Гибка труб без трубогиба своими руками

Домашнему мастеру хорошо известны преимущества трубного металлопроката. Из основ сопротивления материалов мы знаем, что момент сопротивления трубчатого сечения намного больше, чем сплошного с той же площадью. Поэтому трубы обладают повышенными значениями допускаемых напряжений на изгиб. Но это же представляет и известные сложности при попытке согнуть изделие в домашних условиях: без соответствующего инструмента вы, скорее всего, получите деталь с деформированным сечением и с малоэстетичными складками. Арендовать (а, тем более – приобретать) нужную оснастку в большинстве случаев невыгодно. Тем не менее, согнуть трубу можно и без трубогиба, причём несколькими способами.

Почему металлические трубы плохо сгибаются

Сгибаются-то они хорошо, проблема заключается в неудовлетворительном внешнем виде изделия, которое сопровождается искажением периметра. Последнее обстоятельство особенно критично для профильных труб прямоугольного, квадратного или овального сечений.

В процессе пластического изгиба разные участки трубы находятся под воздействием напряжений противоположного знака. Внешние участки в месте сгиба растягиваются, а внутренние – сжимаются. Если сжимающие напряжения для большинства металлов безопасны, то растягивающие способствуют образованию трещин и надрывов. Особенно это касается профилей, которые произведены из материалов средней пластичности, например, средне- и высокоуглеродистых сталей, нержавеющих сталей, не содержащих никеля, некоторых марок бронз и др. Определить же точную марку металла, из которого выполнено изделие, без соответствующих инструментов и приборов весьма затруднительно.

Гибка, как процесс пластической деформации, вообще довольно капризна к условиям её проведения. Для достижения положительного результата потребуется:

• Учесть явление пружинения изгибаемого профиля, при котором конечное значение угла гиба всегда оказывается меньше расчётного.
• Обеспечить точную фиксацию участка изгиба, чтобы исключить смещение заготовки.
• Определить минимально необходимое значение радиуса закругления деформирующего инструмента.

Поэтому перед началом работ определяются с минимально возможным плечом гибки, способом гибки (открытая или закрытая), а также последовательностью выполнения операций. В частности, удачная гибка гарантированно будет обеспечена, если соотношение r/s > 5 (здесь r – назначенный радиус гибки, s – толщина стенки).

В дальнейшем рассматриваются варианты самостоятельного сгибания труб, которые возможно реализовать в домашних условиях.

Вариант первый – гнём трубу с нагревом

*

В данном случае вообще никаких специальных приспособлений не потребуется, достаточно наличие у мастера кислородно-ацетиленовой горелки или обычной паяльной лампы. В первом случае мундштук следует расположить на некотором расстоянии от места предполагаемого гиба Факел не стоит делать концентрированным, поскольку в этом случае температурный перепад между зонами окажется слишком большим, а пластические характеристики материала – неравномерными (особенно это касается углеродистых сталей, содержащих повышенный процент марганца и кремния).

После нагрева до требуемой температуры (она легко вычисляется по цветам побежалости) изгибаемую часть необходимо зажать в слесарных тисках, и выполнить свободную гибку нужного участка.

Нагрев с помощью горелки – более равномерный, зато сопряжён с риском снижения прочности материала заготовки, особенно, если она предназначена для использования в напорных трубопроводах. Паяльной лампой лучше воспользоваться и для того, чтобы не произошло ненужного отпуска. При этом рекомендуется такая последовательность операций:

1. Подлежащий деформированию участок зажимают в слесарных тисках, для чего пользуются специальными резиновыми подкладками, не повреждающими металл.

   

   *

2. Зажечь паяльную лампу, поднести её к необходимому участку, и, равномерно поворачивая источник пламени вокруг внешнего диаметра профиля, прогреть его. Отметим, что перегреть трубу теплом, исходящим от факела паяльной лампы, невозможно, но зато можно закоптить её.
3. Выключить паяльную лампу, передвинуть прогретый участок на расстояние, равное допустимому плечу гибки. Далее, при помощи трубчатого ключа (иногда – даже вручную), изогнуть изделие, иногда используя шаблон.

Гибка с нагревом, при всей своей простоте, характеризуется следующими ограничениями:

• Ухудшает внешний вид материала.
• При недостаточной температуре нагрева вероятно образование складок по внутреннему радиусу гиба (исправить такой недостаток невозможно).
• Процесс требует как можно более оперативной гибки, т.к. тонкостенные трубы быстро остывают.
• Технология не рекомендуется для малых радиусов гибки.
• Необходимо выполнение повышенных требований к технике безопасности, поскольку задействуется открытое пламя.

Чаще всего подобным образом гнётся труба из нержавеющей стали или цветных металлов, которые при нагреве не склонны к окислению.

Вариант второй – использование противодавления

Неудачи при обычной гибке труб часто связаны с наличием неуравновешенного напряженно-деформируемого состояния заготовки, когда внешнее давление от рабочего инструмента не уравновешивается внутренним противодавлением (самого сопротивления металла в данном случае недостаточно, поскольку оно заведомо ниже предела пластичности).

Такое противодавление можно обеспечить нагнетанием внутрь газа, жидкости, либо иной несжимаемой рабочей среды, которая характеризуется высокой сложностью. Газ и жидкость исключаются, ведь в домашних условиях выполнить стабильную герметизацию открытых торцов трубчатой заготовки очень трудно. Зато всегда доступны песок или мелкий шлак – они однородны, нетоксичны и просты в обращении.

Рассмотрим последовательность гибки круглого трубчатого профиля с приложением противодавления:

*

1. Предварительно необходимо установить заглушку на один из торцов заготовки, для чего можно воспользоваться обычным болтом (см. рис. 5). Стержень болта должен плотно входить во внутреннее отверстие.
2. Готовим заполнитель, он должен быть однородным и мелким, чтобы не создавать внутренних пустот. Для периодического уплотнения песка/шлака в качестве поршня используется любой подходящий по диаметру штырь (см. рис. 6). Вся трубчатая заготовка должна быть полностью заполнена наполнителем (см. рис. 7).
3. Заготовка устанавливается в слесарные тиски и изгибается. Поскольку предел прочности песка или шлака всегда ниже, чем аналогичный показатель для материала детали, то разрыва или образования трещин не произойдёт. После гибки необходимо тщательно очистить внутренний просвет трубы от остатков заполнителя.

Вариант третий – применение пружин растяжения

Для реализации способа необходима специальная пружина, наружный диаметр которой должен быть максимально близким к внутреннему диаметру заготовки. Номенклатура пружин растяжения приведена в ГОСТ 18794-80; их характерной особенностью является наличие кольцеобразного захвата на одном из торцов. Этот захват может быть замкнутым, как показано на рис. 8, либо в виде фигурного крючка. Последнее считается предпочтительным, поскольку обеспечивает более удобное извлечение пружины из заготовки после окончания процесса гибки.

*

Подобранная пружина вводится внутрь и надёжно закрепляется у противоположного торца трубы. Поскольку внешняя поверхность пружины плотно прилегает к стенке, она обеспечивает такое же противодавление, что и промежуточная среда в предыдущем варианте. Достоинство способа в том, что подобные гибочные пружины можно использовать многократно.

Вариант последний – а зачем вообще придумывать какие-то технологии гибки

В некоторых случаях – например, когда соотношение r/s намного больше минимально рекомендованного значения – удачная гибка трубы в холодном состоянии своими руками возможна при условии всего лишь прочного закрепления одного из торцов с последующей гибкой по предварительно подготовленному шаблону.

Шаблон изготавливается из многослойной фанеры, можно даже использовать подходящую по диаметру внешнюю поверхность любого прочного предмета – бочки с водой, либо деревянного вазона. Один из торцов закрепляют в струбцине/тисках, а противоположный изгибают по требуемому радиусу (см. рис. 10). Таким способом вполне можно получить, например, заготовки для стального каркаса парника или оранжереи. После деформирования сразу освобождать деталь из зажимов не стоит, поскольку любой металл обладает инерционными свойствами.

Во всех случаях гибки без трубогиба следует приготовиться:

• Запастись рычагами (момент гибки, в зависимости от требуемых параметров и материала трубы может оказаться достаточно большим).
• Подготовить шаблон, который должен быть точно рассчитан под характеристики зоны гиба.
• Тщательно очищать внутреннюю поверхность изогнутой трубы (в частности, если изделие будет использоваться для прокачки жидких сред).

Перед началом работ стоит вспомнить и о простых правилах техники безопасности. Перед гибкой вручную заготовку целесообразно обернуть грубой кожей, мешковиной или иной плотной тканью – это защитит руки и создаст дополнительное трение, которое исключит проскальзывание во время гибки.