РД 24.203.03-90 – Радиусы и углы гиба труб

Методы гибки труб без заводских приспособлений

В бытовых условиях часто приходится гнуть грубые трубы при строительных работах или при прокладке газопроводов. При этом тратить финансовые средства на приобретение заводских трубогибов для разовых операций экономически нецелесообразно, многие используют для этих целей простые самодельные приспособления.

Стальные трубы

Сталь – довольно прочный и долговечный материал, который очень трудно деформировать, основной способ изменения его конфигурации – изгиб до нагретого состояния с наполнителем с одновременным физическим воздействием. Для тонкостенных труб из нержавеющей стали используется следующая технология получения длинного сечения с малым радиусом изгиба:

1. Установите деталь вертикально, закройте пробкой с одного конца и всыпьте очень мелкий и сухой песок, после полного заполнения вставьте пробку с другой стороны.
2. Найдите невысокую вертикальную трубу или столб необходимого диаметра и жестко закрепите конец трубы на ее поверхности.
3. Деталь наматывают вокруг оси трубки, вращая шаблон или огибая его.
4. После намотки выпускают конец и снимают сложенную часть с модели, снимают заглушки и насыпают песок.

Рис. 11 Как получить требуемый радиус изгиба медной трубы

Медные трубы

Медь – более мягкий материал, чем сталь; его также удобно складывать при нагревании или с засыпанным внутрь песком. Также для гибки можно использовать замену отечественной оправки – стальную пружину с плотными толстыми витками и чуть меньшим сечением заготовки. В процессе работы элемент вставляется внутрь и размещается в том месте, где проводится деформация, а после проведения необходимых операций легко удаляется наружу. Но медные трубы гораздо проще гнуть с помощью специального пружинного гибочного станка (эти изделия можно приобрести в розничной сети), которые эффективны на коротких маршрутах и ​​работают за счет равномерного распределения силы, приложенной к поверхности. Пружинное устройство работает следующим образом:

1. Пружина прикладывается к трубке в нужном месте, после чего вручную сгибается вместе с трубкой.
2. При дальнейшем изгибании пружина перемещается и изгибается в другое место.
3. По окончании работы пружинный сегмент можно легко извлечь наружу без использования вспомогательных средств.

Еще один популярный материал – алюминий, который легче гнуть при нагревании фонариком.

Рис. 12 Как гнуть трубы без алюминиевого станка

Металлопластиковые трубы

Да, для гибки металлопластиковых труб в домашних условиях используется внутренняя или внешняя (токопроводящая) пружина. Технология проведения работ аналогична операциям с медной трубой, при гибке соблюдайте допустимые ограничения радиуса, чтобы не повредить изделие.

Пластиковые трубы

Основным элементом для изменения конфигурации пластиковых труб является строительный или бытовой фен; для облегчения работы можно использовать песок. Складываются изделия сложной формы следующим образом:

• Саморезы накручиваются на деревянную пластину с помощью отвертки по желаемой конфигурации заготовки.
• Конец трубки вставляется между двумя винтами, и стенка трубки нагревается феном, обеспечивая направление продукта спиралями и шлангами по заданной траектории.
• По окончании работы откручиваются шурупы и вынимается заготовка.

Рис. 13 Способы гибки металлопластиковых труб с наружным и внутренним проводником

Можно использовать еще одну простую технологию:

• Песок насыпают в пластиковую трубку и ее концы плотно закрывают.
• Изделие опустить на время в кипящую воду, а затем удалить на поверхность.
• Придают заготовке нужную форму, фиксируя ее в нужном положении и ожидая остывания.

Рис. 14 Как складываются пластиковые элементы

Существующие промышленные и отечественные методы получения необходимого радиуса кривизны позволяют выполнять эти операции с любым материалом различного диаметра. Для работы используются специальные устройства ручного или электромеханического принципа действия, в которых часто используются гидроагрегаты. В домашнем хозяйстве эффективными методами складывания являются использование специальных пружин и нагревательных изделий с помощью газовых горелок или бытового фена (при складывании пластика).

ГОСТ 17365-71 Справочник по холодной штамповке

Минимальный радиус изгиба R труб должен составлять:

• для труб наружным диаметром до 20 мм, не менее… 2,5 D
• для труб с внешним диаметром более 20 мм, не менее… 3,5D (где D – внешний диаметр трубы).

Утонение стенок в местах изгиба труб и переходов криволинейных участков в прямые участки не должно превышать:

• для стальных труб – 20% от первоначальной толщины стенки
• для труб из алюминиевого сплава – 25% от исходной толщины стенки.

Утонение стенок туб, напечатанных из листов, не должно превышать 15% от исходной толщины листа.

Минимальный радиус изгиба

Радиусы изгиба по оси трубы. Сложить без наполнения и плавления. Для меньших радиусов изгиба изгиб следует производить методом литья или заливки.

Условные обозначения: D – диаметр трубы; S – толщина стенки трубы

К оглавлению

Меньшие радиусы и меньшие длины прямых участков изогнутых трубок показаны на рис.1.

Длина гнутого участка трубы А определяется по формуле:

Где R – наименьший радиус кривизны, мм; dн – наружный диаметр труб, мм.

При выборе радиуса изгиба, по возможности, следует отдавать предпочтение холодной гибке.

Минимальная длина прямой трубы Lmin необходима для блокировки конца трубы во время изгиба

Радиусы изгиба медных и латунных труб, изготовленных по ГОСТ 617-90 и ГОСТ 494-90 соответственно (см. Рис.1)

Внешний диаметр dн

Минимальный радиус изгиба R

Наименьшая длина прямого участка Lmin

Радиусы изгиба стальных труб для воды и газов, изготовленных по ГОСТ 3262-75 (см. Рис. 1)

Условный переход Dy

Внешний диаметр dн

Минимальный радиус изгиба R

Наименьшая длина прямого участка Lmin

Пряный

Фреддо

Радиусы изгиба стальных труб в зависимости от диаметра и толщины стенки Габаритные размеры, мм

Диаметр трубы, d

Минимальный радиус изгиба при толщине стенки

Анурьев И.Н. Справочник механика. Том 3, с. 368-369., Москва 2001

Как рассчитать минимально допустимый радиус

Минимальный радиус кривизны трубы, при котором возникает критическая степень деформации, определяет соотношение:

• Rmin указывает минимально возможный радиус кривизны изделия;
• S указывает толщину трубы (в мм).

Следовательно, радиус по средней оси трубы равен: R = Rmin + 0,5 ∙ Dn. Здесь Dn обозначает номинальный диаметр круглого стержня.

Обязательным условием правильного расчета минимального радиуса изгиба является необходимость учета соотношения:

• СТ указывает коэффициент тонкости изделий;
• D указывает внешний диаметр труб.

Поэтому универсальная формула для расчета минимально допустимого радиуса кривизны:

Когда указанный радиус больше значения, полученного по приведенной выше формуле, используется метод холодной гибки

… Если оно меньше расчетного, материал необходимо предварительно нагреть. В противном случае его стенки деформируются при складывании.

1. Следовательно, минимально допустимый радиус изгиба полого стержня без использования специального инструмента должен составлять: R ≥9,25 ∙ ((0,2-CT) ∙ 0,5).
2. Когда минимальный радиус изгиба меньше расчетного значения, использование оправки обязательно.

Поправка радиуса кривизны труб после снятия нагрузки с учетом упругого возврата (инерции правки) рассчитывается по формуле:

• Do указывает сечение шпинделя;
• Ki – коэффициент упругой деформации для конкретного материала (по справочнику).

1. Для примерного расчета упругой деформации стальной, медной трубы с проходом до 4 см значение коэффициента принимается равным 1,02.
2. Для аналогов с внутренним диаметром более 4 см этот показатель будет равен 1,014.

Чтобы точно узнать угол, на который следует изгибать материал с учетом радиуса поворота трубы, применяется формула:

• c – угол поворота средней оси;
• Ki – коэффициент опорной пружины.

Когда требуемый радиус в 2–3 раза превышает поперечное сечение полого стержня, коэффициент пружины принимается равным 40–60.

Смотреть видео

Радиус гиба трубы приспособления для получения в быту и промышленности

На строительном рынке можно найти большое количество одноразовых устройств для гибки труб, от простейших пружин до сложных электромеханических машин с гидравлическим приводом.

Ручные трубогибы

Гибочные станки этого класса обладают невысокой стоимостью, имеют простую конструкцию, малый вес и габариты, процесс гибки детали происходит за счет физических усилий рабочего. По принципу действия производимые промышленностью ручные агрегаты можно разделить на следующие категории.

Рычаг. Сгибание выполняется с помощью большого рычага, чтобы уменьшить нагрузку на мышцы. В таких устройствах заготовка вставляется в оправку заданной формы и размера (пуансон) и с помощью рычага изделие округляется по поверхности модели – в результате получается элемент определенного профиля получено. Рычажные устройства допускают радиус изгиба 180 градусов и подходят для труб из мягкого металла небольшого диаметра (до 1 дюйма). Для получения скруглений различных размеров используются сменные пуансоны; для облегчения работы многие модели оснащены гидравлическим приводом.

Рис. 7 ручных арбалетов

Арбалет. Во время работы заготовка размещается на двух роликах или упорах, а изгиб происходит за счет давления на ее поверхность между упорами пуансона определенной формы и сечения. Агрегаты оснащены сменными пробивными насадками и подвижными упорами, позволяющими задавать радиус изгиба стальной трубы или заготовок из цветных металлов.

Обжимной башмак установлен на штанге, который может перемещаться с помощью винтового привода, давления гидравлической жидкости при перекачивании вручную или с помощью гидравлики с электрическим приводом. Такие устройства позволяют гнуть трубы из мягких материалов диаметром до 100 мм.

Три роликовых агрегата (ролики для гибки труб). Они являются наиболее распространенным типом трубогибов в повседневной жизни и в промышленности; они работают по принципу холодной прокатки. Конструктивно они выполнены в виде двух роликов, в пазах которых устанавливается заготовка, третий ролик постепенно выводится на поверхность, одновременно раскатывая изделие в разных направлениях. Результатом является деформация детали без изгиба большего сечения, чем на других ручных гибочных машинах.

Отличительной особенностью агрегата является невозможность получения малого радиуса кривизны (нормальное значение в 3-4 раза больше внутреннего диаметра).

Все эти устройства представляют собой бессточные агрегаты, поэтому малоэффективны при гибке тонкостенных изделий, а также нежелательно их использовать при работе с заготовками со сварным стыком стенок – при пластической деформации возможно раскрытие отдельных участков шов.

Рис. 8 трубогибочных роликов

Электромеханические трубогибы

Электромеханические агрегаты в основном используются в промышленности и обеспечивают следующие технологические процессы.

Недобросовестное складывание. Применяются при работе с деталями с радиусом гибки от 3 до 4 D. На них можно гнуть толстостенные трубы для мебельной и строительной промышленности, магистральные трубы. Машины имеют самую простую конструкцию и управление по сравнению с другими типами, отличаются небольшими габаритами и массой.

Бустерная обработка. Агрегаты, работающие по специальной технологии продвижения каретки с деталью с дополнительным агрегатом, предназначены для получения сложных кривых без утонения стенок. Они используются для производства змеевиков различной формы в тепловой, котельной и водонагревательной промышленности.

Сгибание позвоночника. Агрегаты этого типа позволяют качественно изгибать тонкостенные элементы с внешним диаметром до 120 мм. Промышленные машины могут иметь автоматическое или полуавтоматическое исполнение с числовым программным управлением.

Трехвалковое складывание. Конструкция широко применяется для гибки любых металлов и сплавов, она универсальна – хорошо вписывается в круглый или прямоугольный профиль, углы и плоские пластины. Универсальность агрегата достигается за счет смены роликов с разными типами рабочих поверхностей и размерами.

С помощью этого агрегата удобно гнуть длинные элементы с таким же большим радиусом изгиба.

Рис. 9 Промышленные трубогибы

Металлопластиковые трубы

С распространением металлопластиковых труб многие стали использовать их во всех возможных коммуникациях. Они надежны, практичны, недороги и просты в установке. Но как гнуть металлопластиковые трубы? Для этого используется простая ручная работа (если металл в трубе мягкий) или метод изгиба с помощью пружины (об этом шла речь выше). Обязательно соблюдение условия, что нельзя гнуть металлопластиковую трубу более чем на 15 градусов через каждые 2 сантиметра. Если пренебречь этим параметром, трубка может просто прийти в негодность из-за большого количества повреждений.

Поведение круглого, квадратного и прямоугольного сечения, виды разрушений

Толщина стенок трубы с внешней стороны отгиба становится меньше из-за того, что при возникновении напряжений возникает момент растяжения:

1. Утонченная внешняя стенка имеет тенденцию изгибаться к средней оси трубки. Это приводит к тому, что его поперечное сечение деформируется.
2. При превышении предела прочности изделия на разрыв оно ломается по внешней плоскости изгиба.

Как ведут себя квадратные и прямоугольные профили:

1. Стенки их трубок подвергаются сжимающим и растягивающим напряжениям максимум как на внешней, так и на внутренней плоскости изгиба.
2. Материал имеет большую склонность к деформации, мастеру сложно их контролировать.
3. Материал профиля на внутренней стороне изгиба имеет тенденцию расширяться по вертикали. При этом он течет горизонтально вдоль конца продукта. Эти напряжения толкают вертикально расположенные стенки трубы. В этом случае деформируется квадрат поперечного сечения. Он имеет трапециевидную форму.
4. Поперечное сечение прямоугольной и квадратной формы не передает зажимные усилия между гибочными и зажимными губками.
5. Профиль имеет тенденцию течь по форме в начале сгиба. Однако он может почесать его, что приведет к износу оборудования.

Поведение материала круглого сечения при изгибе:

1. Материал меньше деформируется в зонах наибольшего напряжения. Положения максимального сжатия / расширения находятся вдоль центральной линии, касательной к поперечному сечению.
2. Круглая форма позволяет металлу равномерно растекаться во всех направлениях при изгибе. Благодаря этому мастеру легче контролировать процессы деформации материала.
3. Благодаря скругленному поперечному сечению труба хорошо передает усилия между гибочными и зажимными губками.
4. При гибке круглых труб по радиусу они практически не скользят в инструмент.

Методы сгибания труб и их преимущества

Гибка труб – это технология, при которой необходимый поворот в направлении трубопровода создается физическим воздействием на заготовку, метод имеет следующие преимущества:

• Пониженная металлоемкость, в линии отсутствуют переходные фланцы, фитинги и отводы.
• Снижение трудозатрат при установке трубопроводов по сравнению со сварными соединениями.
• Низкие гидравлические потери благодаря постоянному сечению профиля.

Рис. 3 заглушки для трубогибов

• Неизменная структура металла, его физико-химические параметры применительно к сварке.
• Качественная герметизация, линия имеет однородную структуру без разрывов и стыков.
• Эстетический аспект трассы

Существует две основных технологии гибки – горячая и холодная, устройства и способы можно разделить на следующие категории:

1. По типу физического воздействия трубогиб может быть ручным и электрическим с механическим или гидравлическим приводом.
2. Технология гибки – оправка (гибка с помощью специальных внутренних ограждений), без оправки и прокатные станки с роликами.
3. По профилю – установки для прямоугольных или круглых изделий с металлическим профилем.

Рис. 4 Методы гибки горячей трубы

Горячая гибка

Популярная в быту технология применяется в тех случаях, когда нет трубогиба или нет возможности выполнить работы холодным способом, процесс состоит из нескольких операций:

1. Изделие заполнено мелкозернистым речным песком без посторонних включений в сухом виде. Для этого с одного конца вставляем заглушку, с другой стороны насыпаем песок и закрываем отверстие.
2. Место гибки нагревают до температуры, не превышающей 900 градусов, чтобы избежать перегрева, и выполняют постепенное и даже механическое наматывание детали по закругленному узору.
3. По окончании процесса крышки снимаются и из куска высыпается песок.

Холодные методы сгибания круглых труб

Холодные методы имеют неоспоримые преимущества перед горячими: они не нарушают структуру металла, более производительны и требуют меньших затрат. При холодной гибке возникают следующие дефекты:

1. уменьшить сечение трубы снаружи профиля;
2. искривление в изгибе в виде ряби в интерьере;
3. изменение формы профиля в точках изгиба трубы с круглой на овальную.

Рис. 5 Гибка деталей из металлического профиля в домашних условиях

Чаще всего такие дефекты возникают при деформации тонкостенных труб, поэтому при работе с ними используется внутренняя защита – оправка, вставляемая во внутреннюю полость.

Дорн представляет собой устройство, состоящее из жесткого стержня с подвижными сегментами по краю сферической или полусферической формы. Перед работой устройство помещается во внутреннюю полость заготовки так, чтобы его подвижные элементы находились в месте изгиба, по окончании процедуры оправка снимается с готового элемента и процесс повторяется.

Радиусы изгиба труб

Радиусы изгиба труб

Гибка труб – это технологический процесс, в результате которого под действием внешних нагрузок изменяется наклон геометрической оси трубы. В этом случае в металле стенок трубы возникают упругие и упругопластические деформации. Напряжения растяжения возникают снаружи от прогиба, а сжимающие напряжения – внутри. В результате этих напряжений внешняя стенка трубы относительно оси изгиба удлиняется, а внутренняя сжимается. В процессе гибки трубы форма поперечного сечения изменяется – первоначальный кольцевой профиль трубы превращается в овальный. Наибольшая овальность разреза наблюдается в центральной части капли и уменьшается к началу и концу капли. Это связано с тем, что наибольшие растягивающие и сжимающие напряжения при изгибе приходятся на центральную часть прогиба. Овальность сечения на изгибе не должна превышать: для труб диаметром до 19 мм – 15%, для труб диаметром 20 мм и более – 12,5%. Овальность Q-сечения в процентах определяется по формуле:

где Dmax, Dmin, Dnom – максимальный, минимальный и номинальный наружный диаметр труб в точке изгиба.

Помимо образования овальности при изгибе, особенно тонкостенных труб, на вогнутой части прогиба иногда появляются складки (гофры). Овальность и складки отрицательно сказываются на работе трубопровода, так как они уменьшают проходное сечение, увеличивают гидравлическое сопротивление и обычно являются местом закупорки и повышенной коррозии трубопровода.

В соответствии с требованиями Госгортехнадзора радиусы изгиба стальных труб, отводов, компенсаторов и других гнутых элементов трубопровода должны быть не менее следующих значений:

при гибке с предварительным заполнением песком и с подогревом – не менее 3,5 дн.

при гибке на холодных гибочных станках без шлифовки – не менее 4DH,

при гибке с полуволнистыми складками (в одну сторону) без засыпки песком с подогревом газовыми горелками или в специальных печах – не менее 2,5 DH,

для крутых кривых, выполненных волочением или горячей штамповкой – не менее одного DH.

допускается гнуть трубы с радиусом кривизны меньше указанного в первых трех пунктах, если метод гибки гарантирует утонение стенки, не превышающее 15% от требуемой расчетом толщины.

На трубопроводах и заводах, а также на сборочных площадках используются следующие основные методы гибки труб: холодная гибка на гибочных станках и оборудовании, горячая гибка на гибочных станках с нагревом в печах или сильноточной частоте, гибка сгиба и т.д.горячая гибка с песчаным наполнением.

Длина трубы L, которая необходима для получения гнутого элемента, определяется по формуле:

L = 0,0175 R α + 1,

где R – радиус кривизны трубки, мм;

α – угол изгиба трубы, градусы;

l – прямой участок длиной 100-300 мм, необходимый для захвата трубы при изгибе (в зависимости от конструкции оборудования).

1. Каковы допуски на овальность трубки.

2. Как рассчитывается процент овальности?

3. Какие радиусы изгиба допускаются требованиями Госгортехнадзора при гибке труб различными способами?

4. Как определить длину трубы, чтобы получить гнутый элемент?

Все материалы раздела «Обработка труб» :

● Очистка и выпрямление труб

● Отбортовка концов труб, фитингов и отверстий

● Нарезание и нарезание резьбы на трубах

● Радиусы изгиба трубок

● Холодная гибка труб

● Горячая гибка труб

● Резка и обработка концов труб

● Обработка труб из цветных металлов

● Обработка пластиковых и стеклянных труб

● Подготовка и ревизия фурнитуры

● Изготовление уплотнений в трубных цехах и цехах

● Правила техники безопасности при обработке труб

На нашем сайте вы найдете еще много информации о гибке листового металла Читайте статью Оцифровка работы гибочного станка

K-фактор (коэффициент положения нейтральной линии)

При гибке на листогибочном станке внутренняя часть листа сжимается, а внешняя, наоборот, растягивается. Это означает, что на листе есть точка, где волокна не сжимаются и не растягиваются. Это место называется «нейтральной линией». Расстояние от внутренней части сгиба до нейтральной линии называется коэффициентом К, коэффициентом положения нейтральной линии.

изменить этот коэффициент невозможно, так как он постоянен для каждого типа материала. Он выражается в виде дроби, и чем меньше коэффициент K, тем ближе нейтральная линия будет к внутреннему радиусу листа.

K-фактор = тонкая настройка

Фактор K влияет на плоскую деталь, возможно, не так сильно, как радиус детали, но его следует учитывать при точной настройке расчетов детали. Чем ниже коэффициент K, тем больше материал растягивается и «выталкивается», делая деталь «больше».

Прогнозирование К-фактора

В большинстве случаев мы можем предсказать и скорректировать коэффициент К при выполнении расчетов плоского запаса.

необходимо провести несколько тестов на выбранном V-образном пазе и измерить радиус заготовки. Если вам нужно рассчитать коэффициент K более точно, вы можете использовать формулу для коэффициента прогиба K ниже:

Решение примера:

В = 150 + 100 + 60 + ВА1 + ВА2

Прогнозирование К-фактора

B1: R / S = 2 => K = 0,8

B2: R / S = 1,5 => K = 0,8

Обе складки меньше или равны 90°:

что это значит:

B1 = 3,14 х 0,66 х (6 + ((4 × 0,8) / 2) – 2 х 10

B1 = -4,25

B2 = 3,14 х 0,5 х (8 + ((4 × 0,8) / 2) – 2 х 12

B2 = -8,93

Общий:

В = 150 + 100 + 60 + (-4,25) + (-8,93)

B = 296,8 мм

Автор метода: Хулио Алькасер, менеджер по международным продажам, Rolleri Press Brake Tools

Комментарий Dreambird

Обработка листового металла на современных заводах часто используется для производства деталей, точность размеров которых имеет решающее значение. Более того, в среде, где скорость производства превыше всего и зависит от того, получит ли субподрядчик заказ на производство деталей, производители стараются не тратить время на ручные расчеты, выполнение различных тестов и исправление ошибок. Метод, использованный в статье, несомненно, можно считать точным, а приведенные в ней формулы полезными, но их постоянное использование в расчетах влечет за собой дополнительные затраты времени на производстве.

Современные листогибочные прессы часто оснащены опорами с ЧПУ, и последовательность гибки конкретного продукта может быть настроена на компьютере сразу после того, как продукт был спроектирован. Если у вас есть готовый файл развертки, последовательность гибки, необходимая для завершения развертки, также рассчитывается на вашем компьютере путем прямого импорта файла в пользовательское решение для гибки CAD / CAM.

Современное автономное программное решение Radbend, входящее в состав пакета Radan CAD / CAM для обработки листового металла, является мировым лидером в подобных приложениях. Все расчеты, представленные в статье, заложены в Radbend в виде алгоритмов и не требуют расчетов вручную. Деталь складывается в среде Radbend, как это будет на самом деле, затем «слишком длинные» стороны корректируются для абсолютной точности. Кроме того, уже сложенное изделие отправляется в модуль Radan3D, где создается заготовка, длина которой рассчитывается с использованием корректировки, ранее выполненной в Radbend. Поэтому при изготовлении изделия будут соблюдены все требуемые параметры, а обработка будет произведена правильно с первого подхода.

Radbend позволяет заранее определить технологичность детали путем создания и графического отображения полного моделирования последовательностей обработки и гибки, помогая вам с выбором инструмента и остановкой позиционирования. С помощью этого модуля можно избежать проблем, которые часто возникают на производстве, избежать столкновений между инструментами, продуктами и деталями машин.