a hideg eljárás határait feszegeti: nagy átmérők, vastag fal és kisméretű sugarak. A hő hatására csökken az alakítási ellenállás és a rugózás; cserébe a HAZ kezelése és a felülettisztítás külön lépés. A hiba megelőzésének kulcsa a hőprofil kontrollja és az utóhőkezelés tervezése.

Indukciós hajlítás
A meleg eljárás „precíziós” változata: a hő lokálisan, pontosan szabályozott zónában kerül be a munkadarabba. Előnye a kiváló sugárpontosság és a korlátozott falvékonyodás, még 1–1,5D sugaraknál is. A fő hibaforrás itt is a hőkezelési fegyelem hiánya, illetve a nem megfelelő elő- és utókezelés (tisztítás, passziválás).

Mini esettanulmányok

1. Nagy DN, kicsi sugár – hegesztett cső
A tervezés 1,5D sugarat ír elő, a cső hegesztett. Hidegen próbálkozva a külső ív falvastagsága a megengedett határ alá megy, a varrat a húzott oldalra esik, mikrorepedések jelennek meg. Megoldás: varrat-orientáció átforgatása a semleges szál közelébe, indukciós hajlítás alkalmazása, utóhőkezeléssel és falvastagság-méréssel kombinálva.

2. Dekoratív rozsdamentes korlát – látható felület
A felületi esztétika elsődleges, kis darabszám, közepes sugarak. Megoldás: hideg, CNC 3D hajlítás, kifogástalan kenéssel és karcmentes befogóbetétekkel; utólag csak minimális polírozás szükséges. A hiba megelőzése: wiper és mandrel használata, pontos szerszámsugár.

3. Hőcserélő U-csövek – szűk tűrések
Sok azonos darab, az ívek sugárpontossága és a falvastagság-limit kritikus. Megoldás: sorozat-központú hideg hajlítás, próbadarab-sorozattal kalibrált K-faktor és mérési terv; minden ötvenedik darab ultrahangos falvastagság-ellenőrzése.

Gyártáselőkészítési ellenőrzőlista (rövid, de lényeges)

1. Kiinduló adatok: anyag, D/t, kívánt R/D, hajlításszög(ek), felületigény, üzemeltetési körülmények.

2. Technológiaválasztás: hideg vs. meleg/indukciós – a geometriából levezetve, ne megszokásból.

3. Szerszámkészlet: clamp/pressure/wiper/mandrel megléte, állapota, szerszámsugár egyeztetése.

4. Kenési terv: kenőanyag típusa, felhordás módja és mennyisége.

5. Hegesztési varrat orientáció: jelölés és betartás a teljes folyamaton.

6. K-faktor és kompenzáció: próbadarab-eredmények alapján rögzítve.

7. Mérési terv: sugár, szög, oválitás, falvastagság; szükség esetén NDT.

8. Hőkezelési terv: ha meleg/indukciós az eljárás, a hőprofil és az utókezelés rögzítése.

9. Végellenőrzés: dokumentált jóváhagyás, visszakereshetőség.

Bónusz: három apróság, ami aránytalanul sok problémát okoz

● Referenciajelölések hiánya: ha nincs egyértelmű 0° referencia és irány, a több síkú ívek könnyen „elfordulnak”.

● Túl nagy előtolás: a pressure die nem tudja kontrollálni az anyagáramlást, gyűrődés keletkezik a belső íven.

● Felületi szennyeződés: a mandrel és a cső belseje legyen tökéletesen tiszta; a mikroszemcsék barázdát húznak és a „narancsbőr” hatást erősítik.

Összegzés

Az ipari csőhajlításban a legtöbb hiba forrása előre látható – ha a tervezés és a gyártáselőkészítés során időt szánunk a kritikus paraméterekre. A minimális sugár és a D/t arány alapos mérlegelése, a megfelelő szerszámkészlet (különösen a mandrel és a wiper), a hő és az anyagállapot tudatos kezelése, a varratok helyes orientációja és a fegyelmezett mérési-dokumentációs rend együtt szinte nullára csökkentik a selejtet. Hideg hajlításnál a pontosság és felület a fő előny, meleg/indukciósnál a szűk sugarak és a geometriai stabilitás – a jó döntés mindig a geometriából, az anyagból és a tűrésekből következik.

Ha ezeket az alapelveket következetesen alkalmazzuk, a csőhajlítás tervezhető és ismételhető folyamattá válik: kevesebb újraállítás, kiszámítható szállítási határidő, alacsonyabb összköltség – és ami a legfontosabb, megbízható, jó minőségű végeredmény.