롤링 파이프 벤딩 머신: 기술, 적용, 이점

롤링 파이프 벤딩 머신이란?

롤링 파이프 벤딩 머신은 파이프와 튜브를 일련의 설계된 롤러를 통해 강제로 통과시키며 압력을 가해 강철 부품에 독특한 프로파일을 형성하도록 설계되었습니다. 금속 성형 및 벤딩 방법 중 롤링 파이프 벤딩은 파이프 같은 긴 스트립과 기타 완만한 대곡률 벤딩 용도에 매우 적합합니다. 롤링 파이프 벤딩 머신은 단면에서 제품 변형이 매우 적습니다.

롤링 파이프 벤딩 머신(파이프 롤 벤더 또는 롤러 파이프 벤딩 머신이라고도 함)은 봉재와 판금 모두 가공할 수 있습니다. 봉재를 다룰 때 소재는 일반적으로 직사각형 외의 다른 형상도 가능한 균일한 단면을 가지며 오버행 클리프 특징이 없습니다. 압출 후 봉재가 형성되면 형상과 프로파일을 이 롤링 파이프 벤딩 머신을 통해 추가로 맞춤화할 수 있습니다. 롤링 파이프 벤딩 머신은 거의 무제한 크기의 파이프를 쉽게 제작 및 수리할 수 있게 합니다. 제자리에서 강철 파이프나 튜브를 롤링하면 중량 부품을 최고의 효율과 접근성으로 성형할 수 있습니다.

롤링 파이프 벤딩 머신의 구조

롤링 파이프 벤딩 머신은 일반적으로 금속 봉을 원호 형태로 벤딩하기 위해 특별히 설계된 3개의 롤러를 장착하므로 3-롤 벤딩 머신이라고도 불립니다. 롤러는 표준 수평 간격으로 장착된 평행 축에서 자유롭게 회전합니다. 판금 벤딩용 롤 벤딩 머신과 유사하게, 롤링 파이프 벤딩 머신은 대곡률 벤딩이 필요한 용도에 더 적합합니다.

세 개의 특수 롤러 중 두 개의 하부 롤러(엔드 롤러라고도 함)는 일반적으로 고정되어 있습니다. 위치가 고정되어 있어 두 하부 롤러는 정회전 또는 역회전을 실현하여 롤 벤더 머신에서 강철 파이프의 하부 부분을 받칩니다. 소재 하부를 지지하는 이 롤러들은 매칭 컨투어(matching contour)를 가집니다.

하부 롤러의 역형상은 단면 형상을 유지하고 제품 외관과 품질에 영향을 주는 과도한 변형을 방지합니다. 반면 상부 롤러는 수직으로 위아래 이동하여 높이를 조절할 수 있습니다. 상부 롤러는 소재 상부 부분을 누릅니다. 이 롤러도 파이프에 압착될 때 매칭 컨투어를 가집니다.

이 배열로 세 롤러 간의 왕복 운동이 파이프를 점차 벤딩하여 독특한 프로파일을 얻습니다. 롤링 파이프 벤딩 머신은 파이프 코일과 대곡률의 긴 벤딩 용도에 이상적입니다. 점진적 성형 공정으로 단면 변형이 적어 고품질의 완만한 벤딩을 제공합니다.

롤 벤딩 공정에서의 소성 및 탄성 변형

롤링(롤 벤딩)은 소재를 롤러 사이로 통과시켜 기계적 특성을 부여하거나 두께를 줄이거나 균일하게 만드는 금속의 고전적 성형 방법입니다. 나사 배열로 봉재를 롤러에 성형하면 파이프는 소성 변형과 탄성 변형을 겪습니다. 롤링 파이프 벤딩 머신에서 롤 벤딩 공정 중 롤러 사이의 파이프 부분은 3차 다항식 형태를 취하며 점차 원호가 됩니다.

롤러가 회전하며 파이프를 이동시키면, 새로운 위치에서 파이프는 인접 영역의 소재 조건에 영향을 받는 3차 다항식 형태를 취합니다. 롤러에 가해지는 힘은 봉재 끝단에 도달할수록 점차 증가하며, 파이프 형상은 원호에 더 가깝게 이상적으로 변합니다.

여러 종류의 롤 벤딩 머신과 용도에서 성형 공정 전반에 걸쳐 소성 변형이 유지됩니다. 반면 탄성 변형은 소재 일부가 롤러 영역을 벗어나면 역전됩니다. 탄성 변형으로 인한 스프링백(spring back)은 원하는 반경을 얻기 위해 롤 조절 시 인지하고 보상해야 합니다.

스프링백 수준은 연성에 대한 금속 유형의 역강성(inverse stiffness)에 따라 달라집니다. 예를 들어 알루미늄 합금을 롤 벤딩할 때, 강철 봉재보다 연성과 탄성 순응성이 훨씬 큽니다. 그 결과 알루미늄 부품이 강철 봉재보다 원호 형태로 성형하기에 더 적합합니다.

현대 파이프 벤딩 공정의 종류

시장에는 CNC 롤링 파이프 벤딩 머신 같은 더 많은 자동 파이프 벤딩 머신이 등장하여 신뢰성 있고 깨끗하며 효율적인 파이프 벤딩 생산을 제공합니다. 롤 벤더 머신 외에도 파이프나 튜브를 자동으로 영구적으로 맞춤 형상으로 성형하는 많은 파이프 벤딩 기술이 있습니다. 현대 파이프 벤딩 방법은 '폼 바운드 벤딩' 또는 '프리폼 벤딩'으로 분류됩니다.

프레스 벤딩과 로터리 드로 벤딩을 포함하는 폼 바운드 타입에서는 파이프가 일련의 고유한 다이에 의해 성형됩니다. 직선 파이프나 튜브를 단일 또는 다중 벤딩을 수행하는 벤딩 머신으로 가공하여 더 복잡한 형상을 만듭니다. 이러한 벤딩 방식은 일반적으로 다양한 연성 금속 파이프에 적용 가능합니다.

프리폼 벤딩(이 글의 초점인 3-롤 벤딩 포함)은 일반적으로 제품을 키네마틱하게 성형합니다. 따라서 벤딩 프로파일은 파이프 벤딩 머신에 사용된 툴 형상에 의존하지 않습니다. 강철 파이프의 허용 반경도 더 큽니다.