СПОСОБ ГИБКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ
METHOD OF METAL TUBE BENDING

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может найти применение при гибке металлических труб, в частности, для изготовления теплообменников.
Известен способ гибки труб, согласно которому гибку трубной заготовки проводят ее осевым перемещением и одновременным поворотом гибочного элемента гибочной головки из исходного положения на угол, обеспечивающий заданный радиус гиба трубной заготовки. Далее гибочный элемент поворачивают в исходное положение. Гибку следующего колена производят поворотом гибочного элемента гибочной головки (Патент РФ №2422229, опубл. 27.06.2011).
Способ позволяет формировать трубы многоколенной пространственной формы, в том числе с переменными радиусами изгиба, однако способ не позволяет получать качественной формы трубы с углом изгиба 180 градусов.
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ изготовления гнутых изделий из коротких толстостенных труб, в котором полость заготовки заполняют наполнителем и осуществляют гибку в рычажной матрице деформирующим пуансоном. При этом к нижним половинам торцовых поверхностей заготовки прикладывают противонаправленные сжимающие усилия кулачками в виде внешних концевых элементов рычагов матрицы. Длину пути каждого кулачка при повороте на половину угла гибки заготовки определяют по приведенной формуле (Патент РФ №2312727, опубл. 20.12.2007 - прототип).
Недостатки известного устройства проявляются при изгибе трубы на 180 градусов. При этом наблюдается уменьшение толщины трубы и появление эллипсности в месте изгиба, имеют место морщины, а в отдельных случаях возникают трещины на трубе.
В предложенном изобретении решается задача повышения качества изогнутой трубы.
Задача решается тем, что в способе гибки металлической трубы, включающем размещение трубы с засыпанным внутрь и утрамбованным формовочным песком между опорным роликом с формующей поверхностью и формующими элементами и ее изгиб посредством формующих элементов, перемещаемых вокруг опорного ролика одновременно в две стороны, удаление после гибки формовочного песка, согласно изобретению в качестве формующих элементов используют полуролики с формующими поверхностями и неподвижно закрепленные на П-образных скобах упоры с формующими поверхностями, разворачивают каждую П-образную скобу на 90 градусов и формуют поверхность трубы, причем точки касания полуроликов с трубой в начале изгиба отнесены на расстояние, составляющее от 1/4 до 1 наружного диаметра изгибаемой трубы.
Место изгиба можно нагревать.
Сущность изобретения
При гибке труб на 180 градусов возникают трудности, связанные с вытяжкой металла трубы, сопровождающиеся уменьшением толщины трубы и эллипсностью, морщинами и даже трещинами на трубе в месте изгиба. Существующие способы гибки не решают эту проблему или решают лишь частично. В предложенном изобретении решается задача повышения качества изогнутой на 180 градусов трубы за счет устранения уменьшения толщины трубы, эллипсности, морщин и трещин на трубе в месте изгиба. Задача решается следующим образом.
В изгибаемую трубу в место изгиба помещают формовочный песок и уплотняют его. Трубу размещают между опорным роликом и формующими элементами. Отгибают трубу вокруг опорного ролика одновременно в две стороны, при этом поддерживают формовочный песок в уплотненном состоянии, а в месте изгиба трубы одновременно с двух сторон формируют поверхность трубы, соответствующую поверхности прямой трубы. Формирование поверхности начинают с расстояния от начала изгиба, составляющего от половины до диаметра изгибаемой трубы. После гибки удаляют формовочный песок. Для облегчения изгиба и устранения морщин место изгиба возможно нагревать вплоть до температуры 600°С.
На фиг.1 и 2 представлено устройство для гибки металлической трубы, которое может быть применено для реализации заявленного способа, на фиг.1 устройство изображено в исходном для гибки трубы положении, на фиг.2 устройство изображено в конце изгиба трубы.
Устройство для гибки металлической трубы включает станину 1 с осью 2, на которой закреплены с возможностью вращения опорный ролик 3, имеющий формующую поверхность 4, и две П-образные скобы 5 и 6, на которых неподвижно закреплены в качестве формующих элементов упоры 7 и 8 с формующими поверхностями 9 и 10, ответными наружной поверхности прямой трубы 11, и оси 12 и 13, на которых закреплены с возможностью вращения полуролики 14 и 15 с формующими поверхностями 16 и 17, ответными наружной поверхности изгибаемой трубы 11, и с плоскостями напротив формующих поверхностей 16 и 17, состоящими из контактных выступающих плоскостей 18 и 19 и центрирующих упорных плоскостей 20 и 21. На станине 1 неподвижно закреплен ориентир 22, установленный с возможностью контактирования с центрирующими упорными плоскостями 20 и 21 полуроликов 14 и 15, а полуролики 14 и 15 установлены с возможностью контактирования друг с другом по контактным выступающим плоскостям 18 и 19. Полуролики 14 и 15 и упоры 7 и 8 размещены с возможностью контактирования по формующим поверхностям соответственно 16 и 17 и 9 и 10 с изгибаемой трубой 11, размещаемой между опорным роликом 3 с одной стороны и полуроликами 14 и 15 и упорами 7 и 8 с другой стороны. Устройство укомплектовано заглушками 23 и 24, способными быть размещенными внутри изгибаемой трубы 11, шомполами 25 и 26, контактирующими с заглушками 23 и 24, и формовочным песком 27. Для ограничения изгиба трубы на 180 градусов за опорным роликом 3 смонтированы ограничители изгиба 28 и 29.
Точки касания полуроликов 14 и 15 с трубой 11 отнесены от начала изгиба, т.е. в проекции от точки касания трубы 11 с опорным роликом 3, на расстояние «А», равное величине, составляющей от 1/4 до 1 наружного диаметра трубы 11.
Устройство для гибки металлической трубы работает следующим образом.
Полуролики 14 и 15 поворачивают вокруг осей 12 и 13 до положения, в котором их контактные выступающие плоскости 18 и 19 и центрирующие упорные плоскости 20 и 21 обращены друг к другу. Поворачивают П-образные скобы 5 и 6 к ориентиру 22 до контакта центрирующих упорных плоскостей 20 и 21 с ориентиром 22. Одновременно происходит контакт между контактными выступающими плоскостями 18 и 19, полуролики 14 и 15 оказываются размещены началом формующих поверхностей 16 и 17 к опорному ролику 3, а упоры 7 и 8 расположены перпендикулярно контактными выступающими плоскостями 18 и 19.
Подготавливают изгибаемую трубу 11 к гибке. Для этого в место изгиба внутрь трубы 11 засыпают формовочный песок 27, который проталкивают и устанавливают на месте шомполами 25 и 26 с заглушками 23 и 24 на конце. Ударами одного из шомполов, например 25, с заглушкой 23 по формовочному песку 27 при удержании другого, в данном случае шомпола 26 с заглушкой 24, добиваются уплотнения формовочного песка 27. Прекращают уплотнять формовочный песок 27 после прекращения усадки формовочного песка 27. В некоторых случаях производят подогрев места изгиба, например, газовой горелкой до температуры вплоть до 600°С.
Изгибаемую трубу 11 помещают между опорным роликом 3 и полуроликами 14 и 15. При этом труба 11 оказывается между формующими поверхностями 4 опорного ролика 3, формующими поверхностями 16 и 17 полуроликов 14 и 15 и формующими поверхностями 9 и 10 упоров 7 и 8.
Одновременно разворачивают П-образные скобы 5 и 6 на 90 градусов каждую. При этом упоры 7 и 8 отгибают трубу вокруг опорного ролика 3, а полуролики 14 и 15 обкатывают опорный ролик 3 и формируют наружную поверхность трубы 11 в месте изгиба. Изгиб продолжают до контакта трубы 11 с ограничителями изгиба 28 и 29.
По окончании процесса ставят П-образные скобы 5 и 6 в промежуточное положение и изогнутую трубу 11 протаскивают между полуроликами 14 и 15, вынимают из трубы 11 шомпола 25 и 26 с заглушками 23 и 24 и вымывают формовочный песок 27.
За счет того, что трубу 11 изгибают от начала изгиба не на 180 сразу, а на 90 градусов в каждую сторону, исчезает эффект стекания металла трубы по направлению изгиба, этому же способствует формирование поверхности трубы полуроликами 14 и 15 в месте изгиба. Основную нагрузку при изгибе несут упоры 7 и 8, а полуролики 14 и 15, в основном, формируют поверхность трубы 11. Перенос усилий по изгибу трубы 11 от полуроликов 14 и 15 к упорам 7 и 8 и изгиб на 90 градусов в каждую сторону вместо изгиба в одну сторону на 180 градусов позволяет избежать уменьшения толщины трубы 11, появления эллипсности в месте изгиба и морщин и трещин на трубе 11.
То, что точки касания полуроликов 14 и 15 с трубой 11 отнесены от начала изгиба на расстояние «А», равное величине, составляющей от 1/4 до 1 наружного диаметра трубы 11, позволяет свободно деформироваться металлу трубы в наиболее нагруженном месте и релаксировать напряжения металла в это место.
Примеры конкретного выполнения
Пример 1. В устройстве, показанном на фиг.1, изгибают трубу из нержавеющей стали длиной 16 м с наружным диаметром 20 мм. Внутрь трубы засыпают формовочный песок на длину трубы порядка метра, шомполами с заглушками продвигают формовочный песок к месту изгиба. Ударами одного из шомполов с заглушкой по формовочному песку при удержании другого шомпола с заглушкой добиваются уплотнения формовочного песка. Прекращают уплотнять формовочный песок после прекращения усадки формовочного песка. Изгибаемую трубу помещают между опорным роликом и полуроликами. Полуролики касаются трубы на расстоянии, равном 1/4 диаметра трубы, т.е. на 5 мм каждый. Одновременно разворачивают П-образные скобы на 90 градусов каждую. По окончании процесса ставят П-образные скобы в промежуточное положение и изогнутую трубу протаскивают между полуроликами, вынимают из трубы шомпола с заглушками и вымывают формовочный песок из трубы.
Пример 2. Выполняют, как пример 1. Изгибают трубу с наружным диаметром 30 мм. Полуролики касаются трубы на расстоянии, равном 3/4 диаметра трубы, т.е. на 22, 5 мм каждый. Перед помещением изгибаемой трубы между опорным роликом и полуроликами место изгиба нагревают до 600°С. Охлаждение трубы после гибки выполняют на воздухе.
Пример 3. Выполняют, как пример 2. Изгибают трубу с наружным диаметром 35 мм. Полуролики касаются трубы на расстоянии, равном диаметру трубы, т.е. на 35 мм каждый. Перед помещением изгибаемой трубы между опорным роликом и полуроликами место изгиба нагревают до 580°С. Охлаждение трубы после гибки выполняют на воздухе.
В результате при изгибе трубы на 180 градусов не наблюдается уменьшения толщины трубы и появления эллипсности в месте изгиба, не имеют место морщины и трещины на трубе.
Применение предложенного устройства позволит повысить качество поверхности изогнутой трубы.