RU2209698C1

RU2209698C1 - Method for bending thin-wall tubes

Info

Publication number: RU2209698C1
Application number: RU2002100560A
Authority: RU
Inventors: М.З. Фомин; И.И. Варавин; С.А. Чернявский; А.И. Ребров; В.А. Зимнухов
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Гермес"
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2002-01-03
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: tube forming processes, namely bending thin-wall tubes. SUBSTANCE: method comprises steps of bending-shaping tube at performing preliminary deformation of its cross section in range 3 -10% in bending zone until forming ellipse whose large axis is arranged in bending plane; then bending tube until predetermined values of its radius and bending angle. Method provides out-off-roundness of tube in cross section no more than 5%. EFFECT: enhanced quality of bent tubes. 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам гибки тонкостенных труб, и может найти широкое применение в машиностроении. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods of bending thin-walled pipes, and can find wide application in mechanical engineering.

Известные способы гибки труб наматыванием, обкаткой и проталкиванием объединяют одно существенно общее: изгибаемый участок трубы формообразуется (укладывается) в рабочий профиль гибочного ролика, который выполняется в форме полуокружности с радиусом, равным радиусу наружного диаметра трубы [1, 2]. Known methods of bending pipes by winding, rolling and pushing combine one thing in common: the bent pipe section is shaped (laid) in the working profile of the bending roller, which is made in the form of a semicircle with a radius equal to the radius of the outer diameter of the pipe [1, 2].

Недостатком существующих способов является то, что они не обеспечивают качественную гибку тонкостенных труб с относительной толщиной стенки менее 0,1, при радиусах гиба менее 2-3 диаметров трубы (Rг<(2-3)Дтр), при этом существующие способы обеспечивают овальность изгибаемых труб не менее 10%. The disadvantage of existing methods is that they do not provide high-quality bending of thin-walled pipes with a relative wall thickness of less than 0.1, with bending radii of less than 2-3 pipe diameters (Rg <(2-3) Dtr), while existing methods provide ovality of bending pipes not less than 10%.

От указанных недостатков свободен предлагаемый способ гибки, при котором обеспечивается повышенное качество изгибаемых труб, достигается минимальная овальность труб - менее 5%. Данное обстоятельство очень важно, т.к. согласно конструкторской документации на трубопроводы изделий ответственного назначения величина овальности изогнутого участка трубы строго регламентируется и допускается не более 5%. The proposed bending method is free from these shortcomings, in which the improved quality of the bent pipes is ensured, the minimum ovality of the pipes is achieved - less than 5%. This circumstance is very important, because According to the design documentation for the pipelines of critical products, the ovality of the bent pipe section is strictly regulated and not more than 5% is allowed.

Такое требование объясняется тем, что трубопроводы с овальностью поперечного сечения менее 5% по ресурсу работоспособности равноценны прямой неизогнутой трубе, в то время как трубопроводы с овальностью поперечного сечения 10% выдерживают число рабочих циклов нагружения на порядок меньше. This requirement is explained by the fact that pipelines with an ovality of a cross section of less than 5% in terms of working life are equivalent to a straight unbent pipe, while pipelines with an ovality of a cross section of 10% withstand the number of loading cycles by an order of magnitude less.

Достижение указанного технического результата в предлагаемом изобретении обеспечивается тем, что предварительно деформируют поперечное сечение изгибаемого участка трубы на 3-10% с образованием эллипса (овала) с наибольшей осью его Д_max, расположенной в плоскости гиба, затем производят гибку трубы с обеспечением кольцевого обжатия поперечного сечения трубы в зоне деформации.The achievement of the specified technical result in the present invention is ensured by the fact that the cross section of the bent pipe section is preformed by 3-10% with the formation of an ellipse (oval) with its largest axis D _max located in the bending plane, then the pipe is bent to provide an annular cross compression pipe sections in the deformation zone.

На фиг.1 приведена схема внутренних напряжений и сил, возникающих в трубе под действием изгибающего момента; на фиг.2 - сечение а-а на фиг.1, поперечное сечение изогнутого участка трубы при существующих методах гиба; на фиг. 3 - поперечное сечение трубы после предварительного деформирования по предлагаемому способу. Figure 1 shows a diagram of internal stresses and forces arising in a pipe under the action of a bending moment; figure 2 is a section aa in figure 1, a cross section of a curved pipe section with existing bending methods; in FIG. 3 - cross section of the pipe after preliminary deformation by the proposed method.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности. Трубу на длине изгибаемого участка предварительно деформируют по поперечному сечению в пределах 3-10% до получения эллипса (овала) с максимальной осью в плоскости последующего гиба. The proposed method is carried out in the following sequence. The pipe along the length of the bent section is pre-deformed along the cross section in the range of 3-10% to obtain an ellipse (oval) with a maximum axis in the plane of the subsequent bend.

В дальнейшем процесс гибки осуществляют с кольцевым обжатием поперечного сечения трубы в зоне деформации, в результате этого увеличение поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной плоскости гиба, строго ограничивается рабочим профилем гибочного инструмента, а вследствие закономерности протекания процесса в плоскости гиба происходит уменьшение размеров поперечного сечения, где при предварительном деформировании поперечного сечения заложено расчетное увеличение оси, вследствие чего в конечном итоге достигается величина оси, близкая или равная номинальному Д_н диаметру трубы, при этом обеспечивается незначительная величина овальности, даже при малых радиусах гиба.In the future, the bending process is carried out with an annular compression of the pipe cross section in the deformation zone, as a result of which the increase in the cross section in the plane perpendicular to the bending plane is strictly limited by the working profile of the bending tool, and due to the regularity of the process in the bending plane, the cross section is reduced in size, where during preliminary deformation of the cross section, the calculated increase in the axis is laid, as a result of which the value of the axis is ultimately achieved, Lizka or equal to the nominal diameter D _N of the pipe, while providing a small ovality value even at small bending radii.

Предварительное формирование поперечного сечения изгибаемого участка трубы может осуществляться как отдельной операцией - деформированием в штампе одновременно по всей расчетной длине изгибаемого участка, так и одновременно с гибкой, как переход операции:
предварительная формовка поперечного сечения с одновременно-последовательным изгибом трубы с кольцевым обжатием поперечного сечения в зоне деформации. Такая операция может осуществляться в гибочном инструменте (ролик, ложемент) на трубогибочном оборудовании или гибочном приспособлении, при этом рабочий профиль гибочного инструмента имеет переменное расчетное сечение.The preliminary formation of the cross section of the bent pipe section can be carried out both as a separate operation — by deformation in the stamp simultaneously along the entire calculated length of the pipe section, and simultaneously with a flexible operation transition:
preliminary molding of the cross section with simultaneous sequential bending of the pipe with annular compression of the cross section in the deformation zone. Such an operation can be carried out in a bending tool (roller, tool tray) on a pipe bending equipment or bending device, while the working profile of the bending tool has a variable design section.

Для осуществления способа использовались трубы из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Исходную трубу диаметром 20 мм, длиной 150 мм и толщиной стенки 1 мм предварительно деформировали по поперечному сечению на 1,5 мм в плоскости гиба в пределах изгибаемого участка трубы, равного 63 мм. Затем трубу изгибали с одновременным кольцевым обжатием поперечного сечения трубы, выдерживая параметры: угол гиба - 90^o, а радиус гиба - 30 мм. При этом фактическая овальность поперечного сечения была достигнута в пределах 0,6-0,8 мм, что соответствует 3-4%, эксперименты проводились на трубогибочном оборудовании.To implement the method, stainless steel pipes 12X18H10T were used. The original pipe with a diameter of 20 mm, a length of 150 mm and a wall thickness of 1 mm was previously deformed along the cross section by 1.5 mm in the bend plane within the bendable pipe section of 63 mm. Then the pipe was bent with simultaneous ring compression of the cross section of the pipe, maintaining the parameters: bending angle - 90 ^o , and the bending radius - 30 mm Moreover, the actual ovality of the cross section was achieved in the range of 0.6-0.8 mm, which corresponds to 3-4%, the experiments were carried out on pipe bending equipment.

По результатам расчетов и экспериментов отмечаются признаки, отличающие предлагаемый способ гибки тонкостенных труб от известных существующих способов:
- поперечное сечение изгибаемого участка трубы предварительно деформируют с образованием эллипса (овала) с максимальной осью его в плоскости последующего гиба трубы, т.е. в плоскости, где в последующем в процессе изгиба трубы величина оси поперечного сечения уменьшается в большей степени;
- последующий изгиб трубы на заданные параметры радиуса и угла гиба осуществляется с кольцевым обжатием поперечного сечения трубы в зоне деформации.According to the results of calculations and experiments, signs are noted that distinguish the proposed method of bending thin-walled pipes from known existing methods:
- the cross section of the bent pipe section is pre-deformed to form an ellipse (oval) with its maximum axis in the plane of the subsequent pipe bend, i.e. in the plane, where in the subsequent process of bending the pipe, the value of the axis of the cross section decreases to a greater extent;
- subsequent bending of the pipe to the specified parameters of the radius and angle of bending is carried out with an annular compression of the cross section of the pipe in the deformation zone.

Благодаря наличию указанных признаков предлагаемое изобретение позволяет достигать минимальной величины овальности поперечного сечения изгибаемой трубы (5% и менее) при радиусах гиба, равных одному-двум диаметрам трубы R_г<(1-2)Д_тр и относительной толщине стенки, равной 0,1-0,01, а также в целом обеспечивает повышенное качество изгибаемых труб за счет уменьшения разнотолщинности стенки трубы.Due to the presence of these features, the present invention allows to achieve a minimum ovality of the cross section of a bent pipe (5% or less) with bending radii equal to one or two pipe diameters R _g <(1-2) D _tr and a relative wall thickness of 0.1 -0.01, and also generally provides increased quality of bent pipes by reducing the thickness variation of the pipe wall.

Источники информации:
1. А. И. Грошиков, В.Н. Малафеев.Заготовительно-штамповочные работы в самолетостроении. М., Машиностроение, 1976, с.370, рис.12.15.Sources of information:
1. A.I. Groshikov, V.N. Malafeev. Procurement and stamping work in aircraft construction. M., Mechanical Engineering, 1976, p.370, Fig. 12.15.

2. В.П. Романовский Справочник по холодной штамповке. Изд. 6-е, Л., Машиностроение, 1979, с.77 рис.74 г. 2. V.P. Romanovsky Guide to cold stamping. Ed. 6th, L., Mechanical Engineering, 1979, p. 77 fig. 74

Claims

A method of bending thin-walled pipes, including bending-shaping the pipe along the working profile of the bending roller, characterized in that it preliminarily deforms the pipe cross section along the length of the subsequent bending section by 3-10% with the formation of an ellipse with its largest axis located in the plane of the subsequent bend, and then the pipe is bent-shaped with a ring compression of its cross section in the deformation zone.