Гибка труб, Гибка труб в горячем состоянии., Гибка труб в холодном состоянии выполняется при помощи различных приспособлений.

Параметры гибки и их определение

Для выяснения принципиальной возможности гибки заготовки из конкретного металла или сплава требуется знать:

• Величину предельного радиуса гиба, и сравнения его с фактической толщиной деформируемой заготовки.
• Направление волокон прокатки.
• Исходное значение предела текучести металла.
• Допускаемые отклонения формы готового изделия после гибки.

Указанные исходные данные необходимы в случае гибки тонколистовых заготовок. Для гибки труб, а также некоторых видов профильного проката – круга, шестигранника, уголка и пр. – необходимо знать также допустимую относительную деформацию профиля после гибки.

Гибка металлов не относится к числу энергоёмких операций штамповки. Усилие процесса невелико, поэтому основным критерием для выбора деформирующего оборудования являются длина рабочей зоны обработки, и скорость перемещения деформирующего инструмента. Во многих случаях тонколистовая гибка заготовок возможна даже на ручных станках – профилегибах, трубогибах и т.д.

Деформации при гибке

Гибка малопластичных сталей (в частности, содержащих более 0,5% С) усложняется, главным образом, из-за явления пружинения – несоответствия конфигурации готовой детали требованиям чертежа. Пружинение – основная проблема при разработке технологического процесса гибки.

Суть явления состоит в упругом последействии материала после снятия рабочей нагрузки.  В результате форма заготовки искажается (в некоторых случаях фактический угол пружинения может доходить до 12…150, что впоследствии резко сказывается на точности сопряжения гнутой детали со смежной).

• Компенсацией угла пружинения соответствующим изменением параметров рабочей части пуансона и матрицы. Метод эффективен, если точно известна марка металла/сплава или его прочностные характеристики, в частности, предел временного сопротивления. В особо ответственных ситуациях потребуется проведение технологических проб на загиб. Если, например, угол пружинения составляет 12⁰, то рабочую кромку пуансона увеличивают на такой же угол.
• Изменением рабочего профиля матрицы, в результате чего гибка металлов по всей длине зоны деформирования  должна постоянно происходить при контакте с активным рабочим инструментом. Для этого в матрице выполняют технологические поднутрения или выемки, если это возможно.
• Повышением пластичности металла, для чего его перед штамповкой подвергают отжигу. Для высокоуглеродистых сталей температуру отжига обычно устанавливают в пределах 570…600⁰С, а для низкоуглеродистых 180…200⁰С.
• Проведением гибки в горячем состоянии, когда пластические характеристики металла заведомо лучше. Правда, при этом в технологический процесс вводится дополнительная операция очистки поверхности детали, а рабочую поверхность матрицы после каждого хода пуансона необходимо очищать от частиц окалины.

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.

Оборудование для гибки

• Сварной двухстоечной станины;
• Электродвигателя;
• Клиноременной передачи;
• Пневмофрикционной системы управления прессом, которая включает в себя сблокированные муфту и тормоз (ввиду относительно небольшого крутящего момента муфта и тормоз часто выполняются однодисковыми);
• Промежуточного вала, на котором размещается понижающая зубчатая передача;
• Главного вала, к которому присоединяется основной исполнительный механизм кривошипно-шатунного типа (число шатунов – обычно два);
• Ползуна, к которому в нижней его части крепится активный рабочий инструмент – пуансон (их может быть несколько) и направляющая плита со втулками.
• Стола, к которому крепится неподвижная часть штампового блока с матрицами, направляющими колонками и устройствами фиксации заготовки в штампе.
• Системы смазки и блока управления листогибочным прессом.

Гибка труб в холодном состоянии выполняется при помощи различных приспособлений.

При горячей гибке с наполнителем трубу отжигают, размечают, а затем один конец закрывают деревянной пробкой. Для предупреждения смятия и появления трещин при гибке трубу наполняют мелким сухим песком. После заполнения песком второй конец трубы забивают пробкой, у которой должны быть отверстия для выхода газов, образующихся при нагреве мест изгиба трубы.

Радиус закругления при гибке труб берется не меньше трех диаметров трубы, а длина нагреваемой части зависит от угла изгиба и диаметра трубы. Тонкостенные трубы диаметром больше 30 мм гнут только в нагретом состоянии с наполнителями. После окончания гибки пробки выколачивают и высыпают песок. Плохое, неплотное заполнение трубы песком, недостаточный или неравномерный прогрев перед гибкой приводят к образованию складок или разрывов.

Простейшим приспособлением для гибки труб диаметром до 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 (рис. 87). Гибочная оправка крепится к верстаку с двух сторон скобами. Трубу для гибки вставляют между гибочной оправкой и хомутиком, зажимают и руками гнут по желобообразному углублению гибочной оправки.

Рис. 87. Приспособления для гибки труб в холодном состоянии: 1 — плита, 2 — подвижный ролик, 3 — рукоятка, 4 — скоба,

5 — труба, 6 — ролик-шаблон, 7 — хомутик

Гибка медных и латунных труб. Подлежащие гибке в холодном состоянии медные или латунные трубы заполняют расплавленной канифолью. Канифоль после гибки выплавляют начиная с концов трубы во избежание разрыва.

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.

Латунные трубы, подлежащие гибке в холодном состоянии, 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.

Гибка труб в кольцо производится на трехроликовом гибочном станке без наполнителя.

Правильно изогнутыми считаются трубы, не имеющие вмятин, вы- пучин 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;
• — трубу гнуть плавно, без рывков: появившиеся складки правят молотком.

Развальцовка (вальцевание) труб заключается в расширении (раскатывании) концов труб изнутри специальным инструментом (вальцовкой). Для этого вальцовочное приспособление зажимают в слесарных тисках. Трубу вставляют в соответствующее по диаметру отверстие, а затем ударами молотка по оправке развальцовывают конец трубы до необходимых размеров.

Метод горячего сгибания труб заключается в предварительном подогреве зоны будущего сгиба детали или всей детали по необходимости. Данная процедура выполняется газовыми либо нефтяными горелками или в горнах. Также подогревание заготовки может проходить на станках с помощью токов высокой частоты. Данная технология является весьма трудоемкой, поэтому ее задействуют, когда отсутствуют агрегаты для холодной гибки труб.

Главной особенностью горячей гибки труб является использование специального наполнителя. В подавляющем большинстве им выступает чистый речной песок определенной фракции, без включения мелких или крупных частиц, в том числе без органических или неорганических примесей. Присутствие посторонних включений может повлечь за собой их пригорание к частицам песка или поверхности трубы. Кроме того, песок не должен быть мокрым, иначе при повышении температуры возникнет высокое давление пара в трубе и ее деформация.

Принцип действия горячей гибки труб

• После засыпания песка в заготовку происходит повышение температуры до 900 градусов по С и выполняется гибка трубы нужного радиуса.
• Нагревание детали происходит единоразово без пережога, чтобы не допустить ухудшения качества.
• Выбор размера подогреваемой зоны на трубе зависит от угла сгибания, толщины и размера диаметра.
• После завершения процедуры, вынимают заглушки, удаляют наполнитель и прочищают заготовку.

Метод холодной гибки труб — это процесс изменения радиуса трубы без нагрева в месте сгиба.

Холодным способом выполняется сгибание профиля и трубных заготовок из:

• Меди.
• Алюминия.
• Стали.
• Цветных сплавов.
• Железа.
  

Данный метод в несколько раз производительнее и не требует использования большого объема энергоресурсов и трудозатрат, что ведет к снижению себестоимости продукции.

Кроме того, холодная гибка труб выполняется многими видами трубогибочных машин, в том числе — полуавтоматическими станками с ЧПУ, что положительно сказывается на точности гибки. Это особенно важно при выполнении сложной пространственной гибки труб или сгибания хрупких тонкостенных деталей. Именно поэтому данный способ получил гораздо большее распространение, чем технология горячего сгибания.

В случае работы с тонкостенными или хрупкими трубами рекомендовано использование механического стабилизатора – дорна.

Дорн – особый элемент оснастки, который помещается в полость трубы для регулирования процесса гибки трубы. Применение дорнового инструмента обеспечивает стабильность конструкции и позволяет избежать деформации заготовки, появления складок, заломов, трещин.

Способы гибки труб и профилей на трубогибочных и профилегибочных станках

Холодный метод гибки труб подразумевает два варианта гибки:

1. Сгибание инструментом без дорна. Данная технология применяется для сгибания труб большого радиуса (от 3D), заготовок с толстыми стенками, а также в случаях, когда не требуется высокая точность работ. Данный способ является устаревшим и в последние годы используется все реже.
2. Сгибание трубы дорновым инструментом. В зависимости от вида трубогибочной машины выполняется сгибание заготовки в различных плоскостях определенным способом:

Гибка труб способом обкатки
Сгибание заготовок способом наматывания
Гибка труб способом волочения
Сгибание способом вальцовки (3-х роликовая вальцевая гибка)
Гибка труб на 2-х опорах
Гибка труб способом растяжения
Гибка труб с внутренним гидростатическим давлением
Гибка через фильеру, имеющую кривую ось
Гибка по копирам

Ввиду того, что данные профили имеют повышенное значение момента  сопротивления, традиционные способы гибки тут неприемлемы. Поэтому для гибки используют преимущественно машины ротационного действия. По сравнению с листогибочным оборудованием они имеют то преимущество, что приложение усилия происходит не одновременно по всей поверхности заготовки,  а последовательно. В результате усилие гибки снижается, а требуемый для выбора электродвигателя крутящий момент снижается.

Для небольших заготовок ротационные машины вообще могут иметь ручной привод. Поскольку гибка выполняется по последовательной схеме, то одновременно с деформацией может производиться и правка изделия, что способствует снятию внутренних напряжений  в материале.

Правильно-гибочные машины различают по количеству рабочих валков – их может быть три или четыре. Валки могут устанавливаться по симметричной или асимметричной схеме. Регулировка параметров гибки заготовок производится соответствующим изменением положения оси приводного валка, а также изменением их диаметров и профиля рабочей части.

Несмотря на некоторые сложности автоматизации процесса валковые машины конструктивно очень просты и неэнергоёмки. Для них не требуется также изготовление специализированного инструмента  — штампов.