Metody gięcia rur promieniowo

Obecnie przy produkcji konstrukcji metalowych gięcie rur po promieniu stosuje się jako alternatywę dla spawania i połączeń gwintowanych.

Jest on produkowany przy użyciu specjalnych narzędzi. Jeżeli przekrój materiału jest mały, stosuje się ręczne giętarki do rur.. W przypadku, gdy średnica produktów jest znacząca, stosuje się maszyny.

Najczęściej zachodzi potrzeba gięcia rur okrągłych i profilowanych.

Podstawy teoretyczne procesu gięcia

Ze względu na naprężenia powstające podczas gięcia:

• ścianka rury rozciąga się na zewnątrz pod wpływem przyłożonej siły;
• ściśnięte wewnątrz;
• tworzy się także oś obojętna, na której nie zmienia się stan materiału.

Zachowanie się przekrojów okrągłych, kwadratowych i prostokątnych, rodzaje uszkodzeń

Grubość ścianek rury na zewnętrznej części łuku ulega zmniejszeniu, ponieważ powstałe naprężenia wytwarzają moment rozciągający:

1. Cienka ścianka zewnętrzna ma tendencję do wyginania się w kierunku osi rury. Powoduje to deformację jej przekroju poprzecznego.
2. Po przekroczeniu wytrzymałości na rozciąganie produkt pęka wzdłuż zewnętrznej płaszczyzny gięcia.

Grubość ścianek rury po wewnętrznej stronie łuku wzrasta z powodu działania naprężeń ściskających. Po przekroczeniu wytrzymałości na ściskanie, produkt traci lokalną sztywność. Prowadzi to do powstania głębokich fałd po wewnętrznej stronie wygiętej rury.

Jak zachowują się profile kwadratowe i prostokątne?

1. Ich ścianki rurowe poddawane są maksymalnym naprężeniom ściskającym i rozciągającym, zarówno w zewnętrznej, jak i wewnętrznej płaszczyźnie zginania.
2. Materiał ten ma większą tendencję do odkształcania się, co utrudnia rzemieślnikowi jego kontrolę.
3. Materiał profilu po wewnętrznej stronie łuku ma tendencję do rozszerzania się w pionie. Przepływa on również poziomo wzdłuż powierzchni czołowej produktu. Naprężenia te wciskają pionowo ustawione ścianki rury na swoje miejsce. Powoduje to odkształcenie kwadratowego przekroju poprzecznego, przyjmując kształt trapezu.
4. Przekroje prostokątne i kwadratowe źle przenoszą siły zaciskające pomiędzy szczękami gnącymi i zaciskającymi.
5. Profil ma tendencję do przesuwania się wzdłuż buta na początku zagięcia. Może to powodować tarcie, prowadzące do zużycia sprzętu.

Zachowanie się materiału o przekroju kołowym podczas zginania:

1. Materiał odkształca się mniej w obszarach o największym naprężeniu. Obszary maksymalnego ściskania/rozciągania znajdują się stycznie do osi przekroju poprzecznego.
2. Okrągły kształt pozwala na równomierny przepływ metalu we wszystkich kierunkach podczas gięcia. Dzięki temu rzemieślnik może łatwiej kontrolować proces odkształcania materiału.
3. Dzięki okrągłemu przekrojowi rura dobrze przenosi siły pomiędzy szczękami gnącymi i zaciskającymi.
4. Przy gięciu rur okrągłych wzdłuż promienia, praktycznie nie ślizgają się one w narzędziu.

Jak obliczyć minimalny dopuszczalny promień

Minimalny promień gięcia rury, przy którym następuje krytyczny stopień odkształcenia, określa się ze stosunku:

Rmin=20∙S

W tym:

• Rmin oznacza minimalny możliwy promień gięcia wyrobu;
• S oznacza grubość rurociągu (w mm).

Zatem promień wzdłuż środkowej osi rury wynosi: R=Rmin+0,5∙Dn. Dn oznacza tutaj nominalną średnicę pręta okrągłego.

Warunkiem koniecznym prawidłowego obliczenia minimalnego promienia gięcia jest konieczność uwzględnienia stosunku:

Kt=S:D

Tutaj:

• Kt oznacza współczynnik cienkości wyrobów;
• D oznacza zewnętrzną średnicę rur.

Dlatego uniwersalny wzór na obliczenie minimalnego dopuszczalnego promienia gięcia jest następujący:

R=20∙Kt∙D+0,5∙Dn.

Jeżeli podany promień jest większy od wartości uzyskanej ze wzoru powyżej, wówczas metoda gięcia rur na zimnoJeśli jest ona mniejsza od wartości obliczonej, należy materiał podgrzać. W przeciwnym razie jego ścianki ulegną odkształceniu podczas gięcia.

Należy uwzględnić przypadek, gdy parametr cienkościenności wynosi 0,03<Kt<0,2

1. Wówczas minimalny dopuszczalny promień gięcia pręta pustego, bez użycia specjalnego narzędzia, powinien wynosić: R ≥9,25∙((0,2-Kt)∙0,5).
2. Jeżeli minimalny promień gięcia jest mniejszy od wartości obliczonej, wówczas obowiązkowe jest zastosowanie trzpienia.

Korektę promienia gięcia rur po usunięciu obciążenia, uwzględniającą sprężystość (bezwładność prostowania), oblicza się według wzoru:

Ri=0,5∙Ki∙Do.

Tutaj:

• Do oznacza przekrój trzpienia;
• Ki jest współczynnikiem odkształcenia sprężystego danego materiału (według podręcznika).

Więc:

1. Do przybliżonego obliczenia odkształcenia sprężystego rury stalowej lub miedzianej o średnicy otworu do 4 cm przyjmuje się współczynnik 1,02.
2. W przypadku analogów o średnicy wewnętrznej większej niż 4 cm liczba ta będzie równa 1,014.

Aby określić dokładny kąt, pod jakim należy zgiąć materiał, biorąc pod uwagę promień skrętu rury, stosuje się następujący wzór:

∆=∆c∙(1+1:Ki)

Tutaj:

• ∆c jest kątem obrotu osi środkowej;
• Ki jest współczynnikiem sprężystości według podręcznika.

Jeżeli wymagany promień jest 2-3 razy większy od przekroju poprzecznego pręta pustego, przyjmuje się współczynnik sprężystości wynoszący 40-60.

Obejrzyj film

TG4, elektromechaniczna giętarka do rur, gięcie rur grubościennych,

Obejrzyj ten film na YouTube

Metody gięcia rur promieniowo

Istnieje kilka metod gięcia rur do określonego promienia.

Używanie ręcznych giętarek do rur. Do produkcji rur giętych w pojedynczych elementach stosuje się narzędzia ręczne. Materiał można podgrzać lub obrobić na zimno. Narzędzia składają się z trzpienia wyposażonego w ruchomą rolkę, która wygina materiał. Działają one poprzez ściskanie pręta. Przed użyciem uwzględnia się promień obrotu rury okrągłej lub kwadratowej.

Możesz pracować bezpośrednio na placu budowy, korzystając z urządzeń mobilnych o różnej konstrukcji.

Najprostsze urządzenia dźwigniowe. Ich długie ramiona pozwalają na gięcie materiału siłą mięśni. Urządzenia dźwigniowe umożliwiają gięcie rur pod kątem do 180 stopni, pod warunkiem, że materiał jest elastyczny (stal nierdzewna, miedź, aluminium) i ma średnicę do 20 mm.

Giętarki do rur Crossbow mają bardziej złożoną konstrukcję. Umieszczają rurę na dwóch podporach, które obracają się wokół własnej osi. Moduł gnący, sprzężony z ruchomym prętem, wywiera nacisk na część pręta znajdującą się między podporami.

W urządzeniach kuszowych możliwe jest zginanie prętów pustych w środku o przekroju poprzecznym do 10 cm pod kątem do 90 stopni.

Pręty naciskające na przedmiot obrabiany mogą być:

• śruba mechaniczna;
• hydrauliczny, wyposażony w napęd ręczny;
• hydrauliczny, wyposażony w silnik elektryczny.

Urządzenia elektryczne są najbardziej wydajne. Gią one elementy za pomocą wymiennych modułów o zmiennym promieniu. Element jest wyginany pod żądanym kątem za pomocą obrotowego trzpienia. W przypadku braku zasilania na placu budowy, urządzenie może być zasilane akumulatorowo.

Przy pomocy takiego narzędzia możliwe jest gięcie elementów pod kątem nawet 180 stopni.

Gięcie w matrycach metodą prasowania

Gięcie wykrojów o długości do 70 centymetrów można realizować metodą tłoczenia. W tym przypadku stosuje się prasy hydrauliczne lub mechaniczne. Metoda ta pozwala na produkcję elementów konstrukcyjnych o skomplikowanych kształtach.

Prasowanie wykrojów jest najdroższą metodą gięcia. Zapewnia jednak najwyższą wydajność. Metoda ta pozwala na produkcję szerokiej gamy produktów.

Sprzęt do gięcia rur

Gięcie rur na skalę przemysłową odbywa się przy użyciu maszyn.

Gięcie walcowe. Najpopularniejszym rodzajem giętarki jest walcarka. Najczęściej stosuje się giętarki trójwalcowe, przeznaczone do gięcia długich elementów. Mogą być one również wykorzystywane do produkcji rur spiralnych.

Przedmiot obrabiany przesuwa się przez rolki, których położenie określa promień gięcia. Jednocześnie jest on ściskany z obu stron przez cylinder odkształcający. Jest on umieszczony pomiędzy rolkami, aby umożliwić gięcie przedmiotu obrabianego w stanie zawieszenia. Rolki pełnią funkcję podparcia podczas obróbki metalu.

Przetwarzanie kompresji

W produkcji często stosuje się maszyny do gięcia detali o małym promieniu metodą gięcia kompresyjnego. Maszyny te obrabiają detale zarówno o małych, jak i dużych przekrojach. Proces ten polega na miejscowym nagrzewaniu detali i jednoczesnym wywieraniu nacisku osiowego.

Maszyna składa się z:

• rama z umieszczoną na niej grzałką;
• rolka podporowa;
• para zacisków, z których pierwszy jest zaciskiem obrotowym gnącym, drugi zaciskiem spęczającym.

Urządzenie umożliwia gięcie elementów pod kątem 180°. Mocuje detale ze stałą siłą, niezależnie od ich przekroju poprzecznego i wartości siły osiowej powstającej w epicentrum odkształcenia podczas gięcia. Urządzenie umożliwia obróbkę profili kwadratowych i prostokątnych.

Gięcie obrotowo-ekstrakcyjne

Ciągnienie rur metodą obrotową odbywa się na maszynach z elektrycznym lub hydraulicznym podparciem rolek dociskowych. Te ostatnie służą do uzyskania pożądanej konfiguracji i grubości wytwarzanego elementu.

Ciągnienie obrotowe polega na wytwarzaniu części z pustych prętów obrotowych, odkształcanych przez rolki na ruchomym trzpieniu. Obecnie w większości przypadków stosuje się ciągarki obrotowe CNC. Ich oprogramowanie uwzględnia odporność materiału na odkształcenia. W produkcji stosuje się odpowiednie normy GOST.

Wniosek

W przypadku małych objętości gięcie rur można wykonywać za pomocą narzędzi ręcznych. Na skalę przemysłową wykonuje się to za pomocą specjalistycznych maszyn. Przed rozpoczęciem należy obliczyć minimalny dopuszczalny promień gięcia.

Obejrzyj film