Как производится гибка металлических труб: технологические тонкости выполнения работ

Трубы, согнутые под углом, нашли применение в нефтяной и химической отраслях, машино- и аппаратостроении. Без них не обходится ни один архитектурный или строительный проект.

Для поворотов можно использовать всевозможные фитинги, но тогда возможно возникновение течи, а иногда это просто недопустимо из эстетических соображений. Более привлекательный внешний вид и высокую надежность обеспечивает гибка труб — процесс, не нарушающий их целостность.

Содержание статьи:

  • Особенности процесса гибки
  • Способы сгибания труб
    • Специфика горячей технологии
    • Гибка холодным методом
  • Изменение конфигурации труб из цветных металлов
    • Как гнуть трубы медные и латунные
    • Гибка труб из алюминия
  • Способы гибки труб больших диаметров
  • Особенности гибки профилированных труб
  • Выводы и полезное видео по теме

Особенности процесса гибки

Каждый металл обладает своими особенностями, без их учета невозможно придать трубному материалу сложную форму. На изгибаемую трубу воздействуют радиальные и тангенциальные силы. Первые деформируют сечение, а последние способствуют появлению складок. Основное требование к окончательному результату — сечение трубы должно остаться без изменений, а на стенках не должно быть гофр.

Гибка позволяет свести к минимуму число сварных швов при прокладке трубопроводов со всяческими отводами.

Способы сгибания труб

Исходя из требуемого угла загиба, материала и диаметра трубы, гибку можно осуществить вручную или с применением специального оборудования. Различают также горячую и холодную гибку, с наполнением полости трубы и без ее наполнения.

Схема

Здесь схема и рекомендации по расчету параметров гибки труб, следование которым является гарантией хорошего результата. После прекращения воздействия нагрузки возникает такое явление, как пружинение, прямо пропорциональное модулю упругости материала. Величина возможной деформации также зависит от примененного метода гибки и геометрии объекта

Специфика горячей технологии

Выбирают этот метод, когда нужно согнуть трубу диаметром от 10 см. Деформируют трубы горячим способом как вручную, так и с применением механизмов. Существует такое понятие, как минимальный радиус изгиба. Протяженность зоны трубы, которую необходимо нагреть, определяют исходя из диаметра трубы и угла изгиба. При этом закругление не может быть меньшим, чем диаметр трубы, умноженный на 3.

Находят длину нагреваемого участка по формуле:

L = α х d / 15

В формуле: L — искомая длина в мм, α — угол изгиба в градусах, d — диаметр трубы снаружи в мм, 15 — коэффициент. Допустим, трубу диаметром 200 мм нужно изогнуть под углом 60⁰, тогда L = 60 х 200/15 = 800 мм, т.е. 4 диаметра.

Таблица 1

Минимально допустимую величину радиуса изгиба для водогазопроводных труб в соответствии с требованиями ГОСТ 3262-92 можно взять из таблицы

Чтобы согнуть трубу, ее нужно нагреть до 900⁰. Оптимальная температура для начала гибки 760⁰, а на конец — 720⁰С. При пережоге ухудшаются прочностные характеристики материала. В процесс горячего изгиба входит несколько операций:

  • изготовление шаблона;
  • набивка песком;
  • разметка участка;
  • нагрев;
  • изгибание.

Чтобы не деформировалось сечение трубы и на внутренней ее части в месте изгиба не образовывались сладки, внутреннее пространство набивают кварцевым песком. Предварительно его сушат и прокаливают, с целью удалить органические примеси при температуре от 150 до 500⁰, а после пропускают через мелкое решето с размером ячеек 3,3 х 3,3 мм. Перед тем как начать набивку трубы, нужно заглушить один ее конец.

В качестве заглушек применяют деревянные или металлические пробки, имеющие отверстие для выхода газов. Мелкий и влажный песок использовать нельзя, т.к. первый при термическом воздействии спекается и крепко пристает к стенкам труб. Второй, в результате образования пара, способствует возникновению высокого внутреннего давления, что может стать причиной вылета пробки. Недопустимо наличие в набивке камешков, они могут продавить стенку трубы.

Процесс набивки трубы очень трудоемкий, поэтому ее транспортируют к вышке и придают ей слегка наклонное или вертикальное положение. Так как качество изгиба находится в прямой зависимости от уплотнения набивки, трубу на протяжении процесса непрерывно обстукивают. Глухой звук свидетельствует о хорошем наполнении заготовки.

Перед тем как приступить непосредственно к главной операции, на набитой песком трубе прорисовывают участки будущих изгибов, приложив шаблон. Нагревают трубы в печах или горнах. Сгибают как вручную, так и механизированным способом.

В последнем случае используют специальные плиты, оснащенные упорными стойками, с помощью которых фиксируется нагретый участок трубы и прижимами, служащими для удержания конца трубы на плите. На противоположный торец трубы надевают трос, натяжение которого с помощью лебедки или шпиля и заставляет трубу изгибаться.

Чтобы стенки трубы не деформировались, в пространство стойка-труба помещают прокладки — прямые или изогнутые. Свободный конец с надетым на него тросом подстраховывается при помощи подставки. Во время процесса осуществляют контроль геометрии трубы, периодически прикладывая к ней шаблон.

Изогнув трубу под нужным углом, из нее удаляют пробки путем выжигания или просто выбивают их. Песок высыпают, трубу очищают и промываю. Выполняют окончательную проверку изгиба при помощи шаблона.

Гибка холодным методом

Для изменения конфигурации труб небольших диаметров используют различные ручные приспособления, для больших — механизированные трубогибы. В домашних условиях чаще всего требуется гибка труб водопроводных, для системы отопления. Гибка трубы под 90⁰ называется отводом, 180⁰ — калач, с образованием уступа — утка, в виде петли — скоба.

Приспособление

На таком приспособлении выполняют гибку труб диаметром до 2 см. Его крепят к верстаку посредством плиты (1) и ступицы. Ролик-шаблон (6) закреплен на общей оси плиты и ступицы. Подвижный ролик (2) зафиксирован скобой (4), имеющей рукоятку (3).Трубу размещают между роликами с таким расчетом, чтобы конец ее вошел в хомут (7). Скобу посредством рукоятки поворачивают вокруг шаблона до получения нужного угла загиба

Для ручной гибки существуют и другие приспособления. В домашних условиях для изготовления змеевика для нагрева воды, трубку из нержавейки диаметром около 20 мм просто наматывают на отрезок трубы большого диаметра. Предварительно на большую трубу наваривают скобу, укладывают ее на опоры и зажимают.

Трубку плотно набивают песком и закрывают пробками, затем вставляют в скобу и начинают навивку. Трубу, используемую в качестве шаблона, нужно прокручивать, поэтому потребуются усилия как минимум двух человек. Закончив навивку, змеевик ровняют.

Приспособление 2

На таком приспособлении сгибают трубы диаметром до 2 см. Его крепят к верстаку посредством плиты (1) и ступицы. Ролик-шаблон (6) закреплен на общей оси плиты и ступицы. Подвижный ролик (2) зафиксирован скобой (4), имеющей рукоятку (3).Трубу размещают между роликами с таким расчетом, чтобы конец ее вошел в хомут (7). Скобу посредством рукоятки поворачивают вокруг шаблона до получения нужного угла загиба

Гибку трубы из нержавеющей стали или другого материала в домашних условиях можно выполнить и на самом простом приспособлении. Его целесообразно применять при небольших объемах работ. Для изготовления примитивного трубогибочного приспособления нужна плита из бетона, штыри из металла и перфоратор. Плиту делят на клетки 40 х 40 или 50 х 50 мм. По углам клеток просверливают при помощи перфоратора отверстия и вставляют в них штыри.

Трубное изделие вставляют межу штырями и, прилагая усилие, загибают. Точность при таком способе гибки не идеальная, но для использования заготовки в домашних условиях вполне достаточная. Для гибки с более высокой точностью можно использовать приспособление, изготовленное на основе домкрата.

Станок для гибки труб

Для изготовления такого приспособления нужен домкрат, выдерживающий 5-тонную нагрузку, крепкое основание и штыри. Трубы сгибают при помощи башмаков. Размер этих элементов должен соответствовать параметрам изгибаемой трубы

Чтобы внутренний просвет трубы не деформировался, применяют средства, противодействующие этому процессу изнутри. В качестве внутренних ограничителей чаще всего используют песок. При этом в один конец трубы вставляют заглушку, а через второй насыпают песок, затем и его забивают пробкой. Далее, выполняют изгиб.

Иногда ограничителем служит пружина, специально изготовленная для этой цели. Для навивки используют проволоку диаметром от 1 до 4 мм. Пружина должна свободно войти в трубу в точке сгиба, снаружи оставляют часть проволоки. После выполнения изгиба пружину удаляют, потянув проволоку. В случае работы с трубой, имеющей в сечении квадрат, для изготовления пружины подбирают проволоку с таким же сечением.

Подойдет для этой цели и пучок проволоки, состоящий из отдельных отрезков, которые по одному заталкивают вовнутрь до места будущего сгиба. После завершения операции отрезки также по одному извлекают. Вручную можно согнуть нержавеющую трубу сечением до 4 см и толщине стенки 0,3 см.

Способы гибки

На фото — существующие методы ручной гибки труб: с обкаткой, путем наматывания, на двух опорах, путем гибки с волочением. Последний метод применяется для цельнотянутого тонкостенного трубного материала. Таким способом сгибают трубы малой длины на небольшой угол

Для работы с большими диаметрами необходимо профессиональное оборудование. Есть трубогибочные станки, укомплектованные дорном. Этот конструктивный элемент — обыкновенный металлический прут.

Оборудование для гибки труб на производстве

На станках-трубогибах можно изгибать трубы с различной геометрией сечения. Это универсальное оборудование, т.к. возможна гибка изделий с большим диапазоном диаметров и из разных материалов начиная с углеродистой стали и заканчивая трубами из цветных металлов. Наиболее сложные станки имеют электронное управление

Перед тем как начать процесс гибки, его помещают внутрь, чтобы предупредить деформацию стенок трубы. Дорны, входящие в комплект, имеют разное сечение, поэтому можно подобрать нужный для определенного диаметра трубной продукции.

Изменение конфигурации труб из цветных металлов

Есть очень полезное свойство у цветных металлов — высокая пластичность. Однако они обладают недостаточной прочностью. В процессе гибки, в результате приложения усилий сжатия и растяжения, может наблюдаться смятие или разрыв трубы. Чтобы этого не случилось нужно в точности соблюдать технологию.

Как гнуть трубы медные и латунные

Для гибки медных, а также латунных труб применяют как горячий, так и холодный методы. При выборе первого в качестве внутреннего наполнителя выбирают песок, второго — расплавленную канифоль. Технология гибки такая же, как и для труб из стали.

Трубная продукция из меди и латуни перед холодной гибкой подлежит отжигу с последующим охлаждением. Диапазон температур для обоих материалов одинаков — от 600 до 700⁰С. Разница в охлаждающей среде — медь помещают в воду, а латунь охлаждается на воздухе.

После завершения процесса канифоль удаляют путем ее выплавки. Чтобы не допустить разрыва трубы, процесс ни в коем случае не начинают с середины трубы, только с концов. В качестве приспособлений для гибки используют как простые инструменты, так и сложное станочное оборудование.

Ручные трубогибы работают за счет физических усилий человека, а гидравлические сводят эти усилия к минимуму. И те, и другие укомплектовывают сменными насадками для возможности подбора нужного диаметра.

Таблица с минимальными радиусами изгиба

Минимальный радиус для гибки медных и латунных труб регламентируется ГОСТ 617-90 и ГОСТ 494-90 соответственно. Специалисты не рекомендуют использовать этот радиус без особой надобности. Всегда лучше обойтись большим его значением

С трубами медными и латунными работать значительно легче, чем со стальными, но деформация металла при изгибе происходит по тем же законам физики. На изгибаемом участке наружная поверхность испытывает растяжение, в результате чего стенки истончаются.

Внутри трубы происходят обратные процессы — стенка сжимается и становится толще. Существует риск превращения круглого сечения в овал и уменьшения условного прохода, поэтому нельзя приступать к гибке, не приняв мер, предотвращающих эти явления.

Гибка труб из алюминия

Основные способы гибки алюминиевых труб такие же, как и латунных или медных:

  • проталкивание между роликами;
  • прокатка;
  • откатывание;
  • давление.

Перед принятием решения по поводу того, как и каким способом согнуть алюминиевые трубы, нужно ознакомиться с каждым. Первый метод применяют для тонкостенных труб диаметром максимум 10 см, когда нужно получить пологий сгиб с небольшими требованиями к точности. Здесь строго регламентирован минимальный радиус. Его величина — 5-6 диаметров трубы.

Кривизну участка определяет положение отклоняющего ролика. Таким способом чаще всего изготавливают декоративные элементы интерьера. Вторым способом сгибают трубный материал большого диаметра, для чего используют 3-роликовые трубогибы. Трубу протягивают между приводными роликами, ориентаия которых определяет радиус гибки.

Трубогиб

На фото стационарный электрический 3-роликовый трубогиб, но существуют и ручные мобильные модели оборудования. На нем заготовка перемещается через ролики и сгибается под заданным углом по всей длине. На таком станке можно изменить конфигурацию трубы, согнув ее кольцом, спиралью или выполнить дугу большого радиуса

Точность этого метода еще ниже предыдущего, но деталь можно подвергнуть повторному изгибанию и повторять процесс до тех пор, пока не будет получена нужная геометрия. Метод откатки не предусматривает наличия внутреннего наполнителя, поэтому его не применяют для получения небольших радиусов. Не получится при выборе этого способа выполнить и строгие требования по поводу овальности сечения в месте изгиба.

Для деформации алюминиевой трубы давлением используют прессы с установленными на них штампами с матрицей нужной формы. Заданная геометрия получается в результате влияния давления, оказываемого извне. В отдельных случаях давление может быть внутренним, когда трубу помещают в прессформу и подают внутрь жидкость с напором, достаточным для того, чтобы прижать ее к стенкам.

Трубы из дюралюминия согнуть непросто, т.к. этот материал достаточно твердый и пружинистый. Чтобы облегчить процесс их обжигают непосредственно перед гибкой при температуре от 350 до 400⁰С, затем ждут пока трубы охладятся естественным путем на воздухе.

Способы гибки труб больших диаметров

Относительно недавно появившиеся способы — гибка труб с участием токов промышленной и высокой частоты и гибка с растяжением. В первом случае используется высокопроизводительная высокочастотная установка, в которой трубу диаметром 95 – 300 мм нагревают, выполняют гибку и охлаждают. В ее состав входят две части — механическая в виде гибочного станка и электрическая, включающая электрическую часть и высокочастотную установку.

Труба деформируется только на нагретом участке, находящемся в зоне индуктора. Изменение геометрии до заданного размера происходит под воздействием отклоняющегося ролика. Таким методом можно получить гиб с кривизной малого радиуса.

Гибку с использованием второго способа осуществляют на гибочно-растяжных машинах, в комплект которых входит поворотный стол. На трубу воздействуют большие растягивающие и изгибающие усилия. Так получают крутоизогнутые гибы с постоянной толщиной стенки по всей окружности.

Применяют метод для гибки труб большого диаметра, используемых в авиационной, автомобильной промышленности, судостроении, где к трубопроводу предъявляют высокие требования. Преимущество в возможности изгибать трубы со стенкой от 2 – 4 мм на 180⁰.

Особенности гибки профилированных труб

Профильная трубная продукция имеет более эстетичный вид, чем ее аналоги с круглым сечением, поэтому она часто встречается в бытовых конструкциях. При гибке на нее изнутри воздействует сила сжатия, а извне — растяжения. Следует тщательно подобрать способ гибки, прежде чем приступить к выполнению этой операции.

К профильному сортаменту относятся трубы с сечением в виде квадрата, овала, прямоугольника.Существует несколько нюансов и о них не следует забывать, занимаясь гибкой профилированных труб в домашних условиях без наличия специального оборудования:

  1. Оптимальная длина изгибаемого участка для профтруб с тонкими стенками и сечением до 2 см — высота трубы, умноженная на 2,5.
  2. Для толстостенных труб длину зоны гибки определяют путем умножения сечения на три. В противном случае не избежать растрескивания материала снаружи или его деформации изнутри.
  3. Минимальное значение радиуса кривизны — сечение изгиба умноженное на 2,5.

Не учитывая эти требования можно даже не надеяться на хороший результат. Способы гибки не отличаются от применяемых при работе с изделиями с круглым сечением. Кроме того, можно использовать способ ручной гибки с выполнением поперечных распилов, которые выполняют на трех сторонах трубы.

Длину резов и их количество определяют путем расчетов. Допустим, есть труба 40 х 90 мм. Нужно выполнить полный разворот, т.е. согнуть по стенке 40 мм под углом 180⁰ радиусом 150 мм. Сначала вычисляют длину полуокружности по наружному радиусу — L = (2π r : 2 = 2х 3,14 х 190) : 2 = 596,6 мм.

Для внутреннего радиуса вычисления такие же: Lвн. = (2 х3,14 х 150) : 2 = 471 мм. Сумму длин резов на внутреннем радиусе определяют по формуле: Lвыр = L – Lвн = 596,6 – 471 = 126 мм. Если учесть, что болгаркой можно выполнить рез шириной 5 мм, то на плоскости сгиба длиной 126 мм получится 25 прорезей, после выполнения которых трубу сгибают до тех пор, пока кромки вырезов не соприкоснутся. Прорези заваривают, а швы зачищают.

Согнутая профилированная труба

Для гибки профильных труб обычные трубогибы не подходят. Для этой цели существуют специальные трубогибочные станки, но, даже имея такое оборудование, прямой угол получить практически невозможно. Проще применить сварной способ или использовать фитинги

Есть еще один способ, которым сгибают профилированные и круглые трубы, но применить его можно только в зимний период. Для этого в торцы тубы, вставляют пробки, заливают внутрь воду и ждут, пока она застынет. Трубу сгибают, контролируя процесс шаблоном, затем вынимают пробки и удаляют жидкость.

Выводы и полезное видео по теме

Как согнуть трубу при помощи подручных средств, узнаете из этого видео:

Как согнуть трубу любого сечения в круг:

Самодельный трубогиб — нужная вещь в хозяйстве:

При выполнении ремонта или строительстве дома необходимость изогнуть трубу— круглую или профильную, возникает часто. Если объем небольшой, можно сделать это своими руками. Массовая гибка трубной продукции возможна только при наличии специального оборудования.