Методы гибки труб и профилей

Методы гибки труб и профилей

Процесс сгибания труб присутствуют во многих производственных операциях: в прокладке нефтегазовых трасс, тепловых магистралей, в монтаже сетей водопровода и водоотведения, систем промышленной вентиляции и кондиционирования. Гнутые трубы выполняют роль ответвлений, соединительных отрезков, отводов и ограждений в конструкциях различных механизмов и жестких металлических конструкций.

Во всех случаях гибка труб производится с помощью трубогибочных машин. Каждая технология изменения направленности трубы имеет свои особенности и показания, которые следует учитывать при выборе оборудования.

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 кольцевойжесткостью) 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.

Несмотря на наличие соединительных деталей в виде тройников, угольников и т. д., часто возникает необходимость в гибке стальных труб. При малом радиусе закругления и большом диаметре трубы гибка выполняется в горячем состоянии на специальных гибочных станках. Холодную гибку малого диаметра можно выполнять вручную.

Гибка труб с песком.

Чтобы труба при изгибании не сминалась и не выпучивалась, а сохраняла нормальное сечение на месте изгиба, ее набивают речным песком (см. ст. Гибка труб с песком. Механизация уплотнения песка в трубах при гнутье. Заглушки для набитых песком труб.). Песок должен быть сухим, чистым и не крупным (зерно до 2 мл в диаметре). Речной песок обеспечивает хорошее перемещение перчинок вовремя гибки. Горный же песок для этого непригоден, так как он не обладает необходимой подвижностью. Нельзя, набивать трубу сырым песком, так как образовавшийся пар может разорвать ее или выдавить пробки.

Деревянная пробка для труб.

Труба с песком закрывается деревянной конусной пробкой.

Между пробкой и сухим песком рекомендуется класть небольшой слой влажного песка, чтобы уплотнить пробку и уменьшить около нее текучесть сухого песка. После этого труба набивается полностью песком и закрывается пробкой со второго конца (рис. 1, а); при массовом производстве для гибки труб можно применять пружину (рис. 1, б).

Рис. 1. Гибка трубы набитой песком — а; гибка трубы с вставленной пружиной — б.

Нагрев трубы.

При нагревании необходимо следить, чтобы нагревалась только часть трубы, подлежащей изгибу. Если нагревание будет распространяться дальше, то трубу следует охлаждать водой, иначе трудно будет получить нужный радиус закругления.

Разметка трубы.

Перед изгибом трубы производится разметка: намечаются места гиба и длина нагреваемого участка; поперек трубы мелом наносится черта, соответствующая вершине будущего угла, и от нее в обе стороны откладывается по половине длины части, подлежащей нагреву. Границы участка отмечаются мелом так, как и на раскаленной трубе меловая черта хорошо видна.

При нагревании трубы н горне необходимо следить за цветом накала в месте нагрева во избежание пережога. Нагревание ведется до тех пор, пока не нагреется песок. Это можно определить по отскакивающей от трубы окалине. Если песок не прокалится, то труба быстро охладится, и при изгибании могут получиться трещины, или изгибание не будет закончено в один нагрев и придется производить нагревание вторично, а от этого ухудшается качество металла.

При нагревании трубы необходимо применять древесный уголь, торф или кокс. Кузнечный уголь непригоден для этой цели из-за содержания в нем серы, которая может перейти в металл и вызвать в трубе трещины.

Радиус закругления трубы.

При нагревании трубы радиус закругления берется не меньше четырех диаметров трубы. Длина нагреваемого участка трубы зависит от угла изгиба и диаметра трубы. При угле в 90° нагреваемый участок должен быть примерно равен шести диаметрам трубы. Если трубу необходимо согнуть на 60°, 45° или 30°, длина нагреваемого участка должна быть соответственно меньше, т. е. равна 4, 3 и 2 диаметрам (рис. 2) трубы.

Рис. 2. Радиус изгиба трубы.

а – малый радиус изгиба; б – нормальный радиус изгиба.

При изгибе сварной трубы в приспособлении для гибки необходимо, чтобы шов трубы располагался не сверху и не снизу (рис. 3), а обязательно сбоку сгиба, иначе труба может лопнуть по шву. При расположении сварного шва сверху он будет растягиваться, а при расположении снизу — сжиматься.

Рис. 3. Правильное расположение сварного шва АБ при загибе трубы.

Правильность изгиба проверяется шаблоном, приготовленным из прутка круглого железа. После того, как часть трубы изогнута, ее следует охладить и продолжать изгибание дальше

Ручной станок для гибки труб.

Гнуть трубы малых диаметров можно непосредственно в тисках и приспособлениях, а трубы больших диаметров с помощью так называемого трубогиба. Если труба не перегнута, то до требуемого угла ее можно довести, охлаждая водой выпуклую или вогнутую сторону колена. Ранее в статье отводы стальные ГОСТ я перечислял некоторые из способов ручной и автоматической гибки труб. Наиболее употребительные приемы загиба труб показаны на рис. 4.

Рис. 4. Некоторые приемы гибки труб.

а – схема гибки роликами; 1 – неподвижный ролик; 2 – упор; 3 – подвижный ролик; б – приспособление для гибки труб; в – гибка труб с местным подогревом.

Если сравнивать стальные трубы с медными, то можно сказать, что у медных труб изгиб получается более плавным и гнутся они гораздо легче. Латунные трубы находятся где-то посередине между стальных и медных. Перед гибкой медные и латунные трубы подвергаются отжигу. Место загиба нагревают до темнокрасного цвета, а затем охлаждают на воздухе или в воде. Перед тем как согнуть медные и латунные трубы их набивают песком (см. ст. гибка труб песком) либо заливают расплавленной канифолью. После затвердевания канифоли, трубу начинают гнуть. Для гибки используют специальные приспособления или тиски. После того, как согнули трубу канифоль удаляется нагревом её стенок.

Статья оказалась Вам полезной?! Поделитесь в социальных сетях.

Переносные трубогибы

1. 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 .
2. 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.

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

сохранение диаметра трубы при гибке – фото

Металлические трубы – стальные, железные, медные, алюминиевые, поступают в продажу и применяются в уже готовом виде, и не предполагает его изменения, так как при монтаже используется резьбовое или сварочное соединение. Изделия из мягких металлов – медь, алюминиевые сплавы, и небольшого сечения изгибать своими руками возможно, хотя и нежелательно.

Если же речь идет о железных трубах с большой толщиной стенок, то такого рода процесс должен производиться только в заводских условиях.

Классификация изделий

Трубопровод, помимо материала, сечения, формы и толщины стенки отличается методом производства. Последнее имеет весьма большое значение при эксплуатации изделия.

1. Сварные – прямошовные или спиралешовные. Имеют сварной шов по всей длине, при этом сваренные кромки характеризуются разной толщиной. При изгибании форму сечения и диаметр изделия крайне сложно сохранить.
2. Бесшовные – производятся методом прессования, волочения и так далее, и, в свою очередь, подразделяются на две категории.

2.1. Горячекатаные – характеризуются небольшой гибкостью. Толщина стенки неравномерна, что обусловлено технологией изготовления.

2.2. Холоднокатаные – менее всего склонны к деформации при изгибании. Поэтому несмотря на высокую стоимость при создании сложных инженерных систем, используется эта категория продукции.

Деформации при гибке

Изменение первоначальной формы трубопровода сопровождается появлением дефектов, сказывающихся на последующей эксплуатации.

• Овализация – круглая или овальная труба при изгибе теряет точную форму сечения – сплющивается. Полезная площадь сечения при этом не изменяется, но распределение потоков воды происходит иначе, что в водопроводной или отопительной системе создает дополнительную нагрузку.
• Образование гофров и изломов – деформируется внутренняя часть трубопровода, что образует преграду для протекающей воды и провоцирует усиленное отложение солей.
• Утоньшение – изменяется толщина стенки, что ведет к потере механической прочности.
• Формирование упругого отпора – при этом изменяется радиус изгиба, то есть трубопровод не образует заданной конструкции.

Избежать вышеперечисленных проблем позволяет специальное оборудование.

Горячий метод гибки труб

Данный способ используется в случае невозможности согнуть трубу холодным методом с помощью трубогибочного устройства. Трудоемкость его значительно выше. Кроме того, используется наполнитель для заготовки. Это может быть заранее просеянный и просушенный речной песок без мелких частиц и органики, пригорающих к стенкам трубы при нагреве. В противном случае возможно образование пара высокого давления при нагреве трубы.

Процесс сгибания происходит при нагревании заготовки примерно до +900 °С. Для получения изделия высокого качества необходимо исключить пережог заготовки. Размер нагреваемого участка зависит от радиуса изгиба и сечения трубы. После окончания гибки песок удаляют из полости, предварительно убрав удерживающие его заглушки. Затем изделие очищают и промывают.

Особенности процесса гибки

Каждый металл обладает своими особенностями, без их учета невозможно придать металлическому прокату сложную форму. На изгибаемую трубу воздействуют радиальные и тангенциальные силы.

Первые деформируют сечение, а последние способствуют появлению складок. Основное требование к окончательному результату — сечение трубы должно остаться без изменений, а на стенках не должно быть гофр. Гибка позволяет свести к минимуму число сварных швов при прокладке трубопроводов со всяческими отводами.

Виды используемых трубогибов.

На рынке современных инструментов сегодня представлены ручные трубогибы различных модификаций:

• механические;
• гидравлические;
• электрические.

В зависимости от материала и диаметра укладываемых труб происходит выбор разновидности используемого трубогиба.

Для изгиба труб малого диаметра, изготовленных из мягких металлов, возможно использование механических трубогибов, работа которых основана на принципе рычага с применением достаточно большой физической силы. Эта модификация инструмента подходит для редких работ с трубами и требует допуска погрешности в величине угла изгиба.

К более удобным модификациям трубогибов можно отнести гидравлические инструменты. Их возможно использовать в работе с трубами достаточно большой толщины, достигая большой скорости работы и соблюдения точности угла изгиба. Главным достоинством гидравлических инструментов является то, что работа не требует применения физической силы и имеет достаточно небольшой размер, что обеспечивает мобильность инструмента.

Для изгиба труб большого диаметра рационально использовать электрогидравлические трубогибочные станки, которые состоят из маслоблока с гидравлической жидкостью, насоса и электродвигателя, а также шаблонов, по которым происходит изгиб на необходимый угол.

Работа гидравлического трубогиба основана на использовании давления, получаемого в результате работы гидроцилиндров гидравлического насоса, работающего от электропитания.

Таким образом, к профессиональным инструментам следует отнести трубогибы, работа которых основана на использовании принципов гидравлики и с успехом используются при прокладке различных газовых коммуникаций и водопроводов, а также при прокладке различных защитных труб для дорогостоящих коммуникационных кабелей.

Разновидности вальцевых трубогибов и принципы их работы

Оборудование для гибки труб метолом вальцовки функционирует так. В рабочей клети машины устанавливается три ролика (для более сложных, пространственных схем гиба количество роликов увеличивают). Изгибаемая труба пропускается в зазор между роликами, профиль которых должен соответствовать внешнему диаметру трубы. Межосевое расстояние между опорными нижними роками выставляется в зависимости от длины заготовки и радиуса гибки.

Вальцевые трубогибы выпускаются:

• С горизонтальной компоновкой, если трубчатый профиль имеет небольшие габаритные размеры (до Ø 60…80 мм);
• С вертикальной компоновкой – для профильных труб, а также с круглым поперечным сечением, но большого внешнего диаметра;
• С симметричным и асимметричным расположением опорных роликов. Асимметричная компоновка позволяет выполнять пространственную гибку трубчатых заготовок.

Наиболее простая, трёхвалковая трубогибочная установка состоит из:

1. Станины.
2. Приводного электродвигателя.
3. Клиноременной передачи.
4. Промежуточного вала с маховиком.
5. Редуктора.
6. Узла приводных опорных валков.
7. Верхнего ролика с механизмом его продольной регулировки.
8. Противовеса, контролирующего натяжение заготовки в процессе гибки.
9. Пульта управления.

Эксплуатационным преимуществом валковых трубогибов является то, что на них возможно выполнить повторный проход полуфабриката для корректировки размерных характеристик процесса гибки.

Для этого согнутую трубу можно вновь пропустить через валки, которые предварительно переустановлены на новое исходное положение. Потребность в повторном проходе появляется тогда, когда в процессе холодной гибки неизвестна интенсивность пружинения металла трубы. Кроме того, цикл холостого хода у трубогибов данного типа гораздо меньше, поскольку извлечение готового изделия и заправка в зазор между валками новой заготовки может быть выполнено простым реверсированием привода.

Для осуществления пространственной гибки вальцевые трубогибы комплектуются также спиральными приспособлениями, которые позволяют изменять вертикальное расположение прижимных валков в процессе гибки.

Ввиду чрезвычайной простоты своей кинематической схемы вальцевые трубогибы значительно дешевле роликовых. Малая энергоёмкость процессов гибки труб объясняет небольшие значения рабочих усилий, и, как следствие, применение электродвигателей малой мощности. Для труб малого поперечного сечения такие установки могут иметь даже ручной привод. Поэтому часто трубогибочные машины изготавливают своими руками, сообразно определённому кругу поставленных задач.