Способ гибки металлических труб

 

Использование: обработка металлов давлением. Сущность изобретения: способ включает местное разупрочнение трубной заготовки и приложение изгибающего момента с осаждающим усилием к разупрочненному участку трубы. По сечению трубы создают кольцевую зону разупрочнения переменной ширины. Дана расчетная формула для определения ширины и функции от исходной толщины трубной заготовки, наружного диаметра заготовки и расстояния разупрочненного участка трубы от нейтральной оси. Осаждающее усилие создают при сближении концевых участков заготовки. Приведена расчетная формула для определения угла гибки. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии гибки труб для использования в судостроительной, машиностроительной, авиационной и др. отраслях промышленности.

Известен способ гибки труб, при котором трубу перемещают в продольном направлении через нагревательное устройство (1).

Недостаток этого технического решения заключается в том, что при его использовании не обеспечивается изготовление трубных изделий с малыми радиусами гибки.

Известен также способ гибки металлических труб, включающий разупрочнение трубной заготовки кольцевым нагревателем и приложение изгибающего момента с осаживающим усилием в зоне гибки (2).

Недостатки этого способа заключаются в том, что, во-первых, его использование не обеспечивает изготовление труб с практически нулевыми радиусами сопряжения соседних прямолинейных участков трубной заготовки, и, во-вторых, для создания электродинамического усилия в зоне гибки требуется линейный асинхронный двигатель, статор которого должен быть установлен с зазором относительно нажимного ролика.

Технический результат, достигаемый при использовании описываемого изобретения, заключается в том, что оно обеспечивает изготовление труб с нулевыми радиусами гиба при достаточно простом приеме создания осаживающего усилия в зоне гибки за счет сближения концевых участков трубной заготовки.

В описываемом способе гибки металлических труб, включающем местное разупрочнение трубной заготовки кольцевым нагревателем, преимущественно индукционным, и приложение изгибающего момента с осаживающим усилием к разупрочненному участку трубы, ширину которого принимают из условия исключения гофрирования трубы при гибке, отличительной особенностью является то, что кольцевую зону разупрочнения заготовки выполняют переменной по ширине в зависимости от расстояния нейтральной оси гибки до разупрочненного участка трубы, а осаживающее усилие в зоне гибки создают при сближении концевых участков трубной заготовки до требуемого угла гибки последней.

На фиг. 1 показано исходное положение трубной заготовки; на фиг. 2 - промежуточный момент гибки трубы; на фиг. 3 момент окончания гибки трубы.

Согласно фиг. 1 исходное положение трубной заготовки характеризуется тем, что кольцевую зону трубы разупрочняют посредством нагрева до заданной температуры кольцевым нагревателем, например индукционным, лазерным и др. причем ширину кольцевой зоны разупрочнения по сечению трубы выполняют переменной согласно зависимости b 6 S_oh/D (где S_o - исходная толщина трубы, h/D относительное расстояние от нейтральной оси гибки, т. е. от точки О до разупрочненного участка трубы, D наружный диаметр трубы). Наибольшая ширина кольцевой зоны нагрева b_max 6 S_o EF на линии EF имеет место при h D, которая принимается из условия исключения гофрирования трубы при гибке.

Приложение к трубной заготовке изгибающего момента М и осаживающего усилия P_oc (см. фиг. 2 и 3) приводит к ее изгибу за счет осадки материала в зоне разупрочнения. В связи с тем, что степень осадки материала в текущий момент гибки _т в разупрочненной зоне задается постоянной по высоте h, а ширина зоны осадки b принята переменной в зависимости от той же высоты h, гибка трубной заготовки сопровождается утолщением трубы до толщины S_т, постоянной по сечению трубы.

Сближение концевых участков трубной заготовки, сопровождаемое изменением исходной длины трубы L_o до текущей длины L_т сопровождается утолщением трубы с исходной толщины S_о до текущей толщины S_т, что приводит к встречному повороту левой и правой ветвей трубы соответственно на текущие углы _т/2 и, следовательно, к изгибу трубы на текущий угол _т (см. фиг. 2). Нейтральная линия при изгибе трубы по описываемому способу располагается по ломаной линии А_тOB_т и А_дOB_д, что исключает появление растягивающих напряжений в сечении изгибаемой трубы. Благодаря этому исключаются утонение трубы и овализация изделия.

Получение заданного угла изгиба _д в детали обеспечивается при сближении концевых участков трубы с исходной длины L_o до длины L_д, что сопровождается утолщением материала в разупрочненной зоне с толщины S_o до толщины S_д (см. фиг. 3). При этом угол гибки детали _д принимают не более допустимого где _ос.доп допустимая степень осадки материала при заданной температуре нагрева.

Пример. Для изгиба трубы диаметром D 30 мм и толщиной S_o 2,5 мм на угол гибки _д 10^o концевые участки трубной заготовки зажимают в устройстве (условно не показано) и при помощи нагревательного устройства, выполненного в виде кольцевого индуктора с экраном, трубную заготовку нагревают до температуры гиба 850-1000^oC (в зависимости от исходного материала). При этом параметры высокочастотного индукционного нагрева следующие: напряжение до 36-50 В, сила тока до 20 тыс. А.

Нагрев трубы внутри индуктора осуществляется в течение 1,5-2,0 сек с обеспечением разупрочнения материала по схеме на фиг. 1 при максимальной ширине зоны нагрева b 6 S_o 6 2,5 15 мм. При достижении в трубе необходимой температуры в зоне разупрочнения работу нагревательного устройства прекращают и обеспечивают сближение концевых участков трубы до тех пор, пока не будет получен требуемый угол гиба _д 10^o. В связи с тем, что допустимый угол гиба трубы _доп согласно приведенной формуле при допустимой степени осадки _ос.доп 0,5 составляет Так как допустимый угол гиба _доп 14^o больше требуемого угла гиба _д 10^o, изготовление требуемого изделия возможно при приведенных параметрах нагрева заготовки без разрушения заготовки.

Таким образом, описанный способ гибки металлических труб обеспечивает производство трубных изделий практически с безрадиусным сопряжением соседних участков труб при достаточно простом приеме создания осаживающего усилия в зоне гибки трубной заготовки за счет сближения концевых участков ее, что обеспечивает высокое качество изделий.

Формула изобретения

Способ гибки металлических труб, включающий местное разупрочнение трубной заготовки кольцевым нагревателем, преимущественно индукционным, и приложение изгибающего момента с осаживающим усилием к разупрочненному участку трубы, ширину которого принимают из условия исключения гофрирования трубы при гибке, отличающийся тем, что по сечению трубы создают кольцевую зону разупрочнения переменной ширины, определяемой зависимостью b 6S₀h/D, а осаживающее усилие в зоне гибки создают при сближении концевых участков трубной заготовки, причем угол гибки последней принимают не более где b ширина кольцевой зоны разупрочнения труб, мм;
S₀ исходная толщина трубной заготовки, мл;
D наружный диаметр трубной заготовки, мм;
h расстояние разупрочненного участка трубы от нейтральной оси, мм;
_ос.доп. допустимая степень деформации осадки материала трубы при заданной температуре ее нагрева.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3