Способ гибки труб
Владельцы патента RU 2571994:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области обработки металлов давлением - изготовлению труб по жесткому пуансону, и может быть использовано в производстве летательных аппаратов, судостроении, а также в других отраслях машиностроения. Осуществляют регулирование давления на стенку трубы при изгибе эластичным наполнителем и пружиной, при этом создают внутреннее давление, равное или превышающее наружное. Обеспечиваются требуемые геометрические размеры. 3 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к формообразованию труб, используемых в машиностроении, в конструкции летательных аппаратов и судостроении.
Известен способ изготовления труб при помощи внутренней оправки, состоящей из витков пружины, а также механизма регулирования расстояния между витками оправки, выполненного в виде резьбового соединения (авторское свидетельство СССР 1546192, МПК B21D 9/00, 1988 (Авторы: Кузнецов Е.С., Быков В.Ф.) (аналог)). Устройство для гибки тонкостенных труб, содержащее гибочный узел, выполненный в виде стационарного и обкатного гибочных роликов, и внутреннюю спиральную гибкую оправку, также снабжено механизмом регулирования расстояния между витками, выполненными в виде шайб, размещенных на торцах оправки и связанных между собой гибкой тягой с регулировочным резьбовым соединением на конце, оправка выполнена из прутка круглого сечения с продольными цилиндрическими углублением по всей его длине, радиус которого не меньше радиуса прутка, причем каждый виток оправки выполнен с возможностью взаимодействия с поверхностью углубления соседнего витка. Недостатки: в процессе гибки возможна потеря устойчивости при гибке труб из упрочненных сталей и алюминиевых сплавов.
Наиболее близким техническим решением из известных является техническое решение, представленное в патенте 2201308, МПК B21D 9/00, 2000 (Авторы: Максименков В.И., Одинг С.С., Клименков А.Н.). В данном способе при растяжении и изгибе трубы регулировка внутреннего давления в изгибаемой заготовке осуществляется с помощью разрезных колец и клиньев с учетом радиуса изгибаемой трубы. Однако при данном способе формообразования сложно изготовить оснастку, обеспечивающую создание требуемого внутреннего давления, а следовательно, и заданное качество трубы.
Технический результат: повышение качества изгиба трубы, с получением требуемых геометрических размеров. Поставленная задача решается посредством того, что в трубу вводят эластичный заполнитель и пружину, а регулирование давления на стенку трубы осуществляется по следующей зависимости
qвн≥qнар,
где qвн - внутреннее давление, создаваемое при изгибе трубы эластичным наполнителем и пружиной;
qнар - наружное давление трубы на пружину и наполнитель.
В процессе изгиба трубы с одной стороны создается удельное давление, изменяющееся с изменением радиуса кривизны, при этом внутри трубы создается давление, равное или превышающее наружное давление. Такое сочетание наружного и внутреннего давления обеспечивает требуемое качество трубы, исключая появление браковочных признаков.
На фиг.1 показан наполнитель для гибки трубы.
На фиг.2 показано сечение трубы с наполнителем.
На фиг.3 показана труба с наполнителем в изогнутом положении.
Способ осуществляется следующим образом.
Способ гибки трубы определяется наличием взаимодействия подкрепляющего элемента (пружины 5) и эластичного заполнителя в виде полиуретана 4 с трубой (фиг.1).
Увеличение давления на внутренние стенки трубы достигается за счет предварительного растяжения и последующего изгиба трубы 3. Для предотвращения смятия полиуретана создается усилие натяжения двух гибких тросов 7 с оболочкой 8, пропущенных через всю длину трубы, крышку 6 и прикрепленных к резьбовым соединениям 2 в ограничивающих наполнитель направляющих 1.
Пример реализации способа
Имеем трубу диаметром 30 мм, с толщиной стенки 2 мм. Длина трубы 600 мм. Радиус изгиба трубы 500 мм. Материал трубы АМг2.
Величина деформации трубы в тангенциальном направлении определяется как
где dcp - среднее значение диаметра трубы;
R0 - радиус нейтрального слоя.
Перемещение направляющих втулок составляет 5,4%.
Наружная поверхность трубы удлиняется на 32,4 мм.
Удельное давление полиуретана составляет:
qвн=E×ε0,
где E - модуль упругости, E=20 МПа.
qBH=20×0,054=1,08 МПа.
Удельное давление на заполнитель определяется по зависимости
где σ1 - тангенциальные напряжения, σ1=30 МПа;
R1 - радиус наружного слоя трубы, R1=530 мм;
σ2 - радиальные напряжения, σ2=3 МПа;
R2 - радиус трубы, R2=15 мм;
h1,2 - толщина стенки трубы.
При этом выполняется условие
qвн≥qнар.
Способ гибки труб по жесткому пуансону, включающий введение в трубу эластичного наполнителя и пружины и ее последующий изгиб по жесткому пуансону с созданием внутреннего и наружного давления на стенку трубы, отличающийся тем, что перед изгибом осуществляют предварительное растяжение трубы, при этом внутреннее давление, создаваемое на стенку трубы, равно или превышает наружное давление.
