Способ гибки тонкостенных труб
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении тонкостенных гнутых трубопроводов. Перед гибкой в трубе размещают шланг из эластичного материала с наполнителем. Наполнитель содержит воду и кристаллообразующие компоненты, в качестве которых используют растворимые в воде соли. Используют шланг, наружный диаметр которого меньше внутреннего диаметра трубы. Шланг устанавливают с зазором внутри трубы и заполняют его наполнителем. Зазор между стенками шланга и трубы, температуру охлаждения наполнителя и концентрацию соли выбирают из условия обеспечения плотного соприкосновения поверхностей шланга и трубы без формоизменения трубы до начала ее гибки при увеличении объема наполнителя вследствие его замораживания, толщину стенки шланга и теплопроводные свойства его материала выбирают из условия обеспечения теплоизоляции между наполнителем и трубой, исключающей таяние льда наполнителя вследствие повышения температуры при ее гибке, и повреждения внутренней поверхности трубы вследствие разрушения льда наполнителя. Повышается качество и эффективность гибки.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к трубогибочному производству, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при изготовлении тонкостенных гнутых трубопроводов.
Уровень техники известен из способа изготовления крутоизогнутых отводов из тонкостенных труб, заключающийся в том, что трубу с наполнителем, состоящим из воды и кварцевого песка, замораживают при криогенной температуре - 196°С, при этом сердцевина наполнителя охлаждается до 0°С, а наружные слои охлаждают до криогенной температуры, после чего трубу с наполнителем выдерживают при комнатной температуре и деформируют трубогибочным устройством (Заявка на изобретение RU 92007089, Кл. В21D 9/15, 1995. 07.27).
Недостатком способа является сложный и дорогостоящий процесс подготовки трубы с наполнителем для ее гибки вследствие высокой степени переохлаждения трубы и сложности обеспечения температурных градиентов, а также наличие в наполнителе абразивного компонента, который при гибке неизбежно будет повреждать внутреннюю поверхность трубы.
Сущность изобретения заключается в разработке способа гибки труб с замораживаемым наполнителем, исключающим повреждения внутренней поверхности трубы, упрощающей и удешевляющей технологии подготовки трубы к ее гибке, а также исключающим формоизменение трубы до ее гибки.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении качества и эффективности, т.е. в снижении затрат, процесса гибки труб.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: способ гибки тонкостенных труб с наполнителем, включающим в себя воду и кристаллообразующие компоненты, и замораживаемым перед гибкой трубогибочным устройством.
Отличительные: в качестве кристаллообразующих компонентов используют растворимые в воде соли, для размещения наполнителя используют шланг из эластичного материала с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра трубы, шланг устанавливают с зазором внутри трубы и заполняют его наполнителем, при этом зазор между стенками шланга и трубы, температуру охлаждения наполнителя и концентрацию соли выбирают из условия обеспечения плотного соприкосновения поверхностей шланга и трубы без формоизменения трубы до начала ее гибки при увеличении объема наполнителя вследствие его замораживания, толщину стенки шланга и теплопроводные свойства его материала выбирают из условия обеспечения теплоизоляции между наполнителем и трубой, исключающей таяние льда наполнителя вследствие повышения температуры при ее гибке, и повреждения внутренней поверхности трубы вследствие разрушения льда наполнителя.
Известно (Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1980. - 384 с.), что после замерзании воды и последующим охлаждением льда последний расширяется, т.е. увеличивается его объем, а растворение в воде солей, например NaCl, в значительной степени уменьшает его прочностные характеристики (пределы прочности на растяжение, скол и сжатие) и в меньшей степени влияет на его упругие свойства, т.е. на модуль упругости Юнга. Таким образом, если между стенками трубы и наполнителем предусмотреть зазор, достаточный для исключения формоизменения тонкостенной трубы, чувствительной к деформациям наполнителя, возникающим вследствие замораживания и расширения наполнителя, а также уменьшить его прочностные характеристики, то можно достичь заявленный технический результат.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Перед гибкой в трубе размещают наполнитель, выполненный в виде шланга из эластичного материала, например резины, заполненного соленой водой, и затем его замораживают. Внешний диаметр шланга выбирают меньше внутреннего диаметра трубы, при этом зазор между стенками шланга и трубы, температуру охлаждения наполнителя (от нее зависит объемное расширение наполнителя) и концентрацию соли (от нее зависят физико-механические характеристики замороженного соленого льда) выбирают такими, чтобы увеличение объема наполнителя вследствие его замораживания приводило бы к плотному соприкосновению поверхностей шланга и трубы и не приводило бы к формоизменению трубы до начала ее гибки. Толщину стенки шланга и теплопроводные свойства его материала выбирают такими, чтобы они были достаточными для обеспечения теплоизоляции между наполнителем и трубой, исключающей таяние льда наполнителя вследствие повышения температуры трубы при ее гибке, и повреждаемости внутренней поверхности трубы вследствие разрушения льда наполнителя при перемещениях его обломков.
Изобретение не нуждается в графических пояснениях.
Способ гибки тонкостенных труб с наполнителем, включающим в себя воду и кристаллообразующие компоненты, и замораживаемым перед гибкой трубогибочным устройством, отличающийся тем, что в качестве кристаллообразующих компонентов используют растворимые в воде соли, для размещения наполнителя используют шланг из эластичного материала с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра трубы, шланг устанавливают с зазором внутри трубы и заполняют его наполнителем, при этом зазор между стенками шланга и трубы, температуру охлаждения наполнителя и концентрацию соли выбирают из условия обеспечения плотного соприкосновения поверхностей шланга и трубы без формоизменения трубы до начала ее гибки при увеличении объема наполнителя вследствие его замораживания, толщину стенки шланга и теплопроводные свойства его материала выбирают из условия обеспечения теплоизоляции между наполнителем и трубой, исключающей таяние льда наполнителя вследствие повышения температуры при ее гибке, и повреждения внутренней поверхности трубы вследствие разрушения льда наполнителя.
