Технология радиусной гибки труб

Мы рассмотрим способы и оборудование для гибки профильных и круглых труб по радиусу. Расскажем, как определяется минимальный радиус гибки.

Трубы имеют широкое применение практически во всех сферах производственной деятельности. Одним из основополагающих процессов, сопутствующих проведению монтажных работ по устройству различных трубопроводных систем, является гибка трубы по радиусу, что позволяет существенно уменьшить количество сварных швов и благоприятно сказывается на общем качестве работ.

Методы сгибания труб по радиусу

Процесс сгибания стальных труб по радиусу позволяет придавать им частичную или полную изогнуто-плавную конфигурацию, которая не зависит от формы сечения профиля. Так, при сгибании полого профиля на стальную заготовку, одновременно действует сила, сжимающая ее по внутренней стенке и усилие, растягивающее по внешнему радиусу. Специфика такого процесса состоит в том, что:

• профиль в момент придания ему формы загиба может получить искривление, при котором трубой будет утрачена соосность;
• при растяжении наружной стенки трубы на участке максимального радиуса может произойти разрыв стенки за счет воздействия радиальной силы;
• сдавливаемая внутренняя часть трубы при неравномерном сокращении будет сминаться складками в виде гофры от приложения тангенциальных сил.

Поэтому существуют два основных способа, при которых производиться гибка трубы по радиусу, а именно:

• непосредственно на холодной трубе,
• при разогреве места сгиба.

Холодный способ используют в основном для труб с малым диаметром, но в этом случае необходимо четко знать минимальный радиус гиба трубы по осевой линии.

При разогреве места сгибания создаются более благоприятные условия для процесса заданной деформации, так как металл приобретает достаточную пластичность, снижая вероятность образования различных дефектов. Горячие способы сгибания трубы по радиусу применяют в основном для заготовок большого диаметра, так как эта методика является более затратной и требует большего времени для осуществления единичного гиба.

При использовании обоих способов необходимо знать технологический процесс, который позволит обеспечить равномерное сечение металлической трубы на всем протяжении радиуса искривления и полное отсутствие на стенках трещин и складок.

Как определить минимальный радиус

Определить минимальный радиус изгиба металлической трубы можно согласно приведенного ниже расчета и на основании чертежа.

Минимально допустимый радиус гиба, при котором может наступить критическая деформация определяется отношением:

Rmin = 20*S,

где Rmin – минимально возможный радиус гиба металлической трубы, S – толщина стенки трубы в мм.

Отсюда радиус по центральной оси трубы будет:

R = Rmin + 0,5 * D,

где D – условный диаметр трубы.

Обязательным условием при правильном расчете минимального радиуса гиба является необходимость учитывать отношение:

Кт =S/D,

где Кт – критерий, учитывающий тонкостенность труб.

Таким образом получаем универсальную формулу для расчета допустимого радиуса сгибания:

R= 20*Кt*D + 0,5 *D,

При условии, если расчетный радиус R больше, чем (20*Кt*D + 0,5 *D), то применяем способ холодной гибки, если же меньше, то необходимо дополнительно разогревать трубу перед сгибанием, в противном случае деформации стенок не избежать.

А также необходимо учитывать, что, если значение критерия тонкостенности лежат в диапазоне 0,03 < Кt < 0,2, то минимально допустимый условный радиус сгибания металлических труб без применения оправки должен быть больше значения:

R >=9.25*((0,2 — Кt )**0,5),

если же минимально допустимый условный радиус сгибания меньше полученной величины, то применение правки является обязательным условием.

Получить поправку радиуса гиба трубы с учетом пружинения после того, как нагрузка была снята, можно по формуле:

Rср =0,5 *Ку*Dm,

где Dm — диаметр гибочной оправки, Ку – справочное значение коэффициента упругой деформации для данного металла.

Так, для укрупненных расчетов, можно принять значение коэффициента упругой деформации равным 1,02 для труб диаметром до 40 мм, изготовленных из стали или меди, а для труб с условным диаметром более 40 мм это значение будет, соответственно, равно 1,014.

Для более точного расчета угла, на который необходимо согнуть трубу с учетом величины упругой деформации, можно воспользоваться формулой:

? = ? *(1 + 1/m),

где ? — угол поворота центральной оси, m – значение справочного коэффициента упругой деформации.

Так, если расчетный радиус больше диаметра трубы в два-три раза, то значение коэффициента упругой деформации можно брать в диапазоне величин от 40 до 60.

Инструменты и оборудование

Для сгибания стальных труб малого диаметра при монтаже коммунальных трубопроводов используют ручные приспособления и холодный способ деформации. Так, холодную трубу можно согнуть приспособлениями, использующими следующие методы:

• с помощью шаблонной обкатки для круглых труб диаметром до 76 мм. На станках, использующих обкатку, не получиться получить качественную округлость радиуса сечения в месте загиба;
• путем наматывания на неподвижный ползун, при продольном перемещении обкатывающего ролика ;
• основанный на передаче усилия пневмо- или гидроцилиндром месту сгиба с упором на два подвижных ролика;
• с протяжкой через подвижные направляющие ролики, что позволяет производить отводы с малым угол радиуса, используется на универсальных гибочных станках.

Гибка профильной трубы по радиусу квадратного или прямоугольного сечения осуществляется такими же способами, как и стальных труб круглого сечения. Главное отличие профильных трубогибных станков заключается в виде прокатных роликов, шаблонов и обкаток, которые имеют, соответственно, форму прямоугольного сечения.

Трубы больших диаметров гнут исключительно горячими способами на специальных станках, так используют метод:

• деформации заготовки на штампе, что позволяет изготавливать изделия с несколькими сгибами как в одной, так и нескольких плоскостях сразу;
• протяжки на специальном роге, дает возможность получать не только минимальные радиусы, но и заданную кривизну радиуса, при этом сохраняя равномерный диаметр сечения трубы за счет одновременной калибровки на внутреннем сердечнике.

Как производиться горячее сгибание заготовок труб на производстве можно посмотреть на данном видео.