Инструменты и методы: как гнут трубы

О чем речь? Глядя на сложные инженерные конструкции или изящные изгибы, сложно удержаться от вопроса, как гнут трубы таким образом, чтобы не деформировать их в процессе и сохранить внутренний радиус.

На что обратить внимание? Первый шаг в гибке трубы – выбор подходящего материала с необходимой пластичностью. Затем приступают к применению специализированного оборудования. Главное в этом процессе – контроль напряжений, чтобы труба не потеряла прочность и изначальные характеристики.

Особенности гибки труб

У различных типов и сортов металла есть собственные, характерные именно ему особенности. И не получится придать прокату сложную форму без учета этих свойств. Ведь, например, при гибке напряжения, которые образуются на разных участках той же трубы, намного превышают прикладываемые усилия – тангенциальные и радиальные силы запросто могут привести к разрыву даже прочных стальных стенок.

Радиальные усилия могут деформировать сечение трубы, а тангенциональные приведут к появлению складок. Главным требованием при гибке является сохранение площади внутреннего сечения трубы, иначе при эксплуатации это будет местом дополнительного напряжения. Гофры также недопустимы, так как они будут создавать завихрения для движущегося по трубе газа или жидкости. Гибка намного более экономичный способ проложить трубопровод, огибая всевозможные препятствия.

Кроме формирования трубопроводов с помощью гибки осуществляют подготовку всяческих элементов для возведения теплиц, навесов, входных групп, беседок/веранд и даже изготовления садовой мебели.

В зависимости от того, как сильно нужно сгибать трубу, это можно сделать как вручную, так и с помощью специализированного оборудования. Кроме того, выделяют следующие виды гибки:

• горячая;
• холодная;
• с наполнением полости трубы;
• без наполнения трубы чем-либо.

Очень важно принимать во внимание, что после того, как усилие для гибки прекращается, возникает эффект известный, как «пружинение», сила которого находится в прямой зависимости от упругости металла (по модулю). Кроме того, то, насколько сильно материал «отпружинит», зависит еще и от способа его изгибания, а также от формы объекта.

Как гнут трубы в горячем состоянии

Горячая гибка практикуется в том случае, если нужно гнуть трубы диаметром от 10 см, деформацию можно производить как вручную, так и с применением инструментов. И здесь очень важно соблюсти ограничение, касающееся минимального радиуса изгиба.

Длина участка нагрева определяется, исходя их двух параметров:

• диаметр трубы;
• угол изгиба.

Закругление при этом не должно быть меньше, как минимум тройного диаметра. Таким образом, длина нагреваемого отрезка высчитывается по следующей формуле:

• L – искомая длина в мм,
• alpha – угол изгиба в град.,
• d – диаметр трубы снаружи в мм,
• 15 – коэффициент.

То есть, если у нас в наличии труба с диаметром в 200 мм, и стоит задача согнуть ее на 60⁰, то длина отрезка нагрева составляет L = 60 х 200 / 15 = 800 мм, т.е. 4 диаметра. Нагревание должно осуществляться максимум до 900⁰, при этом процесс гибки можно начинать уже при 760⁰ и производить ее до тех пор, пока металл не остынет до 720⁰С. Если нагреть металл свыше 900⁰, то будет иметь место так называемый пережог, при котором существенно ухудшатся прочностные качества железа.

Горячий изгиб включает в себя следующие операции:

• подготовка шаблона;
• набивка заготовки песком;
• разметка участка нагрева и изгиба;
• последовательный нагрев;
• изгибание.

Набивка кварцевым песком осуществляется для того, чтобы в месте изгиба на трубе не образовывались складки. Песок при этом должен быть прокален при температуре до 500⁰, чтобы удалить из него всю возможную органику, а после того он просеивается через мелкое сито, в котором размерность ячеек составляет 3,3х3,3 мм.

Далее в начало участка предварительного нагрева и изгиба трубы вставляется пыж (заглушка), чтобы содержимое не просыпалось, а дальше будущее колено заполняется песком.

Пыж может представлять собой деревянную или металлическую пробку с мелкими отверстиями для выхода газов. Также песок должен быть абсолютно сухим, так как в противном случае при воздействии температуры песок в трубе припечется к стенкам трубы. Также пар мигом создаст избыточное давление, из-за чего пробка может вылететь из заготовки с большой скоростью. Очень важно, чтобы песок был тщательно просеян, то есть, чтобы в нем не было камешков, так как они могут эффективно продавить стенку трубы при создании давления.

Далее на забитой песком трубе прорисовываются участки предстоящих изгибов. Нагревание производят в печи или в горне; изгиб осуществляют как вручную, так и с помощью специального оборудования. В последнем случае используются плиты с упорными стойками, на которых нагретый участок фиксируется специальными прижимами, удерживающими оконечность изгибаемой трубы. Другой ее конец укрепляется с помощью троса, который натягивается с помощью лебедки и создает изгибающее усилие.

Во избежание гофрирования трубы и ее последующей пластической деформации в свободное пространство между стойкой и трубой помещают прямые или изогнутые прокладки. Свободная оконечность подстраховывается с помощью специальной подставки. Во время изгиба необходимо осуществлять контроль формы, для чего нужно периодически сверяться с шаблоном.

После того, как изделие оказывается достаточно изогнутым, пробки из него выбивают, песок высыпают, а трубу промывают. Форма изгиба сверяется с шаблоном.

Как гнут трубы в холодном состоянии

Небольшие трубы гнутся как вручную, так и с помощью легких приспособлений; изделия больших диаметров изгибаются с помощью специальных механизированных трубогибов. В коммунальном хозяйстве обычно изгибают водонапорные или газовые трубы, при этом различные формы и углы изгиба имеют следующие названия:

• под 90⁰ – отвод;
• под 180⁰ – калач;
• с образованием уступа – утка;
• в виде петли – скоба.

При должном умении можно выполнить даже такой «фокус», как согнуть трубу в кольцо. Но если не производить гибку регулярно и в больших количествах, то для редких операций по изгибу достаточно будет применять простейший инструмент и приспособления. Речь идет, к примеру, о металлической плите с отверстиями, соответствующими разным диаметрам труб.

Иногда изгиб осуществляют и по-другому. К примеру, для изготовления змеевика трубка с диаметром до 20 мм, выполненная из нержавеющей стали, просто наматывается на трубу большего диаметра. При этом труба, используемая в качестве катушки, укрепляется скобами и зажимается. Изгибаемая трубка забивается песком, вставляется в скобу и далее начинается процесс навивки. Трубу-катушку нужно прокручивать, для чего требуются усилия, как минимум, двоих человек.

Гидравлический станок для гибки труб

Чтобы изготовить трубогиб из гидравлического домкрата (обеспечивающий усилие в 5 тонн), потребуется крепкое основание и удерживающие штыри. Также понадобятся башмаки – давящие на трубу элементы, соответствующие диаметру изгиба. В данном случае перед изгибом труба также наполняется песком.

Но иногда в качестве компенсатора служит не песок, а пружина, которая специально для этого предварительно изготавливается из проволоки с диаметром до 4 мм. После того, как труба оказывается должным образом изогнута, проволока удаляется.

Кстати, если сечение трубы представляет собой квадрат, то и пружина должна тоже иметь квадратную форму. Пружина может состоять из нескольких отрезков, которые заталкиваются в заготовку друг за другом. То есть, проволока не обязательно должна быть цельной – подойдет и набор отдельных отрезков. Такая компенсация позволяет вручную сгибать трубы с сечением до 40 мм и толщиной стенки до 3 мм.

Стационарные и переносные трубогибочные станки существенно упрощают процесс изменения формы труб. В них гидравлическая система приводится в действие либо ручным, либо механизированным насосом. В качестве силового агрегата обычно используется электродвигатель, реже – пневмоагрегат.

Как сделать трубогибочный станок своими руками

Мастера слесарного дела зачастую самостоятельно собирают необходимые им трубогибы. Для профессиональной работы такие приспособления не подойдут, но к примеру, для сантехнических работ, они вполне сгодятся.

Трубогиб из дерева

Это самый простой вариант такого инструмента, подходящего для изгиба алюминиевых труб. Сгиб осуществляется сегментарно, а чтобы труба не выскальзывала, используются специальные зажимы.

Берется доска, как минимум, дюймовой толщины – из нее изготавливается форма-шаблон. Далее из таких же досок составляется стол для прокатки – именно на нем будет производиться процесс гибки. Затем из металлической трубы изготавливается рычаг, который устанавливается на некотором расстоянии от ложа для изгибаемой трубы. Деформируемая труба вставляется в отверстие, где находится упор и форма. Далее производится последовательный изгиб трубы вручную.

Деревянный трубогиб прост в изготовлении и эксплуатации, однако, он в некотором роде, одноразовый, то есть, для каждого последующего применения будет требоваться отдельный шаблон. Кроме того, качество изгиба оставляет желать лучшего (угол не будет отличаться точностью).

Роликовый трубогиб

Это одна из самых популярных моделей трубогибов ручного изготовления, работающих на ручном приводе. Ролики образуют собой равнобедренный треугольник. Цепным приводом они соединяются с лебедкой, при этом верхний ролик соединяется с зажимным механизмом – он отвечает за то, что станок вращается.

Изгибаемый элемент помещается на ролики, потом рукоятка лебедки плавно поворачивается и изделие протягивается между роликами. Если сделать так несколько раз, то заготовка постепенно начнет изгибаться. Далее усилие увеличивается; после того, как требуемый результат достигнут, заготовка прокатывается еще несколько раз.

Домкратный трубогиб

Чаще всего трубогибы делают из домкратов – они позволяют осуществлять гибку труб под любыми углами. Такие трубогибы намного более эффективны, чем деревянные аналоги. Здесь заготовка упирается в ролики, расположенные по оси. Изгиб осуществляется посредством давления башмака на заготовку.

Часто задаваемые вопросы о гибке труб

Какие трудности и ошибки могут возникать при гибке труб?

При гибке трубного проката можно наделать приличное число ошибок. При недостатке опыта трубный профиль при сгибании может деформироваться, особенно, если торопиться. Давление может осуществляться при предварительном нагревании, чтобы обеспечить плавность процесса, ведь при деформировании металл сжимается с одной стороны и растягивается с другой. И если не соблюдать правил и не быть аккуратным, то могут случиться следующие «неприятности»:

• могут образоваться изломы и трещины, при этом заготовка будет уже негодным к эксплуатации;
• при перетяжке наружной стенки труба может лопнуть либо сразу, либо со временем;
• внутренняя часть трубы может принять форму гофры;
• возможно образование глубоких царапин и появление других дефектов.

Итак, очевидно, что при гибке труб присутствуют свои нюансы (хоть их и немного). Однако в случае, если их не принимать во внимание, то получить качественный изгиб не удастся.

Какие факторы могут повлиять на качество гибки труб?

В первую очередь, требуется соблюдать основные параметры гибки:

• радиус;
• финальный угол изгиба;
• скорость сгибания.

Поэтому очень важно заранее откалибровать и настроить оборудование.

Какие типы материалов могут быть подвержены гибке?

Гнуть можно трубы из самых разных материалов, например, из таких, как:

• черная и нержавеющая сталь;
• медь;
• алюминий;
• пластик.

Разумеется, каждый из указанных материалов нуждается в особенном подходе при организации процесса гибки. В домашних условиях гнуть трубы горячим способом недопустимо, зато изготовленный своими руками трубогиб позволяет как качественно деформировать тонкие трубы, так и согнуть трубы больших диаметров.