Гибка труб большого и малого диаметров

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.

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.

Второй вариант – деформация на опорах – реализуется следующим способом:

Подобная технология гибки труб грешит неаккуратностью – с внешней стороны изделия несут на

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.

Впрочем, несмотря на все наши ухищрения, ручная деформация уступает, по всем параметрам такому способу, как механическая гибка труб в стационарных условиях.

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

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.

Как рассчитать минимально допустимый радиус

Минимальный радиус гиба трубы, при котором появляется критическая степень деформации, определяет соотношение:

• Rmin означает минимально возможный радиус гиба изделия;
• S обозначает толщину, которой обладает трубопровод (в мм).

Следовательно, радиус по срединной трубной оси равен: R=Rmin 0,5∙Dn. Тут Dn означает условный диаметр круглого стержня.

Обязательное условие, чтобы грамотно вычислить минимальный радиус изгиба — это необходимость принять во внимание соотношение:

• Кт означает коэффициент тонкостенности изделий;
• D указывает на наружный диаметр труб.

Следовательно, универсальная формула для вычисления минимально допустимого радиуса гибки:

Когда заданный радиус получается больше, нежели значение, получаемое по приведенной выше формуле, то используется метод холодной гибки труб. Если он меньше рассчитанной величины, материал следует предварительно нагреть. Иначе его стенки при гибке деформируются.

1. Тогда минимально допустимый радиус гибки полого стержня, без использования специального инструмента, должен составлять: R ≥9,25∙((0,2-Кт)∙0,5).
2. Когда минимальный радиус гиба меньше рассчитанного значения, тогда использование оправки обязательно.

Поправка радиуса гибки труб после снятия нагрузки, с учетом пружинения (инерция распрямления), рассчитывается по формуле:

• Do означает сечение оправки;
• Ki является коэффициентом упругого деформирования для конкретного материала (по справочнику).

1. Для примерного вычисления упругой деформации для стальной, медной трубы с проходом до 4 см принимается величина коэффициента 1,02.
2. Для аналогов с внутренним диаметром больше 4 см эта цифра будет равной 1,014.

Чтобы точно знать угол, на который следует гнуть материал, учитывая радиус инерции трубы, применяется формула:

• ∆c является углом поворота срединной оси;
• Ki — это коэффициент пружинения по справочнику.

Когда искомый радиус больше сечения полого стержня в 2-3 раза, берется коэффициент пружинения 40-60.

Смотреть видео

О тонкостях горячего метода

Чтобы удачно изогнуть трубу горячим способом, следует применить наполнитель из песка. Идеальным вариантом является среднезернистый песок – строительный или речной. Если нет возможности использовать именно такой, в крайнем случае подойдет и материал из детской песочницы, но предварительно очищенный от ненужного содержимого.

Для очищения от ненужных примесей его требуется просеять через сито с отверстиями около 2 миллиметров. После первого просеивания на сите останутся крупные элементы – веточки и камешки. Их присутствие в наполнителе крайне нежелательно, потому что при нагреве они могут повлиять на рельеф и образовать выпуклости.

Трубу, на месте, где будет происходить изгибание, отжигают. Перед засыпанием наполнителя стоит позаботиться о заглушках, которые не дадут ему высыпаться. Рекомендовано изготавливать их из дерева, так, чтобы они плотно прилегали к стенкам.

В одной из заглушек необходимо проделать пазы, через которые должен будет выходить горячий воздух. Такие отверстия располагают на каждой из сторон, то есть при квадратном сечении их должно быть четыре. После установления заглушки без отверстий через воронку можно начинать засыпку наполнителя.

При этом периодически следует простукивать деталь для уплотнения песка. После закрепления второй заглушки можно намечать место изгиба, закреплять деталь и производить равномерный нагрев. Если деталь сварная, то шов должен быть расположен снаружи изгиба во избежание его расхождения. Цвет готовой к гнутью детали должен быть красно-вишневого цвета, а от трубы – отлетать окалина.

Рекомендовано гнуть металлические изделия с первого нагревания, в противном случае это может привести к потере прочности и изломам элемента. Если после остывания деревянные заглушки тяжело поддаются извлечению, их можно поджечь, а после сгорания высыпать песок.

О тонкостях холодного метода

Подытоживая вышеописанное, можно сделать выводы о том, насколько будет эффективен тот или иной способ. Целесообразнее для получения более качественного результата и экономии времени обратиться к профессионалам, располагающим специально предназначенным для этих целей оборудованием.

Если работы подразумевают множественное изгибание изделий, то почему бы не задуматься о приобретении специального оборудования, а также, возможно, и о предоставлении услуг по сгибанию другим людям. В таком случае можно будет быстро окупить устройство.

В качестве альтернативы существует вариант с арендой трубогибочного устройства на определенное время. Если в вашем городе есть такой вариант, то вы сэкономите время, и вам не придется переплачивать на дорогостоящих услугах компаний.

О том, как согнуть трубу без трубогиба для навеса, смотрите в следующем видео.

Поведение круглого, квадратного и прямоугольного сечения, виды разрушений

Толщина трубных стенок на внешней части гиба становится меньше из-за того, что при возникающих напряжениях появляется растягивающий момент:

1. Ставшая тонкой внешняя стенка тяготеет к выгибу, направленному к срединной оси трубы. Это приводит к тому, что ее поперечное сечение деформируется.
2. Когда предел прочности изделия превышается, оно разрывается по внешней плоскости изгибания.

Как ведут себя квадратный и прямоугольный профиль:

1. Их трубные стенки подвержены сжимающему и растягивающему напряжению, как на наружной, так и на внутренней плоскости изгиба, по максимуму.
2. У материала повышенная склонность к деформациям, мастеру трудно их контролировать.
3. Профильный материал на внутренней стороне изгиба склонен к вертикально направленному расширению. При этом он течет горизонтально вдоль торца изделия. Эти напряжения вдавливают вертикально расположенные трубные стенки. При этом квадрат поперечного сечения деформируется. Он приобретает конфигурацию трапеции.
4. Поперечное сечение прямоугольной и квадратной формы плохо передает зажимные усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
5. Профиль стремится проскользнуть вдоль колодки в начале изгибания. При этом он может ее тереть, что ведет к износу оборудования.

Поведение материала с круглым сечением, когда происходит его изгиб:

1. Материал меньше деформируется на участках наивысшего напряжения. Места максимального сжимания/растягивания расположены по касательной осевой линии к поперечному сечению.
2. Круглая форма дает металлу возможность равномерно растекаться по всем направлениям в ходе изгибания. Благодаря этому мастеру легче контролировать процессы деформации материала.
3. Благодаря поперечному сечению округлой формы труба хорошо передает усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
4. При гибке круглых труб по радиусу, они практически не проскальзывают в инструменте.

Работа переносного трубогиба

Если нужно сгибание труб на месте создания конструкции, эксплуатация переносного инструмента является лучшим вариантом. Выделяют всего несколько видов инструментов:

1. Рычажной. Благодаря небольшому плечу потребуется прикладывать и небольшое количество физических усилий. При использовании металлической конструкции (как правило, из нержавейки до ¾ дюйма), можно сделать изгиб до 180 градусов.
   

   

   *

2. Арбалетный. Конструкция должна располагаться с двух краев опоры, которые вращаются около собственной оси. Башмак напрямую имеет соединение со штоком. Происходит давление на часть трубы, которая располагается между опорами. Благодаря небольшому весу, можно согнуть трубу диаметром в пределах 100 мм углом до 90 градусов.

Посредством штока создается давление на трубы. Он может быть гидравлическим с ручным или электрическим приводом, механическим винтовым.

3. Электрический. Гибка трубы осуществляется по радиусу посредством сменных сегментов. Чтобы загнуть трубу под определенным углом, используется поворотная оправка.

Инструмент имеет ряд положительных качеств:

• Конструкция универсальна в использовании, поскольку в комплекте предусматриваются сменные сегменты;
• Можно добиться изгиба в 180 градусов;
• Работа автоматизирована, что сокращает затраты на физический труд;
• Есть обратный ход, устройство может работать в плавном режиме;
• Не возникает деформации, где согласуют оснастку и динамику подачи;
• Высокий уровень производительности.

Если отсутствует электросеть, то можно использовать сменный аккумулятор и продолжать эксплуатацию устройства.

Радиусы изгиба труб

Гнутьем труб называется технологический процесс, В результате которого под действием внешних нагрузок изменяется наклон геометрической оси трубы. При этом в металле стенок трубы возникают упругие и упруго-пластические деформации. На внешней части погиба возникают растягивающие напряжения, а на внутренней—сжимающие.

В результате этих напряжений наружная по отношению к оси изгиба стенка трубы растягивается, а внутренняя сжимается. В процессе гнутья трубы происходит изменение формы поперечного сечения — начальный кольцевой профиль трубы переходит в овальный. Наибольшая овальность сечения наблюдается в центральной части погиба и уменьшается к началу и концу погиба.

Это объясняется тем, что наибольшие растягивающие и сжимающие напряжения при гнутье приходятся на центральную часть погиба. Овальность сечения в месте изгиба не должна превышать: для труб диаметром до 19 мм— 15%, для труб диаметром 20 мм и более— 12,5%. Овальность сечения Q в процентах определяют по формуле:

где Dмакс, Dмин, Dном — максимальный, минимальный и номинальный наружные диаметры труб в месте изгиба.

Кроме образования овальности при гнутье, особенно тонкостенных труб, на вогнутой части погиба иногда возникают складки (гофры). Овальность и складкообразование отрицательно сказываются на работе трубопровода, так как они уменьшают проходное сечение, увеличивают гидравлическое сопротивление и являются обычно местом засорения и повышенной коррозии трубопровода.

В соответствии с требованиями Госгортехнадзора радиусы изгиба стальных труб, отводов, компенсаторов и других гнутых элементов трубопроводов должны быть не менее следующих величин:

при гнутье с предварительной набивкой песком и с нагревом — не менее 3,5 DH.

при гнутье на трубогибочных станках в холодном состоянии без набивки песком — не менее 4DH,

при гнутье с полурифлеными складками (с одной стороны) без набивки песком с нагревом газовыми горелками или в специальных печах — не менее 2,5 DH,

для крутоизогнутых отводов, изготовленных методом горячей протяжки или штамповки, — не менее одного DH.

Допускается гнутье труб с радиусом изгиба менее указанных в первых трех пунктах, если способ гнутья гарантирует утонение стенки не более чем на 15% толщины, требующейся по расчету.

На трубозаготовительных базах и заводах, а также монтажных площадках применяются следующие основные способы гнутья труб: гнутье в холодном состоянии на трубогибочных станках и приспособлениях, гнутье в горячем состоянии на трубогибочных станках с нагревом в печах или токами высокой частоты, гнутье со складками, гнутье в горячем состоянии с набивкой песком.

Длину трубы L, необходимую для получения гнутого элемента, определяют по формуле:

L = 0,0175 R α l,

где R — радиус изгиба трубы, мм;

α— угол изгиба трубы, град;

l — прямой участок длиной 100—300 мм, необходимый для захвата трубы при гнутье (зависит от конструкции оборудования).

1. Назовите допуски на овальность сечения трубы.

2. Как исчисляется овальность в процентах?

3. Какие радиусы изгиба допускаются требованиями Госгортехнадзора при гнутье труб различными способами?

4. Как определить длину трубы для получения гнутого элемента?

Все материалы раздела «Обработка труб» :

● Очистка и правка труб

● Отбортовка концов труб, штуцеров и отверстий

● Нарезание и накатывание резьбы на трубах

● Радиусы изгиба труб

● Гнутье труб в холодном состоянии

● Гнутье труб в горячем состоянии

● Резка и обработка концов труб

● Обработка труб из цветных металлов

● Обработка труб из пластмасс и стекла

● Подготовка и ревизия арматуры

● Изготовление прокладок в трубозаготовительных цехах и мастерских

● Правила техники безопасности при обработке труб

Самодельные трубогибочные станки

Часто мастерами самостоятельно изготавливаются трубогибочные приспособления в домашних условиях. Естественно, они не будут удобными и эффективными и профессиональными, однако для мелких дел достаточно подходящие.

Деревянный. Является самым простым вариантом, отлично подходящим для гибки труб из алюминия. Сгибание производится по определенному сегменту. Чтобы удержать материал, применяют прижимные приспособления.

Понадобится доска необходимой толщины. Из нее следует вырезать форму-шаблон. Потом установить на стол для прокатки, где будет производится гибочный процесс. Вместе с шаблоном нужно изготовить и рычаг, который поможет выполнить работу. Он устанавливается на расстояние от формы на соответствующий диаметр трубного профиля.

Сгибаемое изделие вставляется в отверстие, где находится упор и форма. Потом оно постепенно сгибается вручную. Трубогиб из дерева обычен в эксплуатации. Но для каждого последующего сгибания будет необходимо изготавливать отдельный шаблон. К тому же, угол сгибания совсем не всегда будет точным.

Роликовый. Самая популярная разновидность трубогибочного приспособления. Работает на ручном приводе. Ролики располагаются для образования равнобедренного треугольника. Они соединяются с цепным приводом лебедкой, в месте основания механизма. Ролик вверху следует соединить с зажимным механизмом, за счет сего станок станет вращаться.

Для гибки на этом приспособлении мастер помещает элемент на ролики в основании и прижимает его. Затем плавно поворачивает рукоять лебедки и протягивает изделие между роликами. Постепенно заготовка станет загибаться. Потом нужно усилить нажим с последующим закручиванием механизма зажима. Чтобы результат закрепился, труба пропускается через приспособление еще раз.

Домкратный трубогиб. Бывает, что мастера делают станки с помощью домкрата. Он позволяет подбирать различные углы для гибки. Такое приспособление более усовершенствованно и удобно в отличие от деревянных аналогов.

Для гибки труба опирается на ролики в месте расположения оси по краям. Давление на элемент распределяется башмаком, воздействующим на центр проката. За счет этого изгиб отличается плавностью. Самостоятельно смастеренный гидравлический трубогибочный станок из домкрата позволяет согнуть трубу почти на 90 градусов.

Способы

Холодное подходит к малому диаметру, тому же холодным способом не удастся выгнуть изделие, например, на угол 45 градусов. Разогрев улучшает деформационные свойства металла, и за счет увеличения пластичности работать становится проще. Предварительный нагрев не приносит проблем с браком в виде трещин, остаточных повреждений, гофры и других последствий.

На больших производствах нагрев производится токами высокой частоты (ТВЧ). При наличии маленького сечения осуществимо использование ручных портативных инструментов, для большого сечения такая альтернатива неприменима, здесь в ход идет механизированное оборудование.

Кроме перечисленных нюансов, стоит помнить о явлении упругого последствия. Оно означает способность частичного возвращения заготовки после деформации к ее прежней форме. Величина зависит от типа материала и габаритов профиля, от температурного способа и типа проведения работ – вручную или на специальном оборудовании.

Помимо вышеперечисленных приемов, в домашних условиях исполнить процесс можно и с применением аппаратуры, которую несложно создать самому. В зависимости от начальных характеристик и желаемого контура, существует достаточно вариантов сэкономить на дорогом оснащении. Ниже будет приведено несколько примеров.

Технология и особенности

Создавая любую трубопроводную систему, специалисты подбирают изделия из различных металлов. Это связано с тем, что каждый обладает разными техническими характеристиками. Чтобы изменить форму конструкции, осуществляется воздействие посредством радиальных и тангенциальных сил.

В процессе производства металлических конструкций с использованием цельного материала, вместо сварки используют альтернативный вариант — гибку труб. Можно выделить несколько основных причин, объясняющих данный выбор:

1. Материалоемкость снижается в связи с отсутствием варочных элементов.
2. Сравнивая с системами, где присутствуют резьбовые или сварочные соединения, в данном случае показатель трудоемкости значительно меньше.
3. Улучшается гидроаэродинамика созданного прохода.
4. Сравнивая с проведением сварочных работ, при сгибании труб отсутствует негативное воздействие на конструкцию.
5. Создание герметизации и высокой надежности.