Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГИБКИ ТРУБ

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

q_вн≥q_нар,

где q_вн - внутреннее давление, создаваемое при изгибе трубы эластичным наполнителем и пружиной;

q_нар - 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 d_cp - 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:

q_вн=E×ε₀,

где E - модуль упругости, E=20 МПа.

q_BH=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;

h_1,2 - толщина стенки трубы.

При этом выполняется условие

q_вн≥q_нар.