Способы гибки стальных труб

Способы гибки стальных труб

§ 29. Гибка труб

Трубы изгибают по дуге различного радиуса или другой кривой под различными углами и в различных плоскостях. Гнутые трубы широко применяют для изготовления бензиновых, масляных, воздушных трубопроводов в автомобилях, тракторах, самолетах, металлорежущих станках и других машинах.

Трубы гнут ручным и механизированным способами; в горячем и холодном состоянии; с наполнителями и без наполнителей. Способ гибки зависит от диаметра трубы, величины угла загиба и материала труб.

Рис. 102. Гибка трубы в горячем состоянии: а — по шаблону, б-в трубном прижиме

Гибка труб в горячем состоянии применяется при диаметре более 100 мм. При горячей гибке с наполнителем трубу отжигают, размечают, а затем один конец закрывают деревянной или металлической пробкой. Для предупреждения смятия, выпучивания и появления трещин при гибке трубу наполняют мелким сухим, просеянным через сито с ячейками около 2 мм песком, так как наличие крупных камешков может привести к продавливанию стенки трубы, а слишком мелкий песок для гибки труб непригоден, так как при высокой температуре спекается и пригорает к стенкам трубы.

Для механизации наполнения (набивки) труб песком применяют молотковые или вибрационные установки. Если установок нет, трубу наполняют песком через воронку, а уплотняют обстукиванием трубы молотком; удары молотка наносят снизу вверх при одновременном ее повертывании до тех пор, пока при ударе по трубе не будет слышаться глухой звук.

После заполнения песком второй конец трубы забивают деревянной пробкой, у которой должны быть отверстия или канавки для выхода газов, образующихся при нагреве (рис. 102,а).

Диаметры пробок (заглушек) зависят от величины внутреннего диаметра трубы. Для труб малых диаметров заглушки делают из глины, резины или твердых пород дерева в виде конусной пробки длиной, равной 1,5 — 2 диаметрам трубы, с конусностью 1:10. Для труб больших диаметров заглушки изготовляют из металла.

Желательно, чтобы забиваемые в концы труб пробки несколько выступали из них, что облегчает удаление пробок.

Для каждой трубы в зависимости от ее диаметра и материала должен быть установлен минимально допустимый радиус изгиба. Радиус закругления при гибке труб берется не меньше трех диаметров трубы, а длина нагреваемой части зависит от угла изгиба и диаметра трубы. Если трубу изгибают под углом 90°, то нагревают участок, равный шести диаметрам трубы; если гнут под углом 60°, то нагревают участок, равный четырем диаметрам трубы; если под углом 45° — трем диамертам и т. д.

Длина нагреваемого участка трубы определяется по формуле (в мм)

где L — длина нагреваемого участка, мм; а — угол изгиба трубы, град; d — наружный диаметр трубы, мм; 15 — постоянный коэффициент (90:6 = 15; 60:4 = 15; 45:3 = 15).

Участок изгиба на трубе размечают мелом. Выполняется эта операция по заранее заготовленным шаблонам. В процессе гибки трубу проверяют по месту или по изготовленному из проволоки шаблону.

При гибке труб в горячем состоянии работают в рукавицах.

Трубы нагревают паяльными лампами в горнах или пламенем газовых горелок до вишнево-красного цвета на длине, равной шести диаметрам. Топливом в горнах может быть древесный уголь и дрова. Лучшим топливом является древесный уголь, который не содержит вредных примесей и дает более равномерный нагрев.

В случае перегрева трубу до гибки охлаждают до вишнево-красного цвета. Трубы рекомендуется гнуть с одного нагрева, так как повторный нагрев ухудшает качество металла.

При нагреве обращают особое внимание на прогрев песка. Нельзя допускать излишнего перегрева отдельных участков; в случае перегрева трубу охлаждают водой. От достаточно нагретой части трубы отскакивает окалина.

По окончании гибки выколачивают или выжигают пробки и высыпают песок. Плохое, неплотное заполнение трубы, недостаточный или неравномерный прогрев перед гибкой приводит к образованию складок или разрыву. Изгиб проверяют шаблоном.

При гибке в трубном прижиме в горячем состоянии стальную трубу вставляют в трубный прижим, между угловой выемкой основания и сухарем с уступами, и вращением рукоятки зажимают. При гибке сварных труб шов располагают снаружи, а не внутри изгиба, иначе труба может разойтись по шву. На конец изгибаемой трубы надевают отрезок трубы большего диаметра так, чтобы конец немного не доходил до места изгиба, затем обхватывают трубу двумя руками, с большим усилием отводят ее в направлении изгиба (рис. 102,6).

Рис. 103. Гибка трубы в холодно м состоянии: а — на штырях, б — в неподвижной оправке

Гибка труб в холодном состоянии выполняется при помощи различных приспособлений. Простейшим приспособлением для гибки труб диаметром 10 — 15 мм в свободном состоянии является плита с отверстиями, в которой в соответствующих местах устанавливаются штыри (рис. 103,а), служащие упорами при гибке.

Трубы небольших диаметров (до 40 мм) с большими радиусами кривизны гнут в холодном состоянии, применяя простые ручные приспособления с неподвижной оправкой (рис. 103,6). Гибочная оправка 4 крепится к верстаку 7 с двух сторон скобками 2. Трубу для гибки вставляют между гибочной оправкой и хомутиком 3, нажимают руками и гнут ее по желобо-образному углублению гибочной оправки.

Трубы диаметром до 20 мм изгибают в приспособлении (рис. 104). Приспособление крепится к верстаку при помощи ступицы и плиты 7. На одной оси ступицы и плиты находится неподвижный ролик-шаблон 6 с хомутиком 7. Подвижный ролик 2 закреплен в скобе 4 с рукояткой 3. Трубу 5 для изгиба вставляют между роликами так, чтобы конец ее вошел в хомутик 7. Затем рукояткой 3 повертывают скобу 4 с подвижным роликом 2 вокруг неподвижного ролика-шаблона 6 до тех пор, пока труба не изогнется на требуемый угол.

Гибка медных и латунных труб. Подлежащие гибке в холодном состоянии медные или латунные трубы заполняют расплавленной канифолью, или расплавленным стеарином (парафином), или свинцом. Порядок гибки аналогичен описанному ранее. Канифоль после гибки выплавляют начиная с концов трубы, так как нагрев середины трубы, наполненной канифолью, разрывает трубу.

Медные трубы, подлежащие гибке в холодном состоянии, отжигают при 600 -700°С и охлаждают в воде. Наполнитель при гибке медных труб в холодном состоянии — канифоль, а в нагретом — песок.

Рис. 104. Гибка трубы в холодном состоянии в приспособлении: 1 — плита, 2 — подвижный ролик, 3 — рукоятка, 4 — скоба, 5 — труба,

Рис. 105. Гибка трубы в кольцо: 1,2 — нижние ролики, 3,6 — прижими, 4 — рукоятка, 5 — верхний ролик

Латунные трубы, подлежащие гибке в холодном состоянии, предварительно отжигают при 600 — 700°С и охлаждают на воздухе. Наполнители те же, что и при гибке медных труб.

Дюралюминиевые трубы перед гибкой отжигают при 350 -400°С и охлаждают на воздухе.

Механизация гибки труб. При массовом изготовлении деталей из труб небольших диаметров применяют ручные трубогибочные приспособления и рычажные трубогибы, а для гибки труб больших диаметров (до 350 мм) — специальные трубогибочные станки и прессы.

Гибку труб в кольцо производят на трехроликовом гибочном станке. На рис. 105 показан момент гибки в кольцо трубы диаметром до 25 мм без наполнителя.

Перед гибкой налаживают станок — регулируют положение верхнего ролика 5 относительно двух нижних роликов 7 и 2 вращением рукоятки 4. При вращении рукоятки по часовой стрелке верхний ролик опускается вниз, и наоборот, при вращении против часовой стрелки — идет вверх.

Широко используются новые способы гибки труб — гибка с растяжением заготовки и гибка с нагревом токами высокой частоты. Первый способ заключается в том, что заготовку подвергают совместному действию растягивающих (превышающих предел текучести металла) и изгибающих усилий. Этот процесс осуществляется на гибочно-растяжных машинах с поворотным столом. Гнутые этим способом детали имеют высокую прочность и меньшую массу. Такой способ применяют при изготовлении труб для самолетов, автомашин, морских судов и др.

При гибке труб с нагревом токами высокой частоты нагрев, гибка и охлаждение происходят непрерывно и последовательно в специальной высококачественной установке типа трубогибочных станков. Установка допускает гибку труб диаметром от 95 до 300 мм. Она состоит из двух частей: механической и электрической; механическая часть представляет собой станок для гибки труб, а электрическая состоит из электрооборудования и высокочастотной установки. Указанный способ имеет ряд преимуществ: обеспечивается меньшая овальность в месте изгиба трубы, высокая производительность (в 4 -5 раз выше других способов), процесс механизирован.

Правильно изогнутыми считаются трубы, не имеющие вмятин, выпучин и складок.

При гибке труб необходимо соблюдать следующие условия:

тщательно следить за равномерностью вытягивания внешней стенки и посадки внутренней стенки трубы; учитывать, что внешняя стенка трубы легче вытягивается, чем происходит посадка внутренней стенки трубы;

трубу гнут плавно, без рывков; появившиеся складки правят молотком. Для предупреждения складок трубу сначала гнут несколько больше, чем следует по шаблону, а затем отгибают в соответствии с шаблоном;

во избежание разрыва нельзя гнуть трубу и выправлять складки, если труба охладилась до светло-вишневого цвета (800°С). Поэтому трубы больших диаметров гнут с многократным нагревом;

после проверки трубы шаблоном удаляют пробки, высыпают песок и обрезают концы по шаблону, затем очищают и промывают трубу внутри.

Развальцовка (вальцевание) труб заключается в расширении (раскатывании) концов 4 труб изнутри специальным инструментом (вальцовкой). Для этого инструмент (рис. 106) зажимают в слесарных тисках. Трубу вставляют в соответствующее по диаметру отверстие 3 (каленая втулка), а затем ударами молотка по оправке 7 развальцовывают конец 4 трубы до необходимых размеров. Концы труб диаметром больше 18 мм развальцовывают при помощи специальной вальцовки (рис. 107), которая состоит из стального стержня 5, на одном конце стержня имеется конус 7, а на другом — квадратная головка 6. Стержень 5 помещен в корпус 3, внутри которого размещены ролики 2, имеющие небольшую конусность.

Рис. 106. Развальцовывание трубы в слесарных тисках: 1 — оправка, 2 — инструмент (вальцовка), 3 — каленая втулка, 4 — конец трубы

Рис. 107. Специальная вальцовка: 1 — конус, 2 — ролики, 3 — корпус, 4 — гайка, 5 — стержень, 6 — головка

Рис. 108. Схема развальцовывания: 1 — конец трубы, 2 — фланец, 3,4 — ролики, 5 — канавки, 6 — труба до вальцевания, 7 — труба после вальцевания

Процесс развальцовывания состоит в том, что на конец трубы 7 (рис. 108) надевают фланец 2 с выточенными в его отверстии канавками 5, затем в трубу вставляют вальцовку с роликами и вращают. При вращении вальцовка роликами 3, 4 раскатывает трубу, вдавливая металл трубы в канавки 5 фланца до тех пор, пока они не заполнятся до отказа. Если вращение вальцовки становится свободным, подтягивают гайку 4 (см. рис. 107), углубляя тем самым конус в трубу.

Наиболее производительным является вальцевание на специальных вальцовочных машинах и различных механизмах.

Виды и причины брака при гибке. При гибке металла брак чаще всего проявляется в косых загибах и механических повреждениях обработанной поверхности как результат неправильной разметки или закрепления деталей в тисках выше или ниже разметочной линии, а также неправильного нанесения ударов.

Безопасность труда при гибке. В целях обеспечения безопасности заготовки укрепляют в тисках или других приспособлениях прочно, работают только на исправном оборудовании.

Перед началом работы на гибочных станках знакомятся с инструкцией; работу выполняют осторожно, чтобы не повредить пальцы рук. Работают в рукавицах и застегнутых халатах.

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.

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. roksa . 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