Способ гибки труб

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ Сви ВТВЛЬСТВУ Сфез Сфветских Сфциааистических Республик(22) Заявлено 27,11,79 (21) 2842983/25-27с присоединением заявки йо(51)М. Ка з В 21 О 7/02 Государственнмй коинтет СССР но дедам нзобретеннй н открытнй(53) УДК 621,774, . 23 (081. 8) 72) Авторы изобретени И.Колпашников, Г .В.Катерухин и И С.Старостин,П.Старостина,нн 7Заявитель 54) СПОСОБ ГИБКИ ТРУ откек овышение эк гибке длин Изобретение относится к обраб еталлов давлением, в частности пособам для гибки труб.Известен способ гибки труб, вклю ающий операцию предварительного ормирования исходной кривизны у рубчатой заготовки с созданием неавномерных по очагу условий трения последующим противоизгибом 1.Однако этот способ недостаточно ффективен при гибке длинномерных руб Цель изобретения - п ономичности процесса приномерных труб.Цель достигается тем, что согласно способу гибки труб, включающему операцию предварительного формирования исходной кривизны у трубчатой заготовки с созданием неравномерных по очагу условий трения и последующий изгиб ее в сторону, обратную исходной кривизне, формирование исходной кривизны осуществляют путем линейного волочения, а создание неравномерных по очагу условия трения -неравномерным нанесением смазки на трубную заготовку.На фиг.1 изображен процесс получения трубной заготовки для гибки методом волочения; на фиг.2 - трубнаязаготовка для гибки после предварительной деформации волочением, вызвавшей в ней остаточные напряженияс вынесенной эпюрой остаточных напряжений; на фиг.3 " сечение А-А нафиг.2; на Фиг.4 - установка трубына барабан перед операцией гибкинавивкой; на Фиг.5 - операция гибкитрубы навивкой на барабан и вынесенные эпюры исходйык, а также наводимых иэгибных и суммарных напряженийна фиг.6 - исходная теплообменнаятруба-заготовка со звездообразным 1 сердечником внутри, предназначеннаядля гибки после операции предварительной деформации с наложенной эпюрой остаточных напряжений; на фиг.7.сечение Б-Б на Фиг.6; на фиг.8 - ус тановка теплообменной трубы на бара"бан перед операцией гибки; на Фиг.9операция гибки теплообменной трубынавивкой в спираль на барабане и вы"несенные эпюры остаточных исходных,изгибных и суммарных напряжениЯ; наФиг.10 - теплообменная труба, свернутая в спираль (готовое иэделие); нафиг 11 " узел 1 на фиг.10 (увеличеиный разрез части спирали готовой 30 теплообменной трубы).На фиг.1-11 обозначено : недеформированная исходная труба-заготовка 1, волока 2 предварительной деформации волочением, труба-заготовка 3, предназначенная для изгиба после предварительной операции волочения, зпюра 4 остаточных напряжений, наведенных в трубе-заготовке, предназначенной для гибки, предварительным волочением (фиг.1,2 и 3), барабан 5для изгиба трубы навивкой, хомут 6крепления трубной заготовки к барабану, упор 7 для ориентации трубыпри гибке, теплообменная труба-заго 1 О товка 8 после предварительной деформации с наведенными в ней остаточ: -ными напряжениями, оболочка 9 заготовки теплообменной трубы, сердечник 10 заготовки теплообменной трубы, радиально расходящиеся ребра 11сердечника заготовки теплообменнойтрубы, эпюра 12 остаточных напряжений теплообменной трубы-заготовки перед изгибом, часть 13 общей эпюры остаточных напряжений, действующаяв оболочке заготовки, часть 14 общей эпюры остаточных напряжений,действующая в сердечнике заготовки,барабан 15 для гибки навивкой теплообменных труб в спираль, выступ 16на барабане для навивки труб, обеспечивающий геометрию спирали, хомут17 для закрепления теплообменнойтрубы на барабан, упор 18 ориентации трубы при гибке, участок 19 изогнутой в спираль трубы.Способ осуществляют следующим образом.Недеформированную трубу-заготовку 1 подвергают волочению через волоку 2, получая трубу-заготовку 3 для последующей гибки, На фиг.1 :трелкой показано, что к трубе-заготовке 3 прикладывается деформирующее усилие. Деформацию производят неравномерно по сечению, Одну часть сечения трубы-заготовки 3 на протяжении всей длины подвергают 50 деформации в условиях, отличающихсяот условий другой части. Например,нижнюю часть недеформированной заготовки 1 покрывают слоем смазки, а верхнюю часть оставляют несмазанной. При волочении слои металла трубы- заготовки 3, находяциеся в нижней части, имеют меньшее сопротивление движению через волоку, чем слой ме 40 талла в верхней деформированной части, так как ила трения у смазанного слоя меньше. Различие условий реформирования приводит к различию нутой теплообменной трубы, внешняяотносительно центра исходной кривизнысторона 20 заготовки теплообменнойтрубы, внутренняя относительно центра кривизны готового изделия сторона 21 изгибаемой трубы,.готоваяизогнутая в спираль теплообменнаятруба 22, сердечник 23 готовой изог остаточных напряжений в иэделии, Причем пластическая деформация может быть осуществлена и другим, кроме волочения,способом. Аналогично неравномерность деформации осуществляется различными приемами, данный способ с использованием смазки приводится как пример.Остаточные напряжения в сечении уравновешиваются. Поэтому площади эпюры остаточных напряжений со знаком плюс (растягивающих) и со знаком минус (сжимающих) равны в каждом сечении.В данном способе в нижнем деформированном слое появляются сжимающие напряжения, поскольку этот слой, будучи больше растянутстремится больше сжаться. В верхнем деформированном слое остаточные напряжения будут растягивающими.На фиг.2 трУба-заготовка 3 перевернута для удобства дальнейшего рассмотрения. Трубную заготовку с наведенными предварительной пластической деформацией остаточными напряжениями устанавливают в барабан 5 для навивки так, чтобы сжимающие остаточные напряжения попали в область действуюцего при гибке тангенциального напряжения растяжения (фиг,4), т.е, сжимающие остаточные напряжения заготовки должны быть с внешней стороны относительно центра барабана. При дальнейшем изгибе труб напряжения, возникающие в слоях металла с внешней стороны изгибаемой трубы, будут растягиваюцими, а с внутренней - сжимающими. Суммируясь по внешней стороне со сжимающими наведенными остаточными напряжениями, показанными на эпюре 4 (фиг.5) растягивающие технологические напряжения уменьшают свою величину. Аналогично по внутренней стороне сжимающие напряжения изгиба уменьшены за счет растягиваюцих остаточных напряжений.Суммарная величина напряжений меньше, чем напряжений изгиба. Это позволяет давать большие, чем в случае отсутствия остаточных напряжений, деформации. Если величина остаточных напряжений, наведенных в трубе, значительна, то труба 8 под действием остаточных напряжений,сразу после снятия нагрузки волочения изогнется. В изогнутой трубе со стороны центра кривизны суцествуют остаточные сжимающие напряжения. С внешней стороны трубы-заготовки действуют растягиваюцие остаточные напряжения.Теплообменная труба 8 в виде оболочки 9, посаженной с натягом на сердечник 10 с радиально расходящимися ребрами 11, после неравномерной деформации волочения имеют в оболочке 9 остаточные напряжения-4 соответствующие круглой гладкой трубе, а в сердечнике 10. - остаточные напряжения противоположного знака,Оболочка 9 плотно охватывает сердечник 10, и ребра 11 последнего препятствуют осевому перемещению. Для изгиба трубной заготовки 8 навивкой заготовку закрепляют хомутом 17 так, чтобы центр кривизны исходной трубной заготовки 8 с ра- диусоМ кривизны к и центр кривизны барабана 15 с радиусом В находились по разные стороны от трубы 8. При изгибе теплообменной трубы 8 остаточные напряжения, действующие в оболочке, уменьшают напряжения,возникающие при изгибе в ребрах сердечника. Это позволяет уменьшить радиус гиба, а также снизить упругое пружинение между витками спирали в готовом изделии.Способ применяют при изготовлении спиральных теплообменников из труб с наружным диаметром 20 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Материал труб нагартованная медь. Сердечником служат профили, имеющие десять ребер с толщиной 1,2 мм, расходящиеся от центрального ядра диаметром 5 мм. Изгиб произвели в спирали с внутренним диаметром (диаметр барабана) 600,300 и 100 мм. Исходная длина трубы составляет около 7000 мм. Изгибу подвергают трубы по предложенному способу и трубы без специально наведенных остаточных напряжений. После изгиба в спираль контрольные образцы разрезают, На срезах изучают геометрию сердечников и оболочек. Трубы, изогнутые по предлагаемому способу, имеют неискаженную правильную геометрию поперечного сечения,плотный контакт всех ребер. Потериустойчивости ребер не наблюдается.В трубах, заготовки которых неимеют наведенных остаточных напряжений, наблюдается нарушение геометРии поперечного сечения, потеря устойчивости ребер, неплотный. контактребер и оболочки.Технико-экономическая эффективность способа определяется тем, чтотеплообменные трубы, изогнутые попредлагаемому способу, используютсяв уникальных теплообменниках большоймощности. Экономический эффект отиспользования труб в виде спиралейсоставляет несколько сот тысяч руб лей. Способ гибки труб, включающий опе рацию предварительного формированияисходной кривизны у трубчатой заготовки с созданием неравномерных поочагу условий трения и последующийизгиб ее в сторону, обратную исходЭ 5 ной кривизне, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения экономичности процесса при гибке длинно/мерных труб, формирование исходнойкривизны осуществляют путем линейного волочения, а создание неравномерных по очагу условий трениянеравномерным нанесением смазки натрубную заготовку,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Гальперин А.И. Машины и оборудование для гнутья труб, М., Машиностроение", 1967, с.7, 76-77 (прототип).филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна Заказ 10837/19 Тираж 891 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская