Как гнут трубы: холодный и горячий методы

Как гнут трубы? Это делают холодным или горячим способом в домашних условиях и на производстве. Для гибки труб используют самодельные приспособления либо специальные трубогибочные станки разных конструкций и функционала.

Что используют? Для гибки труб горячим способом изделие нагревают с помощью газовой горелки. Профиль наполняется песком для предотвращения деформации стенок. Важно соблюдать технологию гибки, чтобы избежать дефектов.

Как гнут трубы с помощью нагрева

Наиболее предпочтительным методом гибки металлических труб является нагрев.

Влияние нагрева на металлы может быть различным:

• Повышение пластичности. При нагреве некоторые металлы, такие как алюминий и его сплавы дюрали, а также сталь, медь, алюминиево-железистая бронза и латунь становятся более податливыми, что позволяет сгибать их под нужным углом без риска повреждений.
• Повышение хрупкости. Сплавы цинка, серый чугун и оловянистая бронза при нагревании теряют пластичность. Соответственно, становятся хрупкими.
• Повреждение поверхности. Нагрев изделий с оцинкованным покрытием может привести к разрушению защитного слоя, делая его хрупким.

При выборе метода нагрева как способа гнуть трубу, корректный расчет длины участка обработки имеет решающее значение для обеспечения качества результата.

В зависимости от требуемого угла сгиба, применяются следующие соотношения:

• Угол 45° – длина нагреваемого участка должна быть в три раза больше поперечного сечения изделия.
• Угол 60° – длина участка воздействия равна четырем диаметрам трубы.
• Угол 90° – для достижения прямого угла необходим нагрев участка, длина которого составляет шесть поперечных сечений изделия.

Длину участка нагрева можно вычислить исходя из:

• Диаметра трубы.
• Угла изгиба.

При этом радиус закругления не должен быть менее утроенного диаметра трубы.

Соответственно, длина нагретого сегмента определяется по следующей формуле:

L = alpha х d / 15,

где:

• L – длина нагрева трубы, мм;
• alpha – угол изгиба, град.;
• d – внешний диаметр трубы, мм;
• 15 – коэффициент.

Таким образом, для трубы диаметром 250 мм, требующей изгиба на угол 90 градусов, длина участка нагрева составит L = 90 х 250 / 15 = 1500 мм, что соответствует шести диаметрам. Температура не должна превышать 900 °C. Начинать гнуть металлическую трубу стоит при достижении 760 °C, и завершать, как только она опустится до 720 °C.

Гнут профильные трубы способом нагрева с помощью как газовой горелки, так и паяльной лампы. Это существенно снижает усилие, необходимое для формирования требуемого угла изгиба. Процесс осуществляется в следующем порядке:

• Для предотвращения деформации и образования заломов внутреннее пространство трубы заполняют песком, утрамбовывают его как можно плотнее и фиксируют изделие в тисках.
• Место предполагаемого изгиба нагревают до температуры 1500 °C (проверяют с помощью бумаги – если она воспламеняется, обработка прекращается), до достижения ярко-красного цвета.
• Разогретый до пластичного состояния металл гнут до достижения желаемого угла.

Контроль температуры металла – залог успеха. Не допускайте перегрева материала. Это приведет к необратимым последствиям: металл начнет плавиться и окисляться на воздухе, теряя свойства. При работе с металлом температура – ваш главный приоритет. Определите ее по пламени и времени воздействия.

Для защиты рук используйте плотные спилковые или брезентовые перчатки. Они неплавкие и выдержат контакт с раскаленным металлом, лишь обугливаясь.

Как гнут трубы из цветного металла в домашних условиях

Как делать это без применения нагрева? Для этого необходимо обеспечить надлежащую подготовку – заполнить трубу песком для предотвращения ее сплющивания в зоне изгиба и установить заглушки на обоих концах.

Способы гибки металлических изделий:

• С использованием цилиндрического объекта подходящего диаметра (например, трубы, бревна) в качестве опоры. Метод можно применять как в домашних условиях, так и производственных. Кладем трубу на цилиндр так, чтобы зона сгибания находилась непосредственно над ним, и начинаем гнуть, равномерно давя на оба конца изделия.
• С фиксацией в тисках она осуществляется следующим образом: зона, расположенная непосредственно ниже участка деформации, должна быть жестко зафиксирована, а свободный конец изделия сгибается вручную.

• С использованием пропилов. Метод предусматривает выполнение нескольких поперечных распилов на внутренней стороне трубы. Их количество зависит от требуемого радиуса изгиба. После того, как их концы соприкоснутся друг с другом при сгибе, зоны пропилов необходимо заварить и отшлифовать. Способ подходит для профильных труб, так как сгиб будет состоять из прямых участков.
• С использованием заморозки воды, залитой в полость (применяется только для изделий из коррозионно-стойкого металла, например, дюралюминия, латуни). Для этого один выход трубы предварительно закрывается заглушкой. После заморозки содержимого изделие становится податливым для гибки. Прочность металла в области обработки не снижается.

Типы оборудования для гибки труб

Среди трубогибочных станков наибольшей популярностью пользуются несколько типов:

• Арбалетные, предназначенные для обработки круглых труб. Они бывают как в механическом, так и в электрическом и гидравлическом исполнении. Гнут металлопрокат при помощи специальной насадки (башмака) с возможностью выбора диаметра. Данный тип трубогибов характеризуется высокой надежностью, простотой эксплуатации и обслуживания, точностью и скоростью работы.
• Пружинный – это надежный и недорогой инструмент для сгибания труб на 180 градусов. Его простая конструкция, состоящая из стальной пружины определенного размера, гарантирует долговечность и высокую эффективность. Для работы достаточно выбрать пружину нужного диаметра и поместить ее внутрь трубы. Некоторые модели трубогибов имеют конструкцию, в которой изделие вставляется внутрь инструмента.

• Сегментный – предназначен для гибки тонкостенных медных труб диаметром до 42  мм. Процесс осуществляется посредством воздействия валика, имеющего форму полудиска. Он крепится на рукоятке-рычаге. Вращение ее приводит к воздействию валика на трубу, выгибая ее по заданному шаблону.
• Дорновый – это высокотехнологичный станок для профессиональной работы с трубами большого диаметра и тонких стенок. Управляемый компьютером, он одновременно как гнет, так и наматывает профильные трубы на шкив с их фиксацией специальной направляющей. Встроенный дорн предотвращает смятие материала во время процесса, что делает этот трубогиб незаменимым инструментом для сложных проектов.

Существует три основных типа трубогибов, каждый из которых имеет свои преимущества:

• Ручные идеально подходят для работы с нержавеющей сталью и цветными металлами. Компактность, простота использования и доступная цена делают их незаменимым инструментом.

• Гидравлические позволяют гнуть не только трубы круглого сечения, но и профили прямоугольной и квадратной формы. Они дают возможность изменять диаметр сечения, что расширяет возможности обработки.
• Электромеханические обеспечивают высочайшую точность при гибке труб различного диаметра. Простота, надежность и отсутствие необходимости предварительной разметки делают их лидерами в области точной обработки изделий.

Как гнут трубы на сжатие

Изгиб на сжатие – комбинированное воздействие дополнительного осевого усилия и изгибающего момента на трубу. Представляет собой разновидность изгиба на растяжение. Дополнительная осевая сила способна снизить или ликвидировать напряжение на выпуклой стороне изгиба, защищая стенку от истончения и трещин. Но это же усилие может привести к увеличению напряжения сжатия на вогнутой стороне, вызывая утолщение или даже складчатость стенки.

Штамп для гибки и опорный ролик оснащены рабочей канавкой. Она имеет форму близкую к полукругу, и того же диаметра, что и труба. Гибочный штамп, соединенный с толкателем, выталкивает трубу и формирует два загиба между опорными роликами с каждой стороны. Замена гибочного штампа позволяет увеличить/ уменьшить радиус сгиба. Величина двух внутренних углов сгиба определяется ходом выталкивания.

Метод гибки труб характеризуется высокой производительностью и простотой регулировки. Главный его недостаток состоит в том, что как только начинают гнуть трубу и толкатель станет ее двигать, возникает изгибающее усилие между двумя опорными роликами, и возможно появление деформации участка трубы. Это негативно сказывается на качестве изделия.

Часто задаваемые вопросы о гибке труб

Почему сложно самостоятельно согнуть трубу?

Применение подручных инструментов, например, кувалды, молотка приводит к неравномерной деформации стенок изделия. Внешние поверхности испытывают растягивающие нагрузки, что может привести к образованию трещин. Одновременно внутренние в определенных участках подвергаются сжатию, приводящему к появлению складок и гофр.

Неподготовленный или слишком резкий изгиб круглой трубы по радиусу неизбежно приводит к повреждению наружных стенок. Сначала дефекты структуры могут быть незаметными визуально, но под воздействием нагрузки микротрещины со временем трансформируются в сквозные отверстия.

Для предотвращения разрушения в зоне сгиба необходимо создать поддерживающее усилие, переводящее данный участок в состояние напряженности.

Как гнут трубы с помощью пружины?

Зафиксируйте заготовку в тисках и вставьте пружину внутрь, чтобы предотвратить деформацию.

Для более легкого сгибания нагрейте зону сгиба. Затем аккуратно согните трубу по шаблону. Используйте пружину нужного размера.

Как гнут трубы ротационным компрессионным методом?

Ротационная компрессионная гибка отличается от ротационной тяговой механизмом формирования изгиба труб.

Фото: Ra Dragon / Unsplash

При этом способе подвижный штамп или ролик осуществляют радиальное давление на трубу во время вращения вокруг неподвижного штампа. В итоге труба постепенно принимает форму канавки неподвижного штампа благодаря тангенциальному трению.

Главное отличие от ротационной тяговой гибки заключается в том, что зона деформации формируется между подвижным и стационарным штампами. Поверхность выпуклой части трубы постоянно подвергается воздействию как радиального давления, так и тангенциального трения, что сглаживает растяжение на этой стороне.

Какие дефекты могут проявляться при нарушении технологии гибки труб?

Сгибание профильной трубы – это процесс, требующий точности и опыта. Неопытный мастер рискует испортить материал из-за незнания нюансов.

Несоблюдение правил техники безопасности неизбежно приводит к проблемам:

• Появление трещин и разрывов, делающих изделие непригодным.
• Растяжение наружной стенки, что может привести к разрыву трубы.
• Сжатие внутренней части, вызывающее деформацию в виде гофры.
• Появление царапин и других дефектов.

Гибка металлических труб – это процесс, требующий точного подхода. Нужно знать, как правильно это сделать: беря за основу специфику профиля изделия и радиуса изгиба надо выбрать метод гибки, только потом начинать гнуть.

Изображение в шапке статьи: Meg / Unsplash