Способы гибки труб: как выбрать оптимальный

Различные способы гибки труб востребованы в тех случаях, когда для создания жесткой металлоконструкции заготовку не подвергают сварке и нет возможности использовать резьбовые соединения. У такой технологии есть свои достоинства, однако она не лишена и недостатков. Гибка труб должна осуществляться специалистами после проведения необходимых расчетов.

В целом, гибка дает одно неоспоримое преимущество – труба остается целой, что исключает течи. Именно поэтому так много сфер производства, где используется данный способ. В нашей статье мы расскажем о том, какими методами осуществляется гибка, какое оборудование используется и каковы нюансы этого процесса.

Основные технологии гибки труб

Гибку труб можно выполнить разными способами. Выбор того или иного метода зависит от таких факторов, как:

• диаметр трубы;
• качественные показатели прочности трубы после гибки и ее долговечность;
• материал заготовки;
• предельно допустимая деформация объекта;
• профиль;
• радиус сгиба;
• толщина стенок;
• требуемая точность гибки.

1. Горячая гибка труб.

   Этот способ гибки труб применяют в тех ситуациях, когда использование трубогибочных агрегатов, работающих с холодным материалом, невозможно. Горячий метод достаточно трудоемок. Он предполагает предварительный разогрев трубы и использование наполнителей. В качестве последнего часто выступает очищенный речной песок. Важно, чтобы в нем отсутствовали органические объекты и слишком мелкие частицы (при повышении температуры они могут спекаться и пригорать к поверхности), а также влага (из-за нагревания заготовки она может превратиться в пар и критически повысить давление в трубе).

   Во время сгибания труба подвергается воздействию температуры примерно в +900 °С. Длина рабочего участка зависит от сечения и радиуса гибки. При этом необходимо исключить пережоги или повторное нагревание – это снижает качество изделия. Когда все манипуляции выполнены и труба приобретает нужную конфигурацию, из нее извлекаются заглушки, убирается песок и промывается ее внутренняя поверхность.

2. Холодная гибка труб.

   Этот способ гибки труб имеет ряд преимуществ по сравнению с предыдущим: он более технологичен, процесс занимает меньше времени, а такая производительность способствует снижению затрат на выполнение работ. Холодным методом сгибают заготовки из пластичных цветных металлов. Например, медь и алюминий имеют высокий показатель ковкости, поэтому трубы из этого материала легко поддаются деформированию и без предварительного нагрева.

Если быть откровенным, то сгибание снижает качественные показатели труб и вызывает их некоторые дефекты. Чаще всего встречаются:

• истончение внешней по отношению к изгибу стенки;
• образование гофровых неровностей на внутренней по отношению к изгибу стенке;
• изменение формы полости трубы (проход может стать не круглым, а овальным).

Тонкостенные изделия из мягких металлов особенно подвержены деформациям, поэтому способы гибки труб с такой особенностью предполагают обязательное использование механического стабилизатора – дорна.

Дорн – это специальный элемент оснастки, который размещают в рабочем участке полости трубы на время гибки для того, чтобы не произошло производственной деформации ее стенок. Конструкция дорна может быть жесткой или гибкой.

Жесткий дорн – это стержень, выполненный из твердого материала. С одного края рабочей стороны имеет закругленную форму. Устанавливается в полость трубы в точку изгиба. Гибкий дорн также выполнен из твердого металла, но на краю имеет один или несколько гнущихся сегментов в форме сфер или полусфер специальной конфигурации.

Находясь во время работы внутри трубы, он обеспечивает сохранность формы ее стенок. Когда гибка завершена, дорн подлежит извлечению. В процессе выталкивания шарики дополнительно выравнивают внутреннюю поверхность изделия. Применение гибкого дорна несколько сложнее –требуется устройство по его автоматическому управлению, встроенное в трубогибочный аппарат.

Установки, работающие с использованием дорна, бывают только стационарного типа. Способ гибки труб при этом может быть автоматическим или полуавтоматическим. Наиболее производительные и дорогостоящие агрегаты оснащены системой ЧПУ, которая отслеживает и контролирует все технические моменты рабочего процесса.

Виды оборудования для гибки труб

Все гибочные агрегаты можно разделить на три группы в соответствии с типом привода:

1. Устройства с прокатным приводом. Такие приспособления имеют ручное управление. С их помощью можно выполнить гибку тонкостенных металлических или полимерных труб малого диаметра. Плюсы такого оборудования: низкая себестоимость работ, возможность сделать все своими руками. Минусы – необходимость применения физической силы мастера, малый диапазон диаметров труб, невозможность работы с заготовками нестандартных размеров.
2. Устройства с механическим (гидравлическим) приводом. Способ гибки труб с их применением считается универсальным. Профессиональные устройства такого типа используются в строительстве, промышленности и других областях. Плюсы гидравлических установок: более высокая производительность, чем у предыдущего вида гибочных станков, за единицу времени обрабатывается большое количество заготовок, есть возможность работы с трубами крупного сечения. Минус один, но весомый: при выходе из строя гидравлического цилиндра его нельзя починить – только полная замена.
3. Устройства с электрическим приводом. Электромеханические агрегаты часто можно встретить на площадках капитального строительства и на промышленных предприятиях. Способы гибки труб при помощи оборудования такого типа отличаются высокой точностью, качеством готовой продукции и большой производительностью. Сегодня существует немало моделей электромеханических гибочных станков. Некоторые из них справляются даже с трубами большого диаметра, причем точность такой манипуляции очень высока. Минусом устройства этого типа является его низкая мобильность, которая обусловлена весом станка и необходимостью подключения к сети электропитания.

В соответствии с принципом действия оборудование делится на следующие виды:

• Автоматическое – управление устройством осуществляется системой с ЧПУ, предварительно настроенной мастером. Производственный контроль проводится автоматически, при помощи датчиков.
• Рычажное – имеет ручное управление, воздействие на объект происходит с применением физической силы мастера. При работе с тонкостенными заготовками этим способом гибки труб можно достичь угла в 180°.
• Арбалетное – придает заготовке форму угла в 90°. Это устройство не занимает много места. С его помощью можно обрабатывать заготовки из полимеров и цветных металлов.
• Гидравлическое – воздействие на трубу происходит при помощи гидроцилиндрического станка.
• Арочное – устройство с ручным управлением. Гибка происходит за счет пропуска трубы через шаблонный сегмент.
• Трехвалковое (роликовое) – агрегат с ручным приводом, оказывает воздействие на обрабатываемую деталь при помощи системы из трех роликов. Использование этого способа гибки труб позволяет обрабатывать заготовки из твердых металлов, сокращает риск появления трещин или деформаций.
• Пружинное – изготовлено из пружинной стали. Во время работы в полость трубы помещают пружину, затем мастер прикладывает физическую силу для изменения формы заготовки. Такой метод обработки подходит для бесшовных заготовок небольшого диаметра.

Нюансы гибки труб из цветных металлов

Одно из отличительных свойств цветных металлов – большая пластичность. Однако для выполнения гибки ее может быть недостаточно. Прилагаемые усилия сжатий и растяжений часто бывают причиной смятий и даже разрывов заготовки. Чтобы этого избежать, важно четко следовать технологической инструкции.

• Гибка труб из меди и латуни.

При работе с заготовками из меди и латуни используют как холодный, так и горячий способы гибки труб. И в том, и в другом случае в полость объекта помещается наполнитель: для холодного метода – расплавленная канифоль, для горячего – песок. Технологически процесс ничем не отличается от работы со стальными трубами.

Прежде чем приступить к гибке медных или латунных заготовок, их нужно обжечь, а затем остудить. Термическое воздействие на оба материала одинаковое: +600…+700 °С. А вот способы их охлаждения разные: медь для этого окунают в воду, а латунь оставляют на воздухе.

Когда труба приобретает нужную форму, канифоль из нее выплавляют. Чтобы не нарушить целостность изделия, процесс извлечения начинают с краев. Трубогиб может быть как простым инструментом, так и сложным технологичным станком.

Устройства с ручным приводом работают за счет приложения немалой физической силы мастера, а гидравлические агрегаты требуют минимального ее количества. Станки того и другого типа имеют сменные насадки, позволяющие работать с заготовками разных диаметров.

Хотя трубы из меди и латуни гнуть легче, чем стальные, сложности процесса, связанные с законами физики, остаются те же – в точке сгиба наружная стенка заготовки растягивается и истончается.

В то же время, внутренняя стенка сжимается и становится толще. Такие деформации могут привести к изменению формы полости трубы с круглой на овальную, снизить ее проходимость. Поэтому прежде чем приступить к любому из способов гибки труб, важно принять меры по предотвращению негативных явлений.

• Гибка труб из алюминия.

Способы работы с алюминиевыми трубами такие же, как с медными или латунными:

• с использованием роликов;
• прокатка;
• откатывание;
• давление.

Прежде чем выбрать способ гибки труб из алюминия, важно ознакомиться с существующими вариантами. Первый подходит для работы с тонкими заготовками, диаметр сечения которых не превышает 10 см. С его помощью можно получить пологий изгиб без высокой градусной точности. Минимальный радиус сгибания установлен строго и составляет 5-6 диаметров трубы.

Степень изгиба зависит от положения отклоняющегося ролика. Этот метод, как правило, встречается при работе с декоративными элементами интерьера. При помощи второго способа выполняют манипуляции с трубами большого сечения. Для этого часто применяют 3-роликовое гибочное устройство. Заготовку располагают между приводными роликами. Радиус гибки настраивается путем изменения их положения.

В этом способе гибки труб получить точный угол еще сложнее, чем в первом. Зато заготовку можно пропускать через роликовую систему до тех пор, пока нужная конфигурация не будет достигнута.

При откатке в полость трубы не помещают наполнитель, поэтому такой метод применим лишь в случаях, когда нужен небольшой изгиб. Работая этим способом, не получится выполнить точные требования по степени овальности сечения на участке воздействия.

Применение давления в качестве способа гибки труб часто встречается при работе с алюминием. Для этого используются прессы с установленными на них штампами требуемой формы матрицы. Заготовка приобретает нужную конфигурацию под воздействием внешнего давления со стороны агрегата.

Существует также метод, когда изгиб заготовке придается за счет внутреннего давления. Для этого трубу размещают в пресс-форме, а во внутреннюю полость подают воду под напором настолько большим, чтобы прижать ее к стенкам.

Работать с дюралюминиевыми изделиями достаточно сложно – они пружинистые и отличаются большой прочностью. Для эффективной обработки их нужно сперва обжечь при температуре +350…+400 °С, а затем остудить на воздухе.

Способы гибки труб большого диаметра

Сравнительно недавно появилось два способа сгибания труб большого диаметра. Первый – при помощи токов высокой и промышленной частоты. Второй – гибка с растяжением. При работе с токами заготовку диаметром 95–300 мм сперва нагревают в высокочастотной установке, затем трубе придается нужный изгиб, а после ее охлаждают.

Оборудование для первого способа состоит из двух частей: механической (трубогибочный станок) и электрической (высокочастотная установка и непосредственно электрическая часть).

Деформации подвергается только нагретый участок трубы, который находится в зоне индуктора. Придание заготовке нужной формы происходит за счет влияния отклоняющегося ролика. Благодаря этому методу можно достичь малого радиуса изгиба.

Второй способ гибки труб выполняют на гибочно-растяжных машинах, укомплектованных поворотным столом. Устройство с большой силой растягивает и изгибает материал – так получаются изделия с крутыми углами и равной толщиной стенок по всей площади.

Ярким преимуществом гибки с растяжением является то, что она позволяет изогнуть трубу со стенками толщиной 2–4 мм на 180°. Этот метод применяется для придания нужной формы заготовкам большого диаметра в авиационной промышленности, автомобилестроении, судостроении, при прокладывании трубопровода – словом, в тех областях, где качество труб имеет особенно большое значение.