Dlaczego promień zgięcia osłony grzejnika ze stali nierdzewnej 316 zmniejsza się nieliniowo wraz ze wzrostem grubości ścianki poniżej 1,2 milimetra?

Dla inżyniera produkcji projektującego elektryczne grzałki zanurzeniowe-o niestandardowym kształcie minimalny promień zgięcia jest często czynnikiem decydującym o tym, czy grzałka zmieści się w dyszy naczynia, czy też będzie musiała zostać zaprojektowana w zupełnie innej konfiguracji. Pomysł, że większe ściany pozwalają na ciaśniejsze zagięcia, jest błędny w przypadku osłon ze stali nierdzewnej 316. W rzeczywistości, gdy grubość ścianki zmniejsza się poniżej 1,2 mm, możliwy promień zgięcia drastycznie maleje, choć nie liniowo. W tym artykule określono ilościowo związek grubości ścianki osłony z minimalnym promieniem zgięcia, aby zapewnić rozsądne ograniczenia operacji formowania bez pękania lub nadmiernego pocieniania ścian.

Mechanika zginania rur w cienkościennych-osłonach 316
Kiedy rura jest zginana, siła rozciągająca przykładana jest do promienia zewnętrznego, a siła ściskająca do promienia wewnętrznego. Przy danym promieniu zgięcia cieńsze ścianki są mniej podatne na wyboczenie po stronie ściskania, ponieważ stosunek grubości ścianki do--średnicy i współczynnik t/D decyduje o stabilności. W rzeczywistości mniejszy stosunek t/D w pewnym stopniu sprzyja zginaniu. Dla osłon 316 o średnicach zewnętrznych w zakresie od 8 do 12 mm przejście krytyczne następuje przy grubości ścianki około 1,2 mm. Przy wskaźnikach t/D powyżej 0,12, co oznacza grubość ścianek powyżej 1,2 mm, gięcie staje się coraz trudniejsze. Powodem jest to, że gruba ściana nie chce się odkształcać plastycznie i dlatego wymaga większych sił. To z kolei prowadzi do większej sprężystości i większego niebezpieczeństwa pęknięcia po stronie naprężenia. Dla t/D mniejszego niż 1,2 mm stosunek ten wynosi poniżej 0,10, a osłona staje się coraz bardziej odkształcalna. Dla grubości ścianki 1,0 mm minimalny promień zgięcia wynosi 2,5 średnicy zewnętrznej. Minimalny promień zgięcia wynosi 2,0-krotność średnicy zewnętrznej wynoszącej 0,8 mm. Na hali produkcyjnej o grubości 0,7 mm można uzyskać promienie zgięcia rzędu 1,5 x średnica zewnętrzna przy użyciu odpowiedniego oprzyrządowania i wewnętrznego wsparcia trzpienia.

Praktyczne ograniczenia promienia zgięcia dla typowych grubości ścian
W przypadku normalnej osłony o średnicy zewnętrznej 316 o średnicy 10 mm poniższe minimalne promienie linii środkowej zgięcia obowiązują w przypadku gięcia produkcyjnego bez wewnętrznego podparcia trzpienia. Dla grubości ścianki 0,8 mm minimalny promień gięcia wynosi 20 mm (2× OD) Grubość ścianki 1,0 mm, min. promień 25 mm (2,5″ OD). Minimalny promień 35 mm (3,5× OD) dla grubości ściany 1,2 mm Minimalny promień dla grubości ściany 1,5 mm wynosi 50 mm (5 x OD). Pękanie ścian zewnętrznych może wystąpić przy pocienieniu ścianki o 10% podczas zginania poniżej promienia 80 mm (8x OD) dla grubości ściany 2,0 mm. Wartości te dotyczą jednego zagięcia wyżarzonej rury 316. Nawet jeśli grubość ścianki jest niewielka, kilka zagięć znajdujących się blisko siebie wymaga większych promieni. Inżynierowie określający gięte grzejniki nie powinni zakładać, że konwencjonalne minimalne promienie zgięcia mają zastosowanie do wszystkich producentów. Powinni zapytać o minimalny promień gięcia dla wybranej przez siebie grubości ściany. Nawet jeśli osłona pęknie w wyniku nadmiernego zgięcia, koszt jest znacznie większy niż zmiana kształtu grzejnika lub zwiększenie dostępnej przestrzeni.