Растяжение трубы при гибке
Что происходит с трубой при гибке?
При изгибе трубы разные ее части испытывают нагрузки разного типа. Та часть трубы, что находится снаружи изгиба, растягивается. Часть трубы, находящаяся на внутренней части гиба, наоборот, сжимается. Чем меньше радиус изгиба (чем компактнее изгиб), тем сильнее должен деформироваться каждый из участков трубы.
Растягиваясь, внешняя часть трубы стремится стать плоской. Стенки трубы начинают терять форму, и наружная стенка как бы «проваливается» внутрь трубы, и она в сечении стремится принять форму овала. Силы, действующие на стенки трубы на внутренней части гиба, сжимают металл, и поскольку он не может сжиматься бесконечно, то в какой-то момент начитает собираться в «гармошку».
В случае с арбалетным трубогибом ситуация усугубляется тем, что основное усилие при гибке прикладывается к трубе в одной очень узкой зоне — по центру гиба. В ней и возникает основная масса деффектов. И если труба ломается, то перелом тоже возникает в этой зоне.
Силы, возникающие в месте изгиба трубы, стремятся оторвать трубу от оснастки, чтобы металлу было «удобно» деформироваться. Металл на внешней части гиба растягивается, на внутренней — сжимается. Под действием этих сил стенки трубы стремятся разойтись в стороны, и тем самым как бы выдавливают ее наружу, прочь из желоба на пуансоне. Поскольку на арбалетном трубогибе труба ничем не удерживается на оснастке в точке перегиба, ничто не препятствует этому процессу, и это приводит возникновению вредных деформаций. Если труба имеет достаточно толстую стенку, то они будут почти незаметными — труба получит небольшую овальность, но в основном сохранит свою форму. Если стенка тоньше, чем позволяют условия, труба получит овальность, гофру на внутренней стороне или сломается.
По сути, процесс гибки на арбалетном трубогибе можно сравнить с переламыванием трубы об колено. Только это «колено» железное и имеет желоб, в который помещается труба. Желоб не столько способствует сохранению формы трубы, сколько не дает ей соскочить с пуансона. Труба подвергается достаточно варварскому воздействию, и если ее стенки недостаточно мощные, она портится.
Почему песок и нагрев не решают проблему вредной деформации?
Песок, набиваемый внутрь трубы, призван поддерживать ее стенки изнутри при гибке и препятствовать «проваливанию» внешней стороны гиба. Однако, как бы тщательно не был утрамбован песок внутри трубы, плотность такой набивки не может соперничать с плотностью металла. Да, песок до какой-то степени удерживает внешнюю стенку от уплощения, а внутреннюю — от образования «гармошки». Но его плотность слишком мала, он сыпучий, а потому стремится «приспособиться» к изменяющейся форме трубы, вместо того, чтобы жестко держать форму. Поддерживающий эффект от песка не достаточен для тонкостенных труб при гибке с тем радиусом, который задан пуансоном арбалетного трубогиба. Поэтому в большинстве случаев это ухищрение не помогает.
Нагрев и вовсе только ухудшает ситуацию с вредными деформациями. Нагретый металл гораздо пластичнее холодного и он легче гнется. Но и вредные деформации в нагретой трубе возникают проще. Нагрев трубы не отменяет законов, по которым деформируются стенки, он лишь делает металл более пластичным. Для того, чтобы аккуратно согнуть трубу, нужно греть лишь маленький ее участок, после чего гнуть это место на небольшую величину. Затем греют следующий участок, и подгибают уже его. И так по все длине гиба. Такая техника позволяет получать неплохие результаты, но она исключительно трудоемка. И на арбалетном трубогибе ее не применить, т.к. трубу не получится прогреть равномерно (с внутренней части гиба она закрыта пуансоном). Да и долговременный контакт трубогиба с нагретой докрасна трубой не пойдет инструменту на пользу.
Что нужно сделать, чтобы труба не портилась при гибке?
Помните правило: чем тоньше стенка трубы, тем больше радиус загиба В исключительных случая можно прогреть место гиба
Для повышения качества гиба нужно обеспечить минимум три условия:
- Равномерное приложение усилия к трубе по всей длине гиба
- Плотное прилегание к оснастке в точке перегиба
- Создание препятствий для расхождение стенок трубы в стороны под действием возникающих внутри сил
Все это выполняется при гибке трубы методом намотки на оснастку. Упрощенно это выглядит так: труба наматывается на ролик с желобом, а в точке перегиба прижимается к нему ответной частью оснастки, также имеющей полукруглый вырез. По мере того, как труба наматывается на оснастку, точка перегиба плавно смещается вдоль изгибаемой трубы от начала к концу. Это обеспечивает равномерное приложение усилия. Дополнительный прижим выполняет две функции: не дает трубе оторваться от ролика и препятствует расхождению стенок трубы в стороны.
Гибочный ролик достаточного размера с помощью данной технологии можно гнуть трубы со стенкой малой толщины без повреждений и каждый раз гарантированно получать детали с одинаковыми размерами (что недостижимо при использовании арбалетного трубогиба). Становится возможным гнуть без повреждений, не набивая песком, даже ту трубу, которая раньше портилась. А применив песочную набивку можно чисто согнуть трубы со стенкой на 0.5-1 тоньше, чем без него. Кроме того, становится возможным гнуть детали сложной формы, в том числе и выполнять трехмерную гибку.
Мы рекомендуем использовать трубогибы с данной функцией, например трубогибы с намоткой https://kovkapro.com/metalloobrabotka/gibka-i-shtampovka/trubogiby-2/?features_hash=2902-36388
Источник
Категория: Гибка и правка металла
Далее: Сущность процесса резки металла Трубы изгибают по дуге различного радйуса 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. 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 песком, просеянным через сито с ячейками около 2 мм, 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.
Рис. 1. Гибка на трехроли-ковом станке кривых профилей
Рис. 2. Гибка на четырехро ликовом станке 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 слышен 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. 3, 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 диаметрам и т. д.
Рис. 3. Гибка трубы в горячем состоянии:
Рис. 4. Гибка трубы в холодном состоянии:
Рис. 5. Гибка трубы в холодном состоянии в приспособлении Длина нагреваемого участка трубы определяется по формуле (в мм): L = ad /15, 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. 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 приводят 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. Гибка труб в холодном состоянии выполняется с помощью 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, 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. Гибочная оправка крепится к верстаку с двух сторон скобками. Трубу для гибки вставляют между гибочной оправкой и хомутиком, нажимают руками и гнут ее по желобообразному углублению гибочной оправки. Трубы диаметром до 20 мм изгибают в приспособлении. Приспособление крепится к верстаку с помощью ступицы и плиты. На одной оси ступицы и плиты находится неподвижный ролик-шаблон с хомутиком. Подвижный ролик закреплен в скобе с рукояткой. Трубу для изгиба вставляют между роликами так, чтобы конец ее вошел в хомутик. Затем рукояткой повертывают скобу с подвижным роликом вокруг неподвижного ролика-шаблона 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. 6. Гибка трубы в кольцо: 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 наибольших 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 относительно двух нижних роликов вращением рукоятки. 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 высокочастотной 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 сострит 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.
Рис. 7. Развальцовывание трубы в слесарных тисках
Рис. 8. Специальная вальцовка: Правильно изогнутыми считаются трубы, не имеющие вмятин, выпучин и складок. При гибке труб необходимо соблюдать следующие условий: 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 труб изнутри специальным инструментом (вальцовкой). Для этого инструмент зажимают в слесарных тисках. Трубу вставляют в соответствующее по диаметру отверстие (каленая втулка), а затем ударами молотка по оправке развальцовывают конец трубы до необходимых размеров. Концы труб диаметром больше 18 мм развальцовывают с помощью специальной вальцовки, которая состоит из стального стержня, на одном конце стержня имеется конус, а на другом — квадратная головка. Стержень помещен в корпус, внутри которого размещены ролики, имеющие небольшую конусность. Процесс развальцовывания состоит в том, что на конец трубы надевают фланец с выточенными в его отверстии канавками, затем в трубу вставляют вальцовку с роликами и вращают. При вращении вальцовка роликами раскатывает трубу, вдавливая металл трубы в канавки фланца до тех пор, пока они не заполнятся до отказа. Если вращение вальцовки становится свободным, подтягивают гайку, 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. —- При слесарных работах часто требуют замены всякого рода трубочные соединения, которые используются для подвода к различным механизмам масла, воздуха, топлива или воды. Кроме того, домашнему слесарю порой приходится производить ремонт и замену коммуникационных трубопроводов (или сооружение новых, например, на дачном участке). При этом в трубопроводах не всегда удается избежать острых и тупых углов (прямой угол можно собрать с помощью всевозможных сгонов, муфт и т. д.), а это значит что вам придется заниматься гибкой труб. Трудность этой операции заключается в том, что труба при изгибании может сломаться, смяться и заготовка придет в негодность. Чтобы этого не случилось, трубу (если она не оцинкованная) предварительно заполняют наполнителем (мелкий сухой песок или расплавленная канифоль) и нагревают в месте изгиба. В некоторых случаях можно наполнить трубу водой и заморозить (естественно, без последующего нагревания). Вместо наполнителя иногда используются плотно навитые стальные пружины, которые загоняются внутрь трубы на место изгиба. Но следует все же учесть, что в нагретом состоянии трубы гнутся значительно легче. До какой температуры нужно нагревать трубы перед тем как их гнуть? Как ее измерить? Никаких приборов для измерения температуры нагрева не требуется, она определяется визуально, на глаз. Стальные трубы следует нагревать до ярко-красного цвета, алюминиевые — до тех пор, пока от трубы не начнет обугливаться приложенная к ней бумага. Вопрос о том, нужно ли в каждом конкретном случае использовать наполнитель или нет, решается в зависимости от того, какого радиуса изгиб нужно получить. Если радиус меньше 50 мм, то трубы диаметром до 20 мм можно гнуть без наполнителя и в холодном состоянии. Медные и латунные трубы перед гибкой необходимо отжечь в зоне загиба. Если вам приходится гнуть сварную трубу, то сварной шов (как наиболее уязвимую ее часть), следует расположить так, чтобы он не пришелся ни на растянутую, ни на сжатую стороны. Самое простое приспособление для изгибания труб — металлическая плита с отверстиями, в которых располагаются штифты таким образом, чтобы получить трубу нужной конфигурации, а изгиб нужного радиуса (отчасти, это напоминает приспособление для гибки металлического прутка). Однако у этого приспособления имеются два очень значительных минуса. Во-первых, не всегда можно добиться чистого изгиба в одной плоскости. А во-вторых, если сгибаемая труба слишком коротка, то вам может просто не хватить физической силы.
Рис. 9. Приспособления для гибки труб: Более совершенное приспособление для гибки труб представляет собой вертикально установленную двойную плоскопараллельную пластину, которая имеет кривизну необходимого загиба (рис. 9). Трубу необходимо зажать в хомутике и гнуть вниз по пазу пластины, ширина которого соответствует внутреннему диаметру трубы. Ну и, пожалуй, самым совершенным приспособлением для гибки труб в домашних условиях является специальный станок Вольнова, который не только не позволит «убежать» трубе в трехмерное измерение, но и, благодаря подвижному ролику и нескольким съемным роликам-шаблонам различных радиусов, позволяет производить практически все типы изгибов. Работает станок Вольнова следующим образом: длинную сторону трубы заложите под хомутик верстака, изгибаемое место смажьте любым смазочным маслом (для лучшего скольжения подвижного ролика) и загибайте короткую сторону. И все-таки в целом нужно отметить, что гибка труб, особенно большого диаметра, ручным способом — операция малопроизводительная и тяжелая, и если есть возможность обойтись без изогнутых труб, то лучше ею воспользоваться. Реклама:Читать далее:Сущность процесса резки металла Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
Гибка труб 
Источник