RU2149726C1 - Method for making coils and branch pipes - Google Patents

Method for making coils and branch pipes Download PDF

Info

Publication number
RU2149726C1
RU2149726C1 RU98121026/02A RU98121026A RU2149726C1 RU 2149726 C1 RU2149726 C1 RU 2149726C1 RU 98121026/02 A RU98121026/02 A RU 98121026/02A RU 98121026 A RU98121026 A RU 98121026A RU 2149726 C1 RU2149726 C1 RU 2149726C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bending
bends
billet
efforts
cross
Prior art date
Application number
RU98121026/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Самарский
Original Assignee
Самарский Александр Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самарский Александр Александрович filed Critical Самарский Александр Александрович
Priority to RU98121026/02A priority Critical patent/RU2149726C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2149726C1 publication Critical patent/RU2149726C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely production of coils and branch pipes of tubular blanks by bending at acting upon them by cross and longitudinal efforts. SUBSTANCE: method comprises steps of bending tubular blank by cross efforts normal relative to its axis, selecting predetermined distance between acting lines of adjacent efforts directed one opposite to another. It allows to reduce degree of wall thickness difference and out-of-roundness until value less than 5 % and to eliminate step of preliminary heating of blank up to high temperature with use of sand and melt glass. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении из трубной заготовки путем гибки отводов для нужд котельного и газового хозяйства и змеевиков различных теплообменных аппаратов. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of pipe billets by bending bends for the needs of a boiler and gas facilities and coils of various heat exchangers.

Известен способ изготовления отводов путем изгиба трубной заготовки в результате поворота одного сечения заготовки относительно другого (Романовский "Справочник по холодной штамповке, 1971 г., стр. 432). A known method of manufacturing bends by bending a pipe billet as a result of rotation of one section of the billet relative to another (Romanovsky "Handbook of cold stamping, 1971, p. 432).

Недостаток способа в разрушении заготовки по выпуклой поверхности или потере устойчивости по вогнутой поверхности при гибе по радиусу меньше предельно допустимого, что ухудшает качество изделий. The disadvantage of this method is the destruction of the workpiece along a convex surface or the loss of stability along a concave surface when bending along a radius less than the maximum permissible, which affects the quality of the products.

Известен способ изготовления крутоизогнутых тонкостенных патрубков путем ступенчатого смещения одного плоского сечения заготовки относительно соседнего изгиба под определенным углом с последующей калибровкой поперечного сечения заготовки (а.с. СССР N 674312, кл. B 21 D 9/00 за 1977 г.). A known method of manufacturing steeply curved thin-walled nozzles by stepwise displacing one flat section of the workpiece relative to the adjacent bend at a certain angle, followed by calibration of the cross section of the workpiece (AS USSR N 674312, class B 21 D 9/00 for 1977).

Недостаток способа состоит в том, что в результате ступенчатого смещения и изгиба образуется огранка трубы, приводящая к разностенности, которую невозможно убрать калибровкой (давлением резины на внутреннюю поверхность патрубка), что ухудшает качество изделия. The disadvantage of this method is that as a result of stepwise displacement and bending, a pipe facet is formed, which leads to a difference that cannot be removed by calibration (rubber pressure on the inner surface of the pipe), which affects the quality of the product.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту (прототипом) является способ изготовления змеевиков и отводов (а.с. СССР N 1581412, кл. B 21 D 11/02, 1990 г.). The closest in technical essence and the achieved positive effect (prototype) is a method of manufacturing coils and bends (AS USSR N 1581412, class B 21 D 11/02, 1990).

Способ включает гибку заготовки силами, воздействующими в поперечном и продольном направлениях, и осуществляется в два этапа: сначала заготовке придают волнообразную форму с сопрягаемыми радиусами больше расчетного, затем ее догибают до расчетного радиуса. The method includes bending the workpiece by forces acting in the transverse and longitudinal directions, and is carried out in two stages: first, the workpiece is given a wavy shape with mating radii greater than the calculated radius, then it is bent to the calculated radius.

Недостаток способа состоит в том, что, несмотря на ступенчатую деформацию изгиба заготовки различными радиусами, утонение в вершине отвода доходит до 15%, что ухудшает качество изделия, а необходимость предварительного подогрева заготовки до 1000-1100oC с заполнением ее смесью песка и жидкого стекла удорожает отвод. Технической задачей изобретения является улучшение качества изделия за счет снижения разностенности трубной заготовки.The disadvantage of this method is that, despite the stepwise deformation of the bend of the workpiece with different radii, thinning at the top of the branch reaches 15%, which affects the quality of the product, and the need to preheat the workpiece to 1000-1100 o C with filling it with a mixture of sand and liquid glass increases the cost of the challenge. An object of the invention is to improve product quality by reducing the difference in pipe billet.

Указанная задача достигается тем, что трубная заготовка подвергается гибу поперечными силами, перпендикулярными к ее оси, а расстояние между линиями действия соседних сил, направленных навстречу друг другу, выбирается исходя из соотношения

Figure 00000002
, (1)
где l - расстояние между линиями действия соседних сил, направленных навстречу друг другу, мм;
Rг - радиус гиба трубной заготовки, мм;
Dн - наружный диаметр трубной заготовки, мм;
α - суммарный угол двух гибов трубной заготовки на участке между линиями действия соседних сил, направленных навстречу друг другу, причем α = 2α1; (2)
α1 - численное значение угла одного гиба, исчисляемого в радианах, толщина стенки поперечного сечения трубной заготовки, мм.This task is achieved in that the billet is subjected to bending by transverse forces perpendicular to its axis, and the distance between the lines of action of adjacent forces directed towards each other is selected based on the ratio
Figure 00000002
, (1)
where l is the distance between the lines of action of neighboring forces directed towards each other, mm;
R g is the bending radius of the tube stock, mm;
D n - the outer diameter of the tube stock, mm;
α is the total angle of two bends of the pipe billet in the area between the lines of action of adjacent forces directed towards each other, and α = 2α 1 ; (2)
α 1 is the numerical value of the angle of one bend, calculated in radians, the wall thickness of the cross section of the pipe billet, mm

На фиг. 1 изображена схема гиба трубной заготовки на один радиус гиба и угол α1.In FIG. 1 shows a diagram of the bending of a tube billet for one bending radius and angle α 1 .

На фиг. 2 изображена схема гиба трубной заготовки на два радиуса Rг и угол α = 2α1.In FIG. 2 shows a diagram of the bending of a tube billet with two radii R g and an angle α = 2α 1 .

На фиг. 3 изображены схема гиба трубной заготовки на два радиуса гиба Rг, угол α = 2α1, получение змеевика и отводов по предлагаемому способу.In FIG. 3 shows a diagram of the bending of a tube billet for two bending radii R g , angle α = 2α 1 , obtaining a coil and bends according to the proposed method.

На фиг. 4 изображены схема гиба трубной заготовки не более чем на два радиуса гиба одновременно, получение змеевика и отводов по предлагаемому способу. In FIG. 4 shows a diagram of the bending of a pipe billet for no more than two bending radii at the same time, obtaining a coil and bends according to the proposed method.

Для вывода условия отсутствия разностенности заготовки воспользуемся фиг. 1. Нормальная реакция от действия силы P ΔN = σα•ΔF (3), где σα = σmaxsinγ. (4)
Нормальное напряжение в рассматриваемом сечении (под углом к нейтральному слою)

Figure 00000003
. (5)
Рассматриваемая площадь сечения тогда
Figure 00000004
. (6)
Результирующая сила:
Figure 00000005
(7).To derive the condition for the absence of a difference in the blank, we use FIG. 1. The normal reaction from the action of the force is P ΔN = σα • ΔF (3), where σα = σ max sinγ. (4)
Normal stress in the considered section (at an angle to the neutral layer)
Figure 00000003
. (5)
Considered sectional area then
Figure 00000004
. (6)
Resulting Force:
Figure 00000005
(7).

По теории Треска-Сен-Венана при одноосном напряженном состоянии (Еленев С.А. "Холодная штамповка", изд. Москва, Высшая школа, 1981 г., стр. 18, 19):

Figure 00000006
, (8)
где σmax - максимальное касательное напряжение;
σт - предел текучести материала при сдвиге, а главное напряжение.According to the theory of Tresca-Saint-Venant in uniaxial stress state (Elenev SA "Cold stamping", ed. Moscow, Higher School, 1981, p. 18, 19):
Figure 00000006
, (eight)
where σ max is the maximum tangential stress;
σ t - yield strength of the material under shear, and most importantly stress.

При условиях (8) не будет происходить пластической деформации растяжения (сжатия), а будет происходить пластическая деформация сдвига наружных волокон заготовки. Under conditions (8), tensile (compression) plastic deformation will not occur, but plastic shear deformation of the outer fibers of the preform will occur.

Максимальная результирующая сила от касательных напряжений

Figure 00000007
. (9)
Приравниваем результирующую силу по формуле 5 к той же силе по формуле 8:
Figure 00000008
, (10)
откуда
Figure 00000009
, (11)
т.е. при
Figure 00000010
(12)
соответственно σmax< σт для одного гиба - условие теории Треска-Сен-Венана выполнено, а следовательно, заготовка будет испытывать пластическую деформацию сдвига, т.е. без утонения (утолщения) стенок трубной заготовки. При одновременном выполнении двух гибов (фиг. 2)
Figure 00000011
. (13)
Так как отношение S/Dн составляет для тонкостенных труб порядка нескольких процентов (например, труба диаметром 109х4,5 - 4,5 х 100 % = 4,19%), то для практических целей можно считать l ≤ 2Dн. (14)
При отсутствии пластической деформации растяжения-сжатия в наружных волокнах трубной заготовки ее длина должна оставаться неизменной (присутствует деформация сдвига). При одновременном выполнении двух гибов радиусом 2π/360° суммарный угол α = 2α1 (фиг. 2),
Figure 00000012
, (15)
l1 - длина заготовки после двух гибов на суммарный угол α = 2α1.Maximum resulting shear stress force
Figure 00000007
. (9)
Equate the resulting force according to the formula 5 to the same force according to the formula 8:
Figure 00000008
, (ten)
where from
Figure 00000009
, (eleven)
those. at
Figure 00000010
(12)
accordingly, σ maxt for one bend - the condition of the Tresca-Saint-Venant theory is satisfied, and therefore, the workpiece will experience plastic shear deformation, i.e. without thinning (thickening) of the walls of the pipe billet. With the simultaneous execution of two bends (Fig. 2)
Figure 00000011
. (thirteen)
Since the S / D n ratio is about several percent for thin-walled pipes (for example, a pipe with a diameter of 109x4.5 - 4.5 x 100% = 4.19%), for practical purposes, l ≤ 2D n can be considered. (14)
In the absence of plastic tensile-compression deformation in the outer fibers of the tube billet, its length should remain unchanged (shear deformation is present). With the simultaneous execution of two bends with a radius of 2π / 360 °, the total angle α = 2α 1 (Fig. 2),
Figure 00000012
, (fifteen)
l 1 - the length of the workpiece after two bends on the total angle α = 2α 1 .

Подставляя значение из формулы 15 в формулу 13, получаем

Figure 00000013
, (16)
т. е. при данном условии будет отсутствовать разнотолщинность стенок трубной заготовки - следствие пластической деформации, а не растяжения - сжатия.Substituting the value from formula 15 into formula 13, we obtain
Figure 00000013
, (16)
that is, under this condition there will be no different thickness of the walls of the pipe billet - a consequence of plastic deformation, and not tension - compression.

Пример (фиг. 3): изготовление змеевика для отводов с углом 90o в два приема, сначала трубная заготовки 1 двумя пуансонами 2 и 3 одновременно гнется на два полуотвода с углами гиба α1= 45°, затем пуансоны 2 и 3 расходятся, заготовка 1 продвигается на шаг, равный l, и одновременно поворачивается вокруг своей оси на 180o, затем снова происходит одновременный двойной гиб на два полуотвода с углами гиба α1= 45° (α = 2•45 = 90°).Example (Fig. 3): manufacturing a coil for bends with an angle of 90 o in two steps, first the pipe billet 1 with two punches 2 and 3 simultaneously bends on two half-bends with bending angles α 1 = 45 ° , then the punches 2 and 3 diverge, the workpiece 1 moves forward by a step equal to l, and at the same time rotates around its axis by 180 o , then again there is a simultaneous double bending by two half-bends with bending angles α 1 = 45 ° (α = 2 • 45 = 90 ° ).

В результате получается змеевик, состоящий из одного отвода с углом 90o и двух полуотводов с углами гиба по 45o. Далее цикл повторяется, полученный змеевик разрезается на отводы с углом 90o.The result is a coil consisting of one branch with an angle of 90 o and two semi-branches with bending angles of 45 o . Then the cycle repeats, the resulting coil is cut into bends with an angle of 90 o .

На опытной установке изготовлены змеевик, а затем отводы из трубы ⌀ 57х3,5 мм ГОСТ 8734-75,

Figure 00000014
.At the pilot plant, a coil was made, and then bends from a pipe ⌀ 57x3.5 mm GOST 8734-75,
Figure 00000014
.

По формуле 14 l ≤ 2D ≤ 57х2 = 114 мм. According to the formula 14 l ≤ 2D ≤ 57x2 = 114 mm.

По формуле 16 определяем радиус гиба:

Figure 00000015

откуда Rг = 44 мм, подставляя в формулу 14, и проверяем:
Figure 00000016
т.е. 114 = 114,
формула справедлива.By formula 16, we determine the radius of the bend:
Figure 00000015

whence R g = 44 mm, substituting in the formula 14, and check:
Figure 00000016
those. 114 = 114,
the formula is valid.

После разрезки змеевика на отводы с углом 90o были получены следующие результаты: разностенность отводов из одной трубной заготовки составила менее 4% (по ГОСТ 8734-75 допуск на толщину стенки трубной заготовки, равную 1-5 мм, составляет ± 10%).After cutting the coil into bends with an angle of 90 o , the following results were obtained: the difference in the bends from one tube billet was less than 4% (according to GOST 8734-75, the tolerance for a tube billet wall thickness of 1-5 mm is ± 10%).

Овальность диаметра поперечного сечения трубной заготовки составила менее 5%. The ovality of the cross-sectional diameter of the tube stock was less than 5%.

По ОСТ 108.030.40-79:
при Rг > 2Dн - овальность 8-12%,
Rг < 2Dн - овальность меньше 20%.
According to OST 108.030.40-79:
when R g > 2D n - ovality 8-12%,
R g <2D n - ovality is less than 20%.

На фиг. 4 показано изготовление змеевиков и отводов с углом 90o за один прием с шагом сдвига трубной заготовки, равным 2l. В результате существующей конструкции поперечные сечения пуансонов 2, 3, 4 выполнены по части наружного диаметра трубной заготовки Dн, также как и упоров 5, 6, 7, расположенных напротив пуансонов 2, 3, 4.In FIG. 4 shows the manufacture of coils and bends with an angle of 90 o in one step with a shear step of the billet equal to 2l. As a result of the existing design, the cross sections of the punches 2, 3, 4 are made in terms of the outer diameter of the tube stock D n , as well as the stops 5, 6, 7 located opposite the punches 2, 3, 4.

Изготовление змеевиков и отводов по предлагаемому способу имеет следующие преимущества:
а) получение змеевиков и отводов с минимальной разностенностью улучшает качество изделия, а следовательно, повышает надежность и долговечность теплообменных аппаратов, тепловых и газовых сетей;
б) использование холодной пластической деформации сдвига при изготовлении змеевиков и отвода снижает себестоимость и повышает производительность труда, так как не требуется дополнительная энергия и время на подогрев заготовки;
в) предлагаемый способ имеет расширенную область применения:
так, при изготовлении отводов с помощью нагрева заготовки токами высокой частоты имеет свои пределы S/Dн = 0,03 - 0,06, Rг ≥ 1,5 Dн, низкую производительность 0,2-0,4 мм/сек, высокую себестоимость, утолщает стенки заготовки; гибка в штампах S/Dн ≥ 0,06 Rг ≥ (2-3) Dн; применение внутренних оправок или дополнительно растягивающих усилий увеличивает утонение стенок на 20-50% (Аверкиев Ю. А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки, Москва, Машиностроение, 1989 г., стр. 110-114).
The manufacture of coils and bends according to the proposed method has the following advantages:
a) obtaining coils and bends with a minimum difference improves the quality of the product, and therefore, increases the reliability and durability of heat exchangers, heat and gas networks;
b) the use of cold plastic shear deformation in the manufacture of coils and tap reduces the cost and increases labor productivity, since it does not require additional energy and time to heat up the workpiece;
c) the proposed method has an extended scope:
so, in the manufacture of bends by heating the workpiece with high-frequency currents, it has its limits S / D n = 0.03 - 0.06, R g ≥ 1.5 D n , low productivity 0.2-0.4 mm / s, high cost, thickens the walls of the workpiece; bending in stamps S / D n ≥ 0.06 R g ≥ (2-3) D n ; the use of internal mandrels or additional tensile forces increases the thinning of the walls by 20-50% (Averkiev Yu. A., Averkiev A.Yu. Cold stamping technology, Moscow, Engineering, 1989, pp. 110-114).

В предлагаемом способе Rг < Dн, разностенность и овальность меньше 5%.In the proposed method, R g <D n , the difference and ovality is less than 5%.

Claims (1)

Способ изготовления змеевиков и отводов, включающий гибку трубной заготовки поперечными силами, направленными навстречу друг другу и перпендикулярным к ее оси, отличающийся тем, что расстояние между линиями действия соседних сил, направленных навстречу друг другу выбирают из соотношения
Figure 00000017

где l - расстояние между линиями действия соседних сил, направленных навстречу друг другу, мм;
Rг - радиус гиба трубной заготовки, мм,
Dн - наружный диаметр трубной заготовки, мм;
α = 2α1 - суммарный угол двух гибов трубной заготовки между линиями действия соседних сил, направленных навстречу друг другу;
α1 - численное значение угла одного гиба, исчисляемого в радианах;
S - толщина стенки поперечного сечения трубной заготовки, мм.
A method of manufacturing coils and bends, including bending the tube billet with transverse forces directed towards each other and perpendicular to its axis, characterized in that the distance between the lines of action of adjacent forces directed towards each other is selected from the ratio
Figure 00000017

where l is the distance between the lines of action of neighboring forces directed towards each other, mm;
R g is the bending radius of the tube stock, mm,
D n - the outer diameter of the tube stock, mm;
α = 2α 1 - the total angle of two bends of the pipe billet between the lines of action of adjacent forces directed towards each other;
α 1 is the numerical value of the angle of one bend, calculated in radians;
S - wall thickness of the cross section of the pipe billet, mm
RU98121026/02A 1998-11-20 1998-11-20 Method for making coils and branch pipes RU2149726C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98121026/02A RU2149726C1 (en) 1998-11-20 1998-11-20 Method for making coils and branch pipes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98121026/02A RU2149726C1 (en) 1998-11-20 1998-11-20 Method for making coils and branch pipes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2149726C1 true RU2149726C1 (en) 2000-05-27

Family

ID=20212538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98121026/02A RU2149726C1 (en) 1998-11-20 1998-11-20 Method for making coils and branch pipes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2149726C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5802899A (en) Method for internal high-pressure deforming of hollow offset shafts made of cold-deformable metal
KR950009143B1 (en) Process for manufacturing tube bends
EP2072158B1 (en) Method for bending tubular articles with a relative ratio of the bending radius and the outer diameter of the finished pipe which is less than 3.
JPH10175026A (en) Hydroforming method of tube
US6401509B1 (en) Method for producing a hollow body made of metal
RU2149726C1 (en) Method for making coils and branch pipes
RU2538792C1 (en) Rotary drawing of thin-wall shells with crowning
US971838A (en) Process of making tubular metal walls.
Kupchuk et al. Development of the technological process of forming rings from sheet samples by stamping rollers and rotary hood
US4157024A (en) Forming die and process for tubular fittings
CN104833331A (en) Method for determining sizes of internal and external diameters of constant-speed universal-transmission central rotary swaging shaft workblank of car
RU2461436C1 (en) Method of producing variable cross-section thin-wall shells
RU2182055C2 (en) Method for securing tubes to tube plates
SU755371A1 (en) Method of bending thin-walled tubes
US4717065A (en) Method for manufacturing welded pipes
RU2758399C1 (en) Method for straightening ends of seamless pipes
RU2205713C2 (en) Method for making hollow articles with branch pipes having the same strength as main tube
RU2417852C2 (en) Device for hydraulic forging of t-joints
EP0126795A1 (en) Method for manufacturing welded pipes
RU2323795C2 (en) Method of shape creating of bicurved detail and universal stamp for its generating
RU2062157C1 (en) Method of bending multielbow products
RU2239509C2 (en) Method for making hollow parts of tubular blank
JPH084856B2 (en) Piston rod manufacturing method
RU2251462C2 (en) Method for shaping hollow parts
RU2108186C1 (en) Method for shaping flat ring blanks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041121