مندریل | انواع مندریل برای خم کردن لوله های فولادی ضد زنگ، مسی و تیتانیومی

در گذشته از لوله های خم شده بسیار کمتر مورد استفاده قرار می گرفت چراکه تنوع زیادی در شکل خم آنها وجود نداشت و دلیل آن عدم توانایی در ایجاد خم های دلخواه و با شعاع های مختلف بود. با گذشت زمان دستگاه ها و ابزار های متعددی برای خم کردن بهتر و ساده تر لوله ها ساخته شد که یکی از آنها مندرل ها هستند. مندرل ها دارای انواع مختلفی هستند که هرکدام مزایا و معایب خود را دارند. در این مقاله به بحث در خصوص مندرل های فلزی پرداخته خواهد شد.

مندریل 

خم کردن لوله ها به وسیله ی مندریل روشی است که در آن یک میله ی عموما فلزی (مندریل ها جنس های مختلفی دارند که در ادامه به آنها پرداخته خواهد شد.) می تواند داخل انواع لوله های فلزی قرار گیرد و در طول عملیات خم کاری، لوله را حمایت کند. استفاده از این ابزار باعث جلوگیری از دفرمگی، دوپهلو دادن و چین و چروک در قسمت های خم شده، می شود. این ابزارها بر روی دستگاه های خم کن لوله ی CNC قرار می گیرند. ماشین های خم کن CNC را به گونه ای می سازند تا قابلیت سوار شدن مندریل و استفاده از آن را به صورت اتوماتیک داشته باشند. چرا که در هنگام خم کردن لوله های با طول زیاد، بایدموقعیت آن را برای انواع خم آماده و تنظیم کند. ابزار مندریل برای خم کردن لوله های جدار نازک بسیار پرکاربرد می باشد و می تواند شعاع های بسیار کم و بسیار زیاد را پاسخ دهد.

چرا باید از ابزار مندریل در هنگام ایجاد خم در لوله ها استفاده کرد؟

برای اینکه بهتر بتوان به این موضوع پی برد، یک نی پلاستیکی را در نظر بگیرید. هنگامی که آن را به صورت 90 درجه خم کنیم، از آن ناحیه دچار دفرمگی می شود. در این حالت لوله از بین رفته و کارآیی خود را از دست می دهد. 
این موضوع وقتی از اهمیت بسیاری برخوردار می شود که سخن از خم کردن لوله های انتقال سیال، لوله های اگزور خوردرو و ... باشد و کوچکترین ایرادی می تواند فاجعه آفرین شود. با استفاده از ابزار مندریل اجازه داده می شود تا قسمت داخلی و خارجی لوله بدون دفرمگی، چین خوردگی و دو پهلو شدن، به راحتی تغییر شکل دهند. در این حالت ابعاد لوله در تمام طول خم یکسان می باشد که باعث کاهش تلاطم جریان سیال در لوله شده و از فشار مضاعف جلوگیری می کند. با استفاده از ابزار مندریل می توان خم های تا شعاع 1.2D را انجام داد.

چگونه مندریل مناسب انتخاب کنیم؟

همانگونه که عنوان شد از ابزارهای مندریل برای پشتیبانی لوله ها در هنگام خم کردن استفاده می شود تا از تغییر شکل آن جلوگیری شود. اما سوالی که خریداران دستگاه های خم کن لوله از کارشناسان فکتورنید می پرسند این است که چه نوع مندریلی برای لوله ی مورد نظر مناسب است؟
طبق بررسی مشاورین فنی فکتورنید، مندریل ها از نظر جنس و شکل به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند. پرکاربرد ترین مندریل ها از جنس های آلیاژ آلومینیوم برنز ، فولادی آبکاری شده با پوشش کروم سخت و پلاستیکی می باشند.

از نظر جنس مندریل :

از نوع آلیاژ آلومینیوم برنز آنها برای خم کردن فولاد های ضد زنگ و از انواع فولادی آبکاری شده با کروم سخت برای خم کردن موارد نرم تر اعم از لوله های مسی ، فولادی ، آلومینیومی و ... استفاده می شود. نوع پلاستیکی مندریل ها نیز موجود است که مزیت آنها عدم نیاز به روغن کاری و هزینه ی کمتر است اما دارای سایش بسیار بالا بوده و حوزه ی کاری محدود تری دارند.

از نظر شکل مندریل :

مندریل ها از نظر شکل به انواع استوانه ای و چهارگوش ساخته می شوند و می توانند یکی از انواع زیر باشند.

1- مندریل صلب یا شاخه ای (Plug mandrel) : 

این مندریل ها مانند یک میله ی صلب هستند و برای خم های معمولی استفاده می شوند. از این میله ها برای ایجاد خم های بحرانی و با زاویه ی زیاد استفاده نمی شود.

2- مندریل های فرم دار (Formed mandrel) :

این نوع مندریل ها برای کاربردهای مشابه مندریل صلب در نظر گرفته شده است ، اما قسمت شکل داده شده ی مندریل پشتیبانی بهتری از شعاع خارجی خم می کند.

3- مندریل های توپی :

از این نوع مندریل در ایجاد خم های بحرانی و با دقت بالا استفاده می شود.

4- مندریل های توپی با گام کم (توپی ها به یکدیگر نزدیکترند) :

انواع مختلفی از مندریل های توپی وجود دارد که برای ضخامت های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. هرچه ضخامت دیواره ی لوله کمتر باشد تعداد توپی ها افزایش یافته و فاصله ی بین آنها کمتر می شود تا بتوانند نقاط بیشتری از جداره ی لوله را تحت حمایت خود قرار دهد.

مندریل های توپی (پرکاربردترین) دارای بخش های اصلی زیر هستند :

1- بدنه
2- لینک های اتصال
3- توپی ها

برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص مندریل های توپی کلیک کنید.

برای تعیین اندازه ی صحیح مندریل مناسب برای خم لوله ی مد نظر باید شرایط زیر را در نظر داشت:

1-نوع دستگاه مورد استفاده برای خم کردن لوله با قابلیت نصب مندریل در آن
2-شکل، قطر و جنس لوله ی مورد نظر
3-قطر خارجی دماغه مندریل که از فرمول زیر به دست می آید:
( ضخامت دیوار لوله × 2.21) - قطر خارجی لوله = قطر خارجی دماغه ی مندریل
4-قطر خارجی بدنه مندریل:
 0.995 × قطر خارجی دماغه مندل = قطر خارجی لوله
5- قطر خارجی گلوله مندریل: 
0.998 × قطر خارجی دماغه مندل = قطر خارجی گلوله مندریل
6- نسبت شعاع لوله با قطر خارجی که با D نشان داده می شود.
7- الزامات، تلرانس ها و دقت مورد نیاز برای لوله ی خم شده
8- اندازه و موقعیت جوش در هنگام استفاده از لوله های درزجوش شده

حال این سوال مطرح است که برای حمایت از لوله های چهارگوش در هنگام خم چه باید کرد؟

برای خم کردن لوله های با مقطع مربعی همانند لوله های با مقطع دایره ای نیز، مندریل های مخصوصی طراحی و ساخته شده اند. طرز کار با آن بسیار ساده و همانند مندریل های با سطح مقطع دایره ای است. برای خم کردن لوله های چهارگوش با مقطع مستطیلی بهتر است شرایط را برای استفاده از این نوع مندریل ها با شرکت سازنده ی آن در میان بگذارید.