Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб

Виды вероятных нагрузок

Как можно классифицировать нагрузки на балку из трубы? В соответствии с СП 20.13330.2021 «Нагрузки и воздействия» моменты нагружения конструкции можно распределить по следующим признакам:

• постоянные – давление и вес которых не изменяются с течением времени, это такие, как собственный вес конструкции;
• временные длительные, учитывающие вес дополнительных конструкций сооружения, включая оборудование, мебель и прочее;
• кратковременные поперечные, зависящие от внешних условий эксплуатации – нагрузки от ветра, снега или дождя, для определения которых производится собственный расчет, зависящий от района расположения объекта. Такие нагружения в экстремальных условиях создают условия, при которых возможен прогиб балки из трубы.
• особые условия воздействия, к которым можно отнести воздействие от удара автомобиля во время парковки, в результате которого опора может прогибаться;
• сейсмические – для местностей с определенной сейсмической активностью.

Прочностью перекрытия определяется уровень безопасности проживания на загородном участке или в деревенском доме.

Степень нагружения конструкций можно подбирать по таблицам, при этом учитываются:

1. величина момента инерции, обозначенная в стандартах;
2. длина пролета;
3. величина нагрузки;
4. модуль Юнга (справочные данные).

В таблицах приводятся готовые данные, рассчитанные по специальной формуле например для круглых, квадратных и прямоугольных профилей. Все прочностные расчеты несущих конструкций по определению сложны в исполнении и требуют специальной инженерной подготовки в области сопротивления материалов.

Балочная ферма, подсчет которой произведен таким образом, будет надежной конструкцией на долгое время. При правильном расчете предельная жесткость перекрытия гарантирована.

Источник

Возможные осложнения в ходе работы

Собственно изгибание такой трубы представляет собой процесс придания элементу изогнуто-плавной конфигурации. Сделать это можно только под давлением, поскольку деталь имеет высокую прочность. Чтобы уменьшить необходимую для изгиба силу давления, можно использовать нагрев изгибаемого фрагмента.

Несмотря на кажущуюся простоту операции, в результате гибки не всегда получаются элементы нужной конфигурации. Довольно часто возникают проблемы. К числу самых распространенных осложнений относят три.

Первое заключается в том, что внутренняя сторона профиля складывается своеобразными складками, которые напоминают гофру. В правильном варианте она равномерно сокращается.

Промышленность выпускает множество разновидностей профильной трубы. Они различаются формой сечения, высотой профиля, толщиной стенки

Вторая сложность – разрыв наружной стенки профильной трубы. В ходе гибки она растягивается. Иногда металл не выдерживает силового воздействия и лопается.  Третья проблема в том, что труба, изменяя свою форму, способна утратить соосность элементов.

Это означает, что ее фрагменты в изогнутом состоянии будут лежать в разных плоскостях. А это недопустимо. Практика показывает, что все сложности происходят по причине ошибочного выбора способа гибки.

Чтобы выбрать его правильно, нужно учесть пластические возможности профильной трубы. Они определяются размерами и формой сечения, а так же толщиной стенок изделия. Исходя из этих величин, можно рассчитать минимально возможный радиус закругления. Пытаться выполнять закругление меньшего радиуса настоятельно не рекомендуется.

Чтобы определить минимальный радиус, нам потребуется высота сечения. Она рассчитывается следующим образом. Замеряется высота профиля, из нее вычитается удвоенная толщина стенки изделия.

Полученное число будет искомой высотой, обозначим ее h. Для труб с сечением в форме прямоугольника и квадрата действует следующее правило. Если высота профиля выше 20 мм, деталь выдерживает изгиб на участке, минимальная длина которого составляет hх3,5.

Изделия с профилем ниже 20 мм можно сгибать на участке длиной от hх2,5 и больше. Это правило справедливо для всех труб. Однако толщина стенки детали тоже влияет на ограничения в гибке.

Чем она тоньше, тем выше вероятность появления разрыва или смятия детали. Специалисты настоятельно не рекомендуют пытаться гнуть широкие изделия толщина стенок которых менее 2 мм. В этом случае оптимально воспользоваться сварочным аппаратом.

В процессе изгибания профильной трубы очень важно выполнять все действия правильно и аккуратно, иначе деталь может утратить соосность или смяться. Использовать такую трубу нельзя

Еще один момент, о котором нужно знать. Трубы из низколегированных и углеродистых сплавов очень упруги и после сгибания могут как-бы «пружинить», пытаясь принять прежнюю форму.

Это предполагает дополнительную работу с изделием, поскольку его придется заново подгонять по заранее изготовленному шаблону. Поэтому рекомендуется выяснить значение пластического момента сопротивления данной профильной трубы и проводить изгибание с учетом этого показателя. Чем он меньше, тем меньше деталь будет «пружинить».

Исходные данные

Длина пролета (L) — пролет через который переброшена балка или длина консоли.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:

Fmax — максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия», в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.

1. Без скобок F_max указан для пролета, в скобках — для консоли.

2. В случае промежуточных значений длины пролета L максимальный прогиб F_max находится по линейной интерполяции.

Количество труб — обычно указывается одна балка, но если есть желание ее усилить и положить рядом еще одну такую же балку, то следует выбрать в графе «две».

Расчетное сопротивление R_y— данный параметр зависит от марки стали. Основные значения этого показателя приведены в таблице 2.

Таблица 2. Расчетное сопротивление стали по ГОСТ 27772-88.

Вид балки	Длина пролета	Требования	Fmax
Балки перекрытий, покрытий, крыши	L ≤ 1 м	Эстетико-психологические, то есть такие, при которых прогиб балки не будет «бросаться в глаза»	1/120 (1/60)
	L = 3 м		1/150 (1/75)
	L = 6 м		1/200 (1/100)
	L = 12 м		1/250 (1/125)
Балки покрытий и перекрытий при наличии на них элементов, подверженных растрескиванию (стяжек, полов, перегородок)	любая	Конструктивные	1/150 (1/75)
Перемычки	любая	Конструктивные	1/200

Марка стали	Аналог	Толщина проката	Расчетное сопротивление, Ry
Неизвестно	—	любая	210 МПа
C235	Ст3кп2 по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	230 МПа
		20,1 — 40 мм	220 МПа
С245	Ст3пс5, Ст3сп5 по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	240 МПа
		20,1 — 30 мм	230 МПа
С255	Ст3Гпс, Ст3Гсп по ГОСТ 535-2005	4 — 10 мм	250 МПа
		10,1 — 20 мм	240 МПа
		20,1 — 44 мм	230 МПа
С275	Ст3пс по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	270 МПа
С285	Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп по ГОСТ 535-2005	4 — 10 мм	280 МПа
		10,1 — 20 мм	270 МПа
С345	12Г2С, 09Г2С по ГОСТ 19281-2021	2 — 10 мм	335 МПа
		10,1 — 20 мм	315 МПа
		20,1 — 40 мм	300 МПа
С345К	10ХНДП по ГОСТ 19281-2021	4 -10 мм	335 МПа

Размер трубы — здесь необходимо выбрать тот размер трубы, который вы хотите проверить на заданные нагрузки.

Результат

Вес балки — масса 1 погонного метра трубы.

W_треб — требуемый момент сопротивления профиля.

F_max — максимальный прогиб в сантиметрах, который допустим для балки, перекрывающей пролет длиной L.

W_балки — момент сопротивления выбранной трубы по ГОСТ 30245-2003. Если W_балки > W_треб, значит прочность балки обеспечена.

Запас — если в данной графе значение с минусом (-) , то балка по прочности не проходит, а если с плюсом ( ) , то здесь показано, на какой процент балка имеет запас прочности.

F_балки — прогиб, возникающий у рассчитываемой трубы под действием нормативной нагрузки.

Запас — то же самое, что и по отношению к моменту сопротивления.

Источник

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.

Исходные данные

Длина пролета (L) — пролет через который переброшена балка или длина консоли.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:

F_max — максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия», в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.

1. Без скобок F_max указан для пролета, в скобках — для консоли.

2. В случае промежуточных значений длины пролета L максимальный прогиб F_max находится по линейной интерполяции.

Количество труб — обычно указывается одна балка, но если есть желание ее усилить и положить рядом еще одну такую же балку, то следует выбрать в графе «две».

Расчетное сопротивление R_y— данный параметр зависит от марки стали. Основные значения этого показателя приведены в таблице 2.

Таблица 2. Расчетное сопротивление стали по ГОСТ 27772-88.

Вид балки	Длина пролета	Требования	Fmax
Балки перекрытий, покрытий, крыши	L ≤ 1 м	Эстетико-психологические, то есть такие, при которых прогиб балки не будет «бросаться в глаза»	1/120 (1/60)
	L = 3 м		1/150 (1/75)
	L = 6 м		1/200 (1/100)
	L = 12 м		1/250 (1/125)
Балки покрытий и перекрытий при наличии на них элементов, подверженных растрескиванию (стяжек, полов, перегородок)	любая	Конструктивные	1/150 (1/75)
Перемычки	любая	Конструктивные	1/200

Марка стали	Аналог	Толщина проката	Расчетное сопротивление, Ry
Неизвестно	—	любая	210 МПа
C235	Ст3кп2 по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	230 МПа
		20,1 — 40 мм	220 МПа
С245	Ст3пс5, Ст3сп5 по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	240 МПа
		20,1 — 30 мм	230 МПа
С255	Ст3Гпс, Ст3Гсп по ГОСТ 535-2005	4 — 10 мм	250 МПа
		10,1 — 20 мм	240 МПа
		20,1 — 44 мм	230 МПа
С275	Ст3пс по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	270 МПа
С285	Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп по ГОСТ 535-2005	4 — 10 мм	280 МПа
		10,1 — 20 мм	270 МПа
С345	12Г2С, 09Г2С по ГОСТ 19281-2021	2 — 10 мм	335 МПа
		10,1 — 20 мм	315 МПа
		20,1 — 40 мм	300 МПа
С345К	10ХНДП по ГОСТ 19281-2021	4 -10 мм	335 МПа

Размер трубы — здесь необходимо выбрать тот размер трубы, который вы хотите проверить на заданные нагрузки.

Результат

Вес балки — масса 1 погонного метра трубы.

W_треб — требуемый момент сопротивления профиля.

F_max — максимальный прогиб в сантиметрах, который допустим для балки, перекрывающей пролет длиной L.

W_балки — момент сопротивления выбранной трубы по ГОСТ 30245-2003. Если W_балки > W_треб, значит прочность балки обеспечена.

Запас — если в данной графе значение с минусом (-) , то балка по прочности не проходит, а если с плюсом ( ) , то здесь показано, на какой процент балка имеет запас прочности.

F_балки — прогиб, возникающий у рассчитываемой трубы под действием нормативной нагрузки.

Запас — то же самое, что и по отношению к моменту сопротивления.

Источник

Особенности разных способов гибки профиля

Существует два основных метода гибки профильной трубы: холодный и горячий. Первый предполагает, что процесс изгибания выполняется без предварительного температурного воздействия на деталь.

Тогда как второй проводится только с предварительно разогретой трубой. Надо признать, что нагрев детали значительно увеличивает ее пластичность и облегчает процесс гибки.

Нормативов, строго регламентирующих использование холодного и горячего метода гибки для профильных изделий, не существует. Они есть только для труб с круглым сечением. Согласно этим нормам горячая гибка используется для деталей, диаметр которых составляет 100 мм и больше. Для прямоугольных и квадратных труб действуют несколько иные правила.

Проще всего выполнять изгибание профильных труб специальным инструментом трубогибом, однако он доступен далеко не всегда

Профессионалы рекомендуют изгибать только холодным способом все трубы с высотой профиля менее 10 мм. Изделия, высота профиля которых составляет 40 мм и выше гнут горячим методом.

Как изгибать детали, с высотой профиля от 10 до 40 мм, решать исполнителю. Чтобы не ошибиться, можно произвести пробную гибку. Вообще, если в наличии имеется трубогиб, с его помощью можно изогнуть трубу безо всякого нагрева.

Если специального инструмента нет, стоит выполнить пробную гибку профильной трубы. Для этого один край детали прочно зажимается в тисках. На другой конец надевается труба большего, чем у сгибаемого изделия диаметра.

Получившееся «плечо» следует сильно потянуть, изгибая изделие. Если деталь изгибается, можно использовать холодный метод гибки. Если же нет, применяется изгибание с предварительным нагревом.

Поведение круглого, квадратного и прямоугольного сечения, виды разрушений

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.

Толщина трубных стенок на внутренней части гиба становится больше, из-за появления сжимающего напряжения. Когда предел прочности изделия на сжимание превышается, оно утрачивает локальную жесткость. Это приводит к образованию глубоких складок на внутренней плоскости изогнутой трубы.

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.

Подбор гибочного инструмента

Извещаем всех заинтересованных заказчиков, что мы готовы прорабатывать подбор гибочного инструмента, как по спискам, так и непосредственно по чертежам самих изделий с созданием списка номенклатуры, в том числе с описанием последовательности гибки, анализа столкновений детали со станиной и инструментом по гибам, а также симуляцию гибки.

Мы не только предлагаем стандартную гибку продуктов и ограничиваемся простой гибкой, но и можем предложить самые разнообразные специализированные решения для листогибочных прессов по технологии обработки листового металла.

Мы будем рады предложить специальные условия для оснащения новых листогибочных прессов, в том числе поставке основных держателей вместо производителей листогибочного пресса.

Возникли сложности с подбором гибочного инструмента для Вашего станка? Свяжитесь с нами и мы постараемся оперативно разобраться в Ваших вопросах и предложить наилучшее инструментальное решение.

Торговые марки, коммерческие торговые знаки и другая информация является собственностью их владельцев и может быть не связаны с ООО «Техноком» и публикуется только для информации. Внимание — материалы на сайте защищены авторским правом. Торговая марка WILSON TOOL относится и принадлежит Wilson Tool International, Inc.

ООО «СТИМ»
Российская Федерация, 141101,
Московская область, г. Щелково,
ул. Заводская, д. 9, помещение №25
Tел. (495) 946-90-01
E-mail: contact

Прайс

Предварительные соображения

Нагрузка балок может быть распределённой (“q” на схемах 3,4,5,9,15 и др.) или сосредоточенной (“P” на схемах 1,2,6,7,8 и др.).

Крепление балок может быть:

1. консольным с жесткой заделкой одного из концов (например, схемы 1,2,3 и другие);
2. “заделка – заделка”, когда оба конца балки из трубы жестко защемлены (заделаны), схемы 6, 7, 8, 9;
3. “шарнир – шарнир”, (схемы 12, 13, 14, 15 и другие), причём левый шарнир неподвижный, а правый подвижный;
4. “заделка – шарнир” (схемы 9, 10, 11 другие).

Жесткая заделка предотвращает поворот балки из трубы и перемещение её в любом направлении. Неподвижный шарнир допускает только поворот трубы в месте крепления в вертикальной плоскости.

Подвижный шарнир допускает поворот трубы в месте крепления в вертикальной плоскости и перемещение вдоль её собственной оси. Эти перемещения весьма незначительны и являются следствием деформации трубы под нагрузкой.

Жесткая заделка трубы предотвращает ее поворот и перемещение в любом направлении. Неподвижный шарнир допускает только поворот трубы в месте крепления в вертикальной плоскости.

Подвижный шарнир допускает поворот в месте крепления в вертикальной плоскости и перемещение вдоль её собственной оси. Эти перемещения весьма незначительны и являются следствием деформации балки из трубы под нагрузкой.

Основным видом этой деформации является её прогиб, величина которого наряду с приложенной нагрузкой зависит также от ее длины, размеров её поперечного сечения и физических характеристик материала, в данном случае от его модуля упругости (“E”). Модуль упругости углеродистой стали равен (2-2.1) * 10 ^ 5 MПа;

Из размерных характеристик поперечного сечения трубы для расчёта прогиба используется момент инерции сечения (“I”); величина прогиба зависит также от положения проверяемой точки трубы относительно опор.

Допустимая величина прогиба балок определяется их назначением и местом в строительных конструкциях и регламентируется соответствующим СНиП; в легких случаях она не должна превышать 1/120 – 1/250 длины трубы.

Поэтому настоятельно рекомендуется проверять результаты расчета на допустимость.

Предназначение калькулятора для определения изгиба

Для создания каркасов различных строений самое большое распространение получила древесина. Из нее, как из пластилина, можно сотворить конструкцию любой сложности. Однако далеко не последнее место занимает и такой конструкционный материал как различные металлические профили.

Их выгодно отличает такое свойство как пластичность, долговечность и прочность. Не последнее место среди таких материалов занимают профильные и круглые трубы. Попытайтесь представить себе навес для автомобиля из профильной трубы с покрытием из поликарбоната и такое же строение из уголка.

Похоже, двух мнений быть не может. А любая балка из трубы в конструкции должна быть просчитана. Это необходимо по двум причинам:

• Получить объект с достаточным запасом прочности под воздействием собственного веса, а также ветровых и снеговых нагрузок.
• Подобрать минимально допустимый для строения профиль с целью минимизировать расходы на материалы.

Для достижения этой цели необходимо воспользоваться нашим онлайн калькулятором и рассчитать балку из трубы на изгиб. Это в случае, если деталь закреплена с одной стороны (консольная). Если же закреплены оба конца, понадобится рассчитать трубу на прогиб.

При этом необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1. Размеры и сечение: (профильная или круглая). Для профильной прямоугольной трубы расчет производится с учетом направления воздействия. При расчете балок из квадратной трубы этот фактор одинаков для любого направления воздействия.
2. Прочностные характеристики материала с учетом толщины стенок и марки материала. Это особенно актуально при использовании балок из круглой трубы, расчет которой в значительной степени зависит от указанных характеристик ввиду многообразия применяемых материалов.

Рекомендации и возможные ошибки

При изготовлении инструмента своими руками пользователь руководствуется рекомендациями специалистов:

• При сборке транспортера рекомендуется внимательно выполнить установку звездочки цепной передачи, так как ее неправильная фиксация становится причиной поломки оборудования.
• Во время изготовления прижимного механизма рекомендовано строгое соблюдение всех основных размеров, которые указываются в чертежах. При наличии отклонений неневозможно гарантировать точность радиуса изгиба труб.
• После изготовления инструмента за ним рекомендуется обеспечить соответствующий уход, что положительно отобразится на длительности эксплуатации.
• В процессе использования инструмента отслеживается работоспособность всех его частей, а также ограничивается возможность негативного воздействия факторов окружающей среды.
• На состояние устройства негативно влияют осадки, поэтому рекомендовано обеспечить качественную защиту прокатных роликов от влаги. В противном случае будет появляться ржавчина, что негативно отобразится на работе оборудования.
• После работы со станком проводится его очистка от пыли, грязи и песка.
• Если трубогибный станок имеет электрический привод, то для обеспечения его высокой производительности и эффективности в работе рекомендовано регулярное обеспечение профилактики и обслуживания.

Гибка металла – это универсальная процедура, которая позволяет сгибать профтрубы под определенным узлом. При небольшом радиусе можно провести манипуляцию вручную. Если труба имеет толстую стенку и внушительный радиус, то рекомендуется пользоваться трубогибом, который можно приобрести или сделать своими руками.

Рисунки к патенту рф 2406585

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в оборудовании для гибки труб методом наматывания на копир.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее копир с установленным на нем замком для зажима конца заготовки, дорн, а также лоток, установленный на опоре скольжения или качения [3, с.110, Рис.7.20].

Недостаток существующего устройства заключается в том, что применение дорна, необходимого для сохранения правильной формы проходного сечения, увеличивает пассивные силы трения, в результате крутящий момент на валу копира увеличивается приблизительно на 70%, также возрастает утонение стенки изогнутой трубы.

Известные устройства для гибки труб [1, 2] имеют тот же недостаток: увеличение крутящего момента и утонения стенки трубы вследствие сил трения, затрудняющих осевое перемещение заготовки относительно дорна.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить прочность и качество труб за счет уменьшения утонения стенки изгибаемой трубы.

Это достигается тем, что в устройстве для гибки труб методом наматывания на копир, содержащем установленный в трубе дорн в отличие от прототипа, дорн снабжен приводом вращения, имеет винтовую поверхность со скругленными выступами, выполненными из условия обеспечения воздействия на трубу осевой составляющей сил трения, совпадающей по направлению и превосходящей величину линейной скорости наматывания трубы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство состоит из штанги 1, дорна 2 с шагом винтовой поверхности t, прижимной колодки 3, копира 4 и замка 5. Линейная скорость наматывания трубы на копир обозначена vH.

Устройство работает следующим образом. Дорн 2, установленный внутри трубы 6, вращается с угловой скоростью wд. Направление вращения правой винтовой поверхности дорна — против часовой стрелки со стороны незакрепленной части трубы. При этом осевая составляющая сил трения выступов винтовой поверхности дорна действует на трубу в направлении ее части, закрепленной в замке.

Данное устройство позволяет повысить прочность и качество труб за счет уменьшения утонения стенки изгибаемой трубы.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 818707, кл. В21D 9/14, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР № 619248, кл. В21D 7/02, 1978.

3. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки: Учебник для вузов по специальностям «Машины и технология об работки металлов давлением» и «Обработка металлов давлением». — М.: Машиностроение, 1989. — 304 с. — ил. — прототип.

Ручные трубогибы

Трубогибы данного класса обладают невысокой стоимостью, имеют простую конструкцию, малый вес и габариты, процесс изгибания заготовки происходит за счет физического усилия работника. По принципу работы ручные агрегаты, выпускаемые промышленностью, можно разбить на следующие категории.

Рычажные. Изгибание производится за счет большого рычага, позволяющего уменьшить прилагаемое мышечное усилие. В таких устройствах заготовка вставляется в оправку заданной формы и размера (пуансон) и с помощью рычага происходит огибание шаблонной поверхности изделием – в результате получается элемент заданного профиля.

Рычажные устройства позволяют получать радиус закругления в 180 градусов и подходят для труб из мягких металлов небольшого диаметра (до 1 дюйма). Для получения закруглений различного размера используют сменные пуансоны, для облегчения проведения работ многие модели оснащаются гидроприводом.

Рис. 7 Арбалетные приспособления ручного типа

Арбалетные. При работе заготовка помещается на два валика или упора, а изгибание происходит давлением на ее поверхность между упорами пуансона заданной формы и сечения. Агрегаты имеют сменные пуансонные насадки и передвижные упоры, позволяющие задавать радиус изгиба стальной трубы или заготовок из цветных металлов.

Гибочный башмак установлен на штоке, который может перемещаться с помощью винтовой передачи, гидравлического давления жидкости при ручном нагнетании или посредством гидравлики с электроприводом. Подобные устройства позволяют производить изгибание труб из мягких материалов диаметром до 100 мм.

Трехроликовые агрегаты (трубогибочные вальцы). Являются самым распространенным типом трубогибочных агрегатов в быту и промышленности, работают по принципу холодной вальцовки. Конструктивно выполнены в виде двух роликов, в ручьи которых устанавливается заготовка, третий ролик постепенно подводят к поверхности, одновременно прокатывая изделие в разные стороны. В результате происходит деформация заготовки без складкообразования большего сечения, чем в других ручных трубогибах.

Отличительной особенностью агрегата является невозможность получения малого радиуса закругления (обычное значение 3 – 4 величины внутреннего диаметра).

Все перечисленные устройства являются бездорновыми агрегатами, поэтому неэффективны при гибке тонкостенных изделий, также их нежелательно использовать при работе с заготовками со сварным стыком стенок – при пластический деформации возможно раскрытие отдельных участков шва.

Рис. 8 Трубогибочные вальцы

Тонкости горячей гибки

Изгибание фрагмента профильной трубы происходит после его разогрева. Желательно выполнить операцию за один подход, поскольку многократный разогрев металла нежелателен. Изделие, охлажденное до светлого вишневого цвета, может разорваться.

Поэтому такой способ идеален для выполнения углового единичного сгиба. Для изгибания профиля под округлую арку его нужно применять с осторожностью, поскольку многократный нагрев в данном случае неизбежен.

В качестве наполнителя для трубы при горячей гибке хорошо использовать просеянный и прокаленный песок. Он засыпается внутрь детали с помощью воронки

Чтобы правильно согнуть своими руками профильную трубу горячим способом следует использовать наполнитель. Так удастся предотвратить возможное смятие детали. В качестве наполнителя обычно берется песок.

Оптимальный вариант – среднезернистый строительный песок. Если его нет, подойдет материал из детской песочницы. Для начала его нужно очистить от ненужных примесей.

Для этого песок просеивается сквозь сито с ячейками размером 2-2,5 мм. Так удастся избавиться от крупных камушков и мусора. Если в процессе гибки такое включение окажется непосредственно у стенки трубы, оно сформирует рельеф, которые совершенно не нужен.

Слишком мелкие песчинки тоже не нужны. В процессе нагрева они способны спекаться, что нежелательно. Поэтому песок придется просеять еще раз, теперь уже через мелкое сито. Размер его ячеек должен составлять около 0,7 мм. Прокаливаем просеянный песок.

Наполнитель готов. Теперь можно заняться деталью. Для начала нужно отжечь трубу на участке, где будет выполняться сгибание. Затем можно приступать к изготовлению заглушек.

Потребуется две одинаковых по размеру детали, которые будут закрывать оба конца профильной трубы, чтобы не высыпался находящийся в ней песок. Заглушки выполняются только из дерева, другой материал использовать нельзя.

Определимся с размерами и формой деталей. Это должны быть пирамиды, длина каждой в десять раз больше, чем ширина основания. Размеры собственно основания должны почти в два раза превышать размеры отверстия, которое будет закрываться этой заглушкой. Подготовленные изделия нужно примерить к трубе.

Профильная труба закрывается деревянными заглушками. В одной из них обязательно выполняются выемки для выхода газов, образующихся внутри разогреваемой детали

Если все нормально, на каждой из сторон одной из заглушек выполняем продольный паз. Через эти пазы будет выходить из заготовки скопившийся при нагреве газ. Можно приступать к заполнению трубы.

Для этого берется заглушка без пазов и устанавливается на место. Обычная воронка вставляется в противоположный конец детали. Если труба длинная, ее располагают под углом к земле, если короткая – перпендикулярно.

Через воронку малыми порциями засыпают песок. После каждой порции берут резиновую или деревянную киянку и хорошенько простукивают деталь снизу, помогая песку распределиться максимально равномерно и уплотниться. После того, как при постукивании по всей длине трубы будет слышен глухой звук, работу нужно прекратить. Это значит, что деталь полностью заполнена песком.

Заполненная песком заготовка закрывается второй заглушкой. Теперь нужно мелом наметить границы участка, который должен будет подвергнуться нагреву. Его длина должна быть равна минимум шести диаметрам заготовки.

Деталь надежно закрепляется в зажиме или в тисках. Если труба сварная, ее нужно закрепить так, чтобы шов оказался снаружи изгиба. Если он будет внутри, деталь может лопнуть.

Теперь следует разогреть фрагмент трубы до красно-вишневого цвета. Это можно сделать паяльной лампой либо газовой горелкой для пайки. Важный момент. Весь участок должен прогреваться равномерно.

Нельзя допускать перегрева отдельных фрагментов. Если это все же произошло, следует остудить такие участки. Индикатором достаточно прогретой трубы станет отскакивающая от нее окалина.

Специалисты настоятельно рекомендуют выполнять горячее изгибание профильной трубы за один прием. Многократный разогрев детали может привести к ее разрыву

После того, как заготовка будет раскалена, на ее конец надевают фрагмент трубы большего сечения. Так, чтобы край детали немного не доходил до будущего изгиба. После чего трубу аккуратно сгибают до нужной формы.

Делать это нужно в один прием плавным поступательным движением в вертикальной или горизонтальной плоскости. Полученный изгиб проверяется по шаблону.

Согнутая труба должна остыть, после чего ее следует еще раз сравнить с шаблоном и убедиться в правильности приданной формы. Если это так, заглушки выбиваются. Часто сделать это сложно, тогда можно просто выжечь деревянные пробки и высыпать песок.

Чтобы изгиб получился четким, без складок и разрывов, нужно максимально плотно набить в трубу песок и равномерно разогреть деталь.

Формулы и таблицы

Чтобы сделать расчет трубы на прогиб, определяем длину детали. Она высчитывается по данной формуле:

R – это радиус изгиба в мм;

α – величина угла;

І – прямой участок в 100/300, необходимый для захвата изделия (в работе с инструментом).

Осуществляя расчет на изгиб профильной трубы, учитываем размер сгибаемого элемента. Он определяется по следующей формуле:

Значение числа π = 3,14;

α – угол изгиба в градусах;

R – величина радиуса (значение в расчет берется в мм);

DH – диаметр по внешней стороне трубы.

Минимальные радиусы сгиба для медных и латунных изделий поданы в таблице. Данные соответствуют Гостам №494/90 и №617/90. Кроме того, здесь также поданы величины по внешнему диаметру, минимальная длина статично свободной части.

Сделать расчет круглой трубы на изгиб поможет следующая таблица. Она включает данные, относящиеся к стальным аналогам (показатели соответствуют ГоСТ № 3262/75).

Чтобы не ошибиться в расчетах, следует также учесть диаметр, толщину стенок труб.

Электродуговая сварка трубного проката

Технология изготовления при помощи электросварки позволяет производить продукцию с минимальной толщиной стенок и большим диаметром. Большинство трубного проката, в частности, для прокладки газотранспортных магистралей и сетей водоснабжения, производят методом дуговой сварки с флюсом. Процесс изготовления электросварного трубопроката включает в себя несколько этапов:

Схема электродуговой сварки

• листовому металлическому прокату придают необходимую форму, протягивая его через профильные вальцы прокатных станов;
• в результате получают, подготовленные к сварке, стальные заготовки;
• процесс профилирования осуществляется при помощи валковой прокатки.

Полировка более предпочтительна для производства трубы прямошовного типа, нежели прессовая формовка, используемая преимущественно в изготовлении крупногабаритных округлых изделий.

В отличие от металлической продукции с прямым швом, профилирование спирального трубного проката выполняется на втулочных или волково-правочных станах. После формования, кромки стальных заготовок свариваются при помощи электродуговой сварки. В зависимости от типа изделия на поверхности появляется прямой или спиральный сварочный шов, который необходимо очистить от гранта и охладить.

Остывшее изделие, подвергается калибровке. После этого проводится его осмотр, ультразвуковое сканирование и тест на стойкость к возможным нагрузкам. Далее, проводят заключительную проверку, и, если дефектов не выявлено, продукцию отправляют на реализацию.