Меню

Технология гибки труб в холодном состоянии



Технология и способы гибки труб

При производстве жестких металлоконструкций из цельной заготовки в качестве альтернативы сварке и резьбовому соединению все чаще применяется гибка труб.

Человечество начало применять трубу очень давно — ее прототипом были тростник и бамбук, из которых сооружались первые водоводы. Еще в древнем Риме научились изготавливать трубы из бронзы. Первые методы промышленного производства таких металлических изделий возникли в начале 19 века. В настоящее время выпускаются миллионы и миллионы тонн продукта, без которого не могут обойтись огромное количество отраслей хозяйственной деятельности человека.

При производстве жестких металлоконструкций из цельной заготовки в качестве альтернативы сварке и резьбовому соединению все чаще применяется гибка труб. Это объясняется целым рядом причин:

  • снижение материалоемкости, так как нет ввариваемых патрубков;
  • уменьшение трудоемкости при создании конструкций по сравнению со сварными и резьбовыми соединениями;
  • лучшие гидроаэродинамические показатели прохода;
  • отсутствие неблагоприятного воздействия на структуру металла по сравнению со сваркой;
  • преимущество в герметизации относительно резьбовых соединений;
  • лучший внешний вид конечного изделия.

Гнутье труб осуществляется различными методами. Применение той или иной технологии определяется следующими основными факторами:

  • материал изготовления;
  • толщина стенок;
  • профиль;
  • размер сечения (диаметр или высота профиля);
  • радиус сгиба;
  • необходимая точность гнутья;
  • допустимые пределы деформации гнутой конструкции;
  • качественные показатели прочности и долговечности в месте изгиба.

Горячая гибка труб

Гнутье труб с предварительным разогревом применяют в случаях, когда нет возможности применить трубогибочные устройства и приспособления для гиба холодным способом. Процесс гибки труб с предварительным разогревом весьма трудоемок и производится с наполнителем. В этом качестве используют сеяный речной песок без органических включений и слишком мелких фракций, которые при термическом воздействии могут спекаться и пригорать к стенкам. Песок не должен быть влажным, чтобы исключить возникновение высокого давления пара в трубе при ее нагреве.

Гибка стальных труб производится при температуре порядка 900 о С без пережога и с одним нагревом — иначе ухудшается качество продукции. Размер разогреваемого участка определяется сечением и радиусом гибки. По окончании процесса удаляют заглушки, извлекают песок, очищают и промывают полость трубы.

Холодная гибка труб

Строго говоря, гибка труб отрицательно влияет на характеристики их качества. Возникают заметные дефекты, основными из которых являются:

  • уменьшение толщины стенки на внешней стороне изгиба;
  • появление гофровых складок на внутренней стороне изгиба;
  • искажение формы прохода трубы — из круглой она превращается в овальную.

Особенно подвержены деформациям трубы из мягких металлов и с тонкими стенками. Поэтому гибка тонкостенных труб требует применения механического стабилизатора — им служит дорн.

Дорном называют специальный элемент оснастки, который в процессе гибки располагается в полости трубы по месту ее изгиба. Он предназначен для предотвращения деформаций стенок трубы в гибочном процессе. Дорн может быть жесткой или гибкой конструкции.

Жесткий дорн — это направляющий элемент, выполненный из твердого металла, с закругленным торцом с рабочей стороны. Его заправляют непосредственно в точку изгиба. Гибкий дорн также состоит из твердого стержня. На одном его краю находятся один или несколько изгибающихся сегментов, выполненных в виде шаров или полусфер особой формы.

Эти конструкции, находясь в месте изгиба, обеспечивают неизменность формы прохода. По завершении процесса дорн выталкивается из гибочной зоны, а шарики дополнительно калибруют внутреннюю поверхность. Использование гибкого дорна достаточно сложно. Для его применения в трубогибе должно быть устройство автоматического управления дорном.

Трубогибы с использованием дорна, в силу своей специфики, бывают только стационарными. Они производятся для работы как в полуавтоматическом, так и в полностью автоматическом режиме. Работа высокопроизводительных дорогостоящих трубогибов контролируется системой ЧПУ, которая отслеживает все текущие параметры технологического процесса.

Переносные трубогибы

    Трубогибы рычажные. За счет большого плеча возможно совершать необходимые действия исключительно мышечным усилием человека. В изделиях из пластичного металла, включая нержавеющую сталь сечением до 3/4 дюйма, они позволяют делать загиб до 180 о .

  • Трубогибы арбалетного типа. Изделие размещают на двух опорных точках,
    вращающихся вокруг собственных осей. Гибочный башмак, соединенный с перемещающимся штоком, прилагает усилие к той части трубы, которая расположена между опорами. Такие легко переносимые трубогибы способны согнуть трубу из нержавейки диаметром до 100 мм на угол до 90 о . Шток, создающий давление, может быть выполнен как:
    • механический винтовой;
    • гидравлический с ручным приводом;
    • гидравлический с электроприводом.
    1. Электрические трубогибы. В них гибка труб производится на сменных гибочных сегментах различного радиуса. Здесь с помощью поворотной оправки заготовку загибают под определенным углом.

    Положительные свойства этого инструмента:

    • универсальность, которую обеспечивает сменный набор сегментов и поворотных оправок для разных сечений труб;
    • угол изгиба до 180 о ;
    • автоматическая работа без дополнительных действий;
    • плавное изменение скорости, присутствие обратного хода;
    • фактическое отсутствие деформации изгиба, благодаря безукоризненному согласованию всех элементов оснастки и необходимой динамики подачи;
    • простота использования, легкая замена насадок;
    • высокая производительность;
    • компактность и малый вес, благодаря большой приведенной мощности привода.
    Читайте также:  Поворотный сварной шов трубы

    При отсутствии электросети такие трубогибы обеспечиваются приводом, работающим от встроенного аккумулятора.

    Станочная гибка труб

    Гибка профиля из металла не представляет для такого станка никакой проблемы, так же как и гибка профильной трубы. Универсальность оборудования данного типа обусловлена тем, что вальцовка по сути — это деформация материала по некоторому направлению. Этот метод можно отнести к самому общему виду гибки металла. Изгиб профильной трубы обеспечивается установкой необходимой формы (калибра) роликов или валков.

    К достоинствам такого станка следует отнести возможность получения гнутого профиля большой длины — более 5 метров, что бывает часто необходимо в строительстве. Кроме того, заготовку можно гнуть на угол до 360 градусов — на полный круг. Гибку труб большого диаметра производят на электрических станках со следующим принципом изгиба: сначала один конец заготовки устанавливается в специальный захват, а затем наматывается на колодку нужного радиуса.

    Такие станки позволяют реализовать точный угол загиба (до одного градуса). Это обеспечивается либо простым механическим путем, либо заданием параметров в цифре с контролем всего процесса на мониторе на высокоавтоматизированных комплексах. Станки используются только в заводских условиях.

    Источник

    Гибка труб в холодном состоянии

    При гибке труб необходимо соблюдать следующие условия:
    не допускать вмятин и уменьшения внутреннего диаметра труб;
    трубы должны иметь плавные изгибы по определенному радиусу и в местах изгиба круглую форму;
    следить, чтобы толщина стенки и диаметр соответствовали радиусу изгиба;
    трубы перед гибкой отжигать.

    Трубы небольших диаметров (до 40 мм) с большими радиусами кривизны можно гнуть в холодном состоянии, применяя простые ручные приспособления с неподвижной оправкой (рис. 156). Гибочная оправка 4 крепится к верстаку 1 с двух сторон скобами 2. Трубу для гибки вставляют между гибочной оправкой и хомутиком 3, нажимают руками и гнут ее по желобообразному углублению гибочной оправки.


    Рис. 156. Гибка трубы в холодном состоянии на ручном приспособлении с неподвижной оправкой

    Приспособление для гибки труб диаметром до 20 мм в холодном состоянии (рис. 157) состоит из плиты 4, гибочного ролика 3, нажимного ролика 7, рукоятки 6. упора 2, зажимного устройства 5. Приспособление крепится в слесарных тисках 1. При повороте рукоятки подвижной ролик давит на трубу и огибает ее по гибочному ролику до тех пор, пока ее конец не упрется в упор, после чего труба изгибается на участке, находящемся между гибочным роликом и упором, в результате получается труба с двумя изгибами.


    Рис. 157. Ручное приспособление для гибки труб диаметром до 20 мм в холодном состоянии

    Трубы диаметром от 10 до 24 мм с толщиной стенок от 1 до 1,5 мм гнут также на ручном трубогибочном станке (рис. 158), который состоит из корпуса 2, основной гибочной оправки 9, гибочных прижимных оправок 7 и 8, прижимов 3 и 6, рукояток 4 и 5 перемещения прижимов, рукоятки 1 вращения основной гибочной оправки. Основную гибочную оправку 9 и гибочные прижимные оправки 7 и 8 изготовляют с профилем, соответствующим профилю изгибаемой трубы, или с корректированным профилем в целях получения наименьшей деформации поперечного сечения трубы. В трубу вставляют оправку с пальцем (дорном), после чего закладывают ее между основной гибочной оправкой и гибочными прижимными оправками. Вращением рукояток 4 и 5 трубу закрепляют перед гибкой. При гибке трубы рукоятку основной гибочной оправки вращают плавно, без рывков. Наружный диаметр дорна должен быть равным внутреннему диаметру трубы; перед работой дорн смазывают машинным маслом; находясь все время в месте изгиба, он предохраняет трубу от овальности и складок.


    Рис. 158. Ручной трубогибочный станок для гибки труб диаметром от 10 до 24 мм

    На трубогибочном ручном станке (рис. 159, а) гнут трубы диаметром до 50 мм с толщиной стенок 1 — 1,5 мм. На станине 1 укреплены упор 2 цилиндрической оправки, цилиндрическая оправка с пальцем 3, прижимная оправка 4, гибочный ролик. 5. Вращение гибочного ролика осуществляется рукояткой 6. Перед гибкой трубу надевают на цилиндрическую оправку с пальцем (дорном) и помещают ее между прижимом и гибочным роликом. В процессе гибки трубы рукоятку вращают плавно и без рывков. В механических трубогибочных станках вместо цилиндрического дорна часто применяют цилиндрические оправки с одним или тремя шариками (рис. 159, б, б). При изгибе шарик все время остается в месте изгиба (рис. 159, г), препятствуя образованию складок на трубе.


    Рис. 159. Работа на трубогибочном станке, позволяющем гнуть трубы диаметром до 50 мм при использовании оправок: а — момент гибки, б — оправка с одним шариком, в — оправка с тремя шариками, г — положение шарика в момент гибки

    Читайте также:  Труба тип 3 страна

    Гибку труб в кольцо осуществляют на трехроликовых гибочных станках. На рис. 160 изображен момент гибки на трехроликовом станке в кольцо труб диаметром до 25 мм без наполнителя. Для гибки предварительно производят наладку станка. Наладка верхнего ролика 5 относительно двух нижних роликов 1 и 2 осуществляется вращением рукоятки 4. При вращении рукоятки по часовой стрелке верхний ролик опускается вниз, при вращении против часовой стрелки поднимается вверх. Прижимы 3 и 6 устанавливают так, чтобы они свободно скользили по трубе, не давая ей изогнуться во время гибки. Поверхность роликов должна быть чисто полированной.


    Рис. 160. Гибка трубы в кольцо на трехроликовом гибочном станке

    Трубу снаружи смазывают машинным маслом, что облегчает процесс гибки.

    Трубу в кольцо изгибают на трехроликовом станке в несколько переходов. После каждого перехода трубе придается форма, все более приближающаяся к форме кольца.

    Источник

    Гибка труб: «холодный» и «горячий» способы

    Гибка труб своими руками допустима лишь в разовых случаях. Если процесс сборки металлоконструкции или трубопровода предполагает использование большого количества «гнутых» труб, то процесс деформации изделий лучше всего проводить на особых станках – трубогибах.

    Впрочем, в данной статье мы рассмотрим оба варианта деформации труб, примеряя каждый способ к изделиям разной формы и диаметра.

    Гибка труб стальных или пластиковых: способы реализации процесса

    По большому счету, существует всего два способа деформации трубного проката:

    • холодная гибка труб
    • деформация разогретых изделий

    Первый способ – «холодная» гибка – возможен только в том случае, если деформируемая труба изготавливается из достаточно пластичного материала, способного менять свою форму под влиянием внешних сил.

    Поэтому «холодную» гибку, как правило, практикуют при деформации относительно небольших металлических труб (за исключением труб из чугуна).

    Правда, гибка труб из нержавеющей стали (или любых других труб с повышенной кольцевой жесткостью) вынуждает нас задействовать в этом процессе особые станки – трубогибы. Поскольку собственными силами мы можем согнуть только очень пластичные трубы из меди или алюминия.

    Впрочем, «мягкие» пластиковые трубы такому способу гибки не поддаются даже на трубогибах. Ведь, несмотря на декларируемую мягкость, пластиковые трубы либо не обладают достаточной пластичностью для такого способа деформации, либо у них нет кольцевой жесткости, достаточной для удержания изделия в согнутом состоянии (полиэтиленовые изделия без армирующего каркаса).

    Исключение можно сделать только для комбинированных материалов на основе полиэтилена — гибку металлопластиковых труб выполняют только «холодным» способом. Внутри такой трубы находится армирующий пояс из алюминия – в процессе деформации гнут именно его и форму после гибки удерживает именно он.

    Горячая гибка – возможна практически в любом случае. Ведь в разогретом состоянии пластичность любого материала повышается на порядок. Например, высокотемпературная гибка стальных труб (или изделий из любого другого металла) осуществляется очень просто: трубу просто нагревают в месте деформации и сгибают руками. То есть станки или механические трубогибы, в этом случае, нам уже не понадобятся.

    С пластиком, в данном случае, опять возникают проблемы. Горячая деформация невозможна в принципе – полимерные трубы теряют свою кольцевую жесткость при нагреве выше 250 градусов Цельсия. То есть, в процессе горячей деформации такая труба просто растечется по поверхности.

    Ну, а теперь, когда мы познакомились со способами деформации, давайте перейдем от теории к практике и разберем, как гнуть трубы «холодным» и «горячим» способом.

    Холодная гибка – основные этапы технологического процесса

    Используя холодную гибку, трубы можно согнуть практически под любым углом. Но сделать это можно всего двумя способами: вручную и с помощью специальных механизмов. Причем и сами механизмы могут использовать либо электрическую или иную энергию, либо энергию мускульной силы оператора.

    К основным способам ручной деформации относятся следующие варианты:

    • наматывание изделия на шаблон
    • деформация изделия на опорах

    Причем первый способ допустим только в том случае, если материал трубы будет достаточно пластичным. Ну а второй способ можно использовать и для более жестких труб.

    Первый вариант – наматывание на шаблон – реализуется следующим способом. На первом этапе процесса гибки трубу нужно заполнить каким-либо сыпучим веществом. Поэтому в изделие засыпают песок (можно соль) или заливают воду, которую охлаждают до состояния льда. Сыпучее вещество не позволит измениться профилю трубы.

    Далее мы берем калибр – округлую и твердую поверхность – и гнем трубу, наматывая изделия вокруг калибра. Само изделие, при этом, удерживается за края мерного отрезка, а гнется только середина.

    Читайте также:  Прогорает ли нержавеющая труба для дымохода

    По такой методике осуществляется гибка труб из дюраля или латуни, или иного материала с достаточно высокой пластичностью. Сам изгиб получается относительно ровным, но такая технология сопровождается большими объемами отходов. Ведь даже гибка медных труб – очень пластичных изделий – требует достаточно большого рычага. Следовательно, согнув участок в середине мерного отрезка, мы будем вынуждены избавиться от «рукоятей» — концов, за которые держались в процессе загиба.

    Второй вариант – деформация на опорах – реализуется следующим способом:

    • Сгибаемое изделие устанавливают на две точечные опоры. Центр трубы, при этом, находится над пустотой.
    • Далее мы наносим удары в центральную точку, равноудаленную от двух опор. И под влиянием этих ударов труба немного сгибается. Причем саму трубу можно немного сдвигать, перенося центральную точку на пока еще недеформированный участок.

    Подобная технология гибки труб грешит неаккуратностью – с внешней стороны изделия несут на себе следы ударов, а их поперечное сечение отклоняется от первоначального профиля. Кроме того, «лишний» металл соберется в складку на внутренней поверхности загиба. Поэтому холодная гибка на двух опорах – это не наш метод.

    Правда, используя различные ручные приспособления для гибки труб, мы можем исправить эту ситуацию. Для этого нам нужны: ножовка по металлу, линейка и сварочный аппарат. Линейкой мы отмеряет несколько точек на трубе (в месте загиба изделия), ножовкой делаем надрезы в теле трубы. А сварочным аппаратом завариваем швы после завершения деформации на опорах. И никакого деформирования тела или профиля изделия – лишний металл мы уже удалили, сделав надрезы ножовкой.

    Впрочем, несмотря на все наши ухищрения, ручная деформация уступает, по всем параметрам такому способу, как механическая гибка труб в стационарных условиях.

    Основные способы механической гибки труб

    Вся механическая гибка основана всего на двух способах:

    • Обкатке трубы
    • Гидравлической деформации трубы

    Причем для реализации этих технологий используют как электрифицированные, так и ручные станки для гибки труб. Последние используют в качестве источника деформирующего усилия мускульную силу оператора, приложенную к рычагу или струбцине.

    Электрифицированная и ручная гибка труб методом обкатки осуществляется следующим способом:

    • изделие устанавливается на подающие вальцы станка
    • Деформирующий валец подводится к поверхности трубы и упирается в нее с нужным усилием.
    • Оператор включает мотор или начинает вращать барабан подающего механизма с помощью особой рукояти.
    • Геометрические параметры процесса регулируют в ходе обкатки, поджимая деформирующий валец. Ведь чем большее усилие на этом вальце, тем больше радиус загиба трубы.

    В итоге, такая, почти самостоятельная гибка труб – ведь большинство станков работают именно на ручном приводе – позволяет согнуть под нужным радиусом значительные партии заготовок. Причем качество гибки оказывается существенно выше любого, по-настоящему, ручного варианта. Да и сам процесс деформации происходит быстрее. Однако обработка круглых труб, а равно и гибка труб большого диаметра, на вальцевых трубогибах невозможна. Для этих целей лучше использовать либо прессы, либо специальные станки для гидравлического деформирования труб.

    Последний способ основан на деформации изделия, заполненного жидкой средой (водой или маслом), проводимой в контакте со специальным калибром. По сути, этот процесс повторяет ручную гибку методом наматывания, только результаты этого процесса выглядят более впечатляющее. Кроме того, гидравлическое деформирование дает возможность не только согнуть трубу, но и изменить диаметр сечения изделия.

    Горячая гибка – как это делается ?

    Горячее деформирование дает возможность согнуть самые жесткие трубы. Причем, как и в случае с холодной гибкой, горячий вариант можно реализовать с помощью всего двух технологических процессов: ручного и механического деформирования.

    Горячая ручная гибка

    Горячая гибка вручную выполняется теми же способами, что и холодная ручная гибка. То есть мы практикуем те же методы: наматывание на калибр и деформацию на опорах. Только перед подачей изделия на калибр или на опоры его нагревают.

    Причем оборудование для гибки труб вручную горячим способом нужно почти точно такое же, что и при холодной деформации. Только в процессе «горячей» обработки задействуют еще и паяльную лампу или резак, которыми прогревается место деформации.

    Поэтому воду в процессе горячей гибки в качестве наполнителя не используют.

    Механическая горячая гибка

    Этот способ практикуется при обработке изделий на вальцевых трубогибах. Причем используемые в ходе гибки инструменты – абсолютно идентичны аналогам, используемым в процессе холодной деформации. Отличие между горячим и холодным процессом только одно – в случае горячей гибки трубу нагревают перед подачей в трубогиб. Такой ход позволяет получить результат без особых хлопот: ведь на деформирующие вальцы, в данном случае, нужно подавать меньшее деформирующее усилие.

    Источник