إثبات قوة الأنابيب المشكلة باستخدام اختبارات الانحناء الميكانيكية

أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ: ليونة مذهلة توفر القوة وقابلية التشكيل

يتم تشكيل معظم الأنابيب التي نقوم بتصنيعها في Timeless Tube من الفولاذ المقاوم للصدأ لعدة أسباب؛ فهي قوية ومرنة ومقاومة للتآكل، وتسمح بمجموعة متنوعة من التشطيبات الجميلة. كما أنه يأتي في مقدمة أي تحليل لتكلفة دورة الحياة عند مقارنته بالمواد الأخرى، مما يجعله خيارًا مستدامًا.

يبلي الفولاذ المقاوم للصدأ بلاءً حسنًا في اختبارات الضغط والتحميل المحوري نظرًا لليونة المذهلة التي يتمتع بها، ومع ذلك فهو أكثر تعقيدًا من الفولاذ الكربوني. وتؤثر عوامل مثل درجة الفولاذ المقاوم للصدأ وعمليات التصنيع المستخدمة قبل الاختبار (مثل التشكيل على البارد) على شكل منحنى الإجهاد والانفعال الذي يتم ملاحظته في الاختبارات.  

تتيح لنا الأدلة المستمدة من اختبارات الانحناء الميكانيكية/اختبارات الحمل المحوري التي يتم إجراؤها في ظروف خاضعة للرقابة بالإضافة إلى سنوات من المعرفة المسجلة من ورشتنا التنبؤ بثقة بالملامح التي ستكون سليمة من الناحية الهيكلية قبل صنع حجم أو شكل جديد.

تستكشف هذه الميزة اثنين من اختبارات الانحناء الميكانيكية هذه، بالإضافة إلى حسابات الانحناءات نصف القطرية النموذجية التي نستخدمها للتأكد من أنصاف أقطار الانحناء التي ستتحملها الأنابيب ذات الشكل "الانحناء" قبل أن تنثني عندما يتطلب الأمر مزيدًا من الانحناء أثناء التصنيع.

اختبارات الانحراف الميكانيكية لمقاطع الأنبوب الخالد المشكّلة من Timeless Tube

 لقد أثبتت Timeless قوة مقاطع الأنابيب ذات الشكل الفريد من خلال اختبار مدى انحراف أطوال الأنبوب 316/L المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بطول متر واحد بطول 316/لتر عند تطبيق قوة لأسفل قدرها 400 كجم على نقطة منتصف الأنبوب على منطقة تلامس قدرها 50 مم مقابل المحور الرئيسي للأنبوب.

قيّم هذا الاختبار المستقل للانحراف تأثيرات قوة الحمل المحوري على كل مقطع جانبي، باستخدام أنبوب دائري كعنصر تحكم. (لقد اختبرنا قوة الحمل المحوري حيث يمكن القول إنها القوة الأكثر شيوعًا التي يتم تطبيقها على الأنابيب لدينا، في تطبيقات مثل الدرابزين ومقابض الأبواب ورفوف الأمتعة في السكك الحديدية). أظهرت منحنيات الإجهاد المختلفة لكل مقطع جانبي نقاط تشوه مختلفة استجابةً للحمل الانضغاطي.

تُظهر هذه التجارب التي تم التحكم فيها بعناية أن أشكالنا الجانبية الفريدة من نوعها تفوقت على الأنبوب الدائري القياسي الذي تم تشكيلها منه، مما يوفر قوة وسلامة أفضل. في الواقع، كان الأنبوب المربع المسطح بيضاوي الجانب والمربع المسطح (المسطح) أقوى بنسبة 54% من الأنبوب الدائري في اختبارات الانحراف هذه.

 اكتشف المزيد عن اختبارات الانحراف المستقلة هذه.

‍

اختبارات الانحناء ثلاثي النقاط على المقطع المجوف البيضاوي لتبرير استخدامه في تطبيقات الهندسة الإنشائية

 أجرى البروفيسور ليروي جاردنر من إمبريال كوليدج لندن، إلى جانب زملائه، اختبارات مكثفة على المقطع المجوف البيضاوي من الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام بعض أحجام الأنابيب البيضاوية الكبيرة، مثل أنبوبنا 86x58x3 مم - بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 1.5 تقريبًا. وقد ساعدت النتائج التي توصل إليها غاردنر وآخرون في إدراج المقطع المجوف البيضاوي كمادة هيكلية قابلة للتطبيق في دليل تصميم الفولاذ المقاوم للصدأ الإنشائي.

في ورقة بحثية بعنوان "السلوك الانحنائي للمقاطع المجوفة البيضاوية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لعام 2009 " من إعداد م. ثيوفانوس وتي إم تشان ول. غاردنر، تم استخدام ثلاثة أحجام من الأنابيب البيضاوية البيضاوية المدرفلة على البارد والملحومة على شكل درزات من Timeless - 121 × 76 × 2 مم، 121 × 76 × 3 مم، و86 × 58 × 3 مم - في اختبارات الانحناء ثلاثي النقاط في المستوى "لتشمل مجموعة متنوعة من قيم انحدار المقطع وتغطية مجموعة من الاستجابات الهيكلية". تضمنت الاختبارات اختبار ثني محور رئيسي وآخر ثانوي لكل حجم أنبوب.

‍

ساعدت النتائج على تغيير الاحتمالات بالنسبة لمهندسي الإنشاءات حيث أثبتت أنه يمكن اعتماد المقطع المجوف البيضاوي المجوف بأمان وفقًا لنفس حدود الانحدار المقننة للمقطع المجوف الدائري المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بالاقتران مع الأقطار المكافئة المقترحة. أبرزت التجارب المضبوطة تأثير نسبة العرض إلى الارتفاع، وميلان المقطع العرضي وتدرج العزم على القوة وقدرة التشوه. وبالاقتران مع الاختبارات الحالية واختبارات FE، تكون النتائج مقنعة للقراءة.

انظر الرسم 5.2 في دليل تصميم الفولاذ المقاوم للصدأ الإنشائي للاطلاع على الحسابات التي يمكن استخدامها من قبل المهندسين الإنشائيين لتحديد المقاطع المجوفة البيضاوية التي يمكن استخدامها بأمان في التطبيقات الإنشائية.

ثني نصف القطر لتطبيقات الأنابيب  

غالباً ما يُطلب منا كمصنعين للأنابيب ثني الأنابيب لتطبيقات متنوعة - من قضبان منبر القارب إلى حافة الواقي الذي يدور حول مراوح مجموعة الأفلام الكبيرة. وأحياناً يمكن تحقيق الانحناءات المطلوبة، وأحياناً تكون ضيقة جداً. (عندما تكون الانحناءات المطلوبة ضيقة للغاية، يمكن لفريق التصنيع لدينا في كثير من الأحيان إيجاد طرق أخرى لربط الأنبوب). 

عندما يحتاج الأنبوب البيضاوي إلى الانحناء، فإننا نستخدم حسابات من كل من النماذج الرياضية والبيانات التجريبية الخاصة بنا لمعرفة ما إذا كان نصف قطر هذا الانحناء ممكنًا، أو إذا كان ضيقًا للغاية. إذا كانت زاوية الانحناء ضيقة للغاية فسوف يتسبب ذلك في خروج الفولاذ المقاوم للصدأ عن حدوده المرنة، مما يؤدي إلى تجعد/انحناء أو قص.  

يكون الانحناء على المستوى A (الانحناء على المحور الثانوي - أو أفقيًا) أسهل دائمًا من الانحناء على المستوى B (الانحناء على المحور الرئيسي - أو عموديًا). وغالبًا ما تسمع هذا الأمر يوصف بأنه الانحناء "بالطريقة الصعبة" والانحناء "بالطريقة السهلة" في صناعة الأنابيب والأنابيب.

نحن نستخدم طرقاً مختلفة لثني الأنابيب اعتماداً على نوع الانحناء المطلوب؛ ماكينة ثني ثلاثية الأسطوانة للمنحنيات الكاسحة، وثني نصف القطر الثابت للانحناءات الأكثر إحكاماً. كل أداة من أدوات الثني التي لدينا - المصنوعة خصيصاً لكل حجم من أحجام التشكيل الجانبي - لها إمكانيات ثني خاصة بها. وكدليل إرشادي، فإن الأنبوب الذي يحتاج إلى الثني على المستوى A أو B باستخدام ماكينة الثني ذات نصف القطر الثابت من المرجح أن يحتاج إلى نصف قطر نصف قطر خط الوسط بحد أدنى 2.75 ضعف بُعد المحور. ولكن سيختلف الحد الأدنى لنصف قطر خط الوسط حسب حجم وشكل المظهر الجانبي.

إن تجربة سمك جدار الأنبوب مهم أيضًا عندما يتعلق الأمر بتحقيق الانحناء الأمثل. تتطلب زيادة سُمك جدار الأنبوب المزيد من القوة لتحقيق الانحناء المرغوب ولكن هذا يعني أن الأنبوب أقل عرضة للانهيار من الأنبوب ذي السُمك الأقل سمكًا.

‍

قمنا بتجربة مقاطع جانبية جديدة لاختبار قدرات ثنيها، مثل المستطيل المستطيل المستطيل الشكل الجديد نسبيًا. تم وضع المظهر الجانبي المستطيل الذي تم تصويره، بقياس 58 × 34 × 1.5 مم، على ماكينة أسطوانية ثلاثية لنرى إلى أي مدى يمكننا ثنيه قبل حدوث النخر.

في الواقع، حتى بدون الرجوع إلى أي مخططات انحناءات نصف قطر الخط المركزي، يمكن للمصنعين ذوي الخبرة العالية لدينا أن يعرفوا بسرعة كبيرة من الرسومات الهندسية ما إذا كانت الانحناءات تبدو قابلة للتطبيق. إذا كانت لديك متطلبات الانحناء، تحدث إلى فريقنا لمناقشة ما هو ممكن لتطبيقك.

‍

‍