Радиусы гибки профильных труб справочник

Домашние мастеровые сегодня самостоятельно выполняют для своих хозяйств почти все системы жизнедеятельности: водопровод, отопление, канализацию, строят малоэтажные дома, подсобные помещения, теплицы. Изобретают недорогие приспособления для изготовления и обработки строительных материалов, гнутья всевозможных профилей, резки и гибки различных труб, используют технологии сварки и отливки.

Гибка труб используется при создании металлических ограждений, это позволяет исключить необходимость в сварке и добиться нужного результата, просто согнув цельную трубу под необходимым углом.

Постоянно встречающихся причин для частой гибки труб в домашнем хозяйстве частного домовладения нет.

Однако появившаяся потребность в гнутой трубе, как правило, заявляет о себе требовательно и безотлагательно. Это может быть ремонт индивидуального водопровода или отопления, дополнительный отвод или что-то подобное.

Встает задача взять и загнуть нужную деталь.

А каким радиусом загнуть и как?

Схема правильной гибки труб.

Можно попробовать гнуть без всякой теории, но лучше воспользоваться чужим опытом. Чтобы при загибе трубы не сплющились, не порвались, не сморщились гофрой, необходимо знать минимальный радиус гибки, который зависит от материала, диаметра и толщины стенок. Влияет и применяемый метод сгибания. Но все по порядку.

Минимальный радиус зависит от диаметра загибаемой круглой трубы: чем больше ее диаметр, тем больше и радиус загиба. Ориентировочно до 20 мм он составит 3, а для труб большего размера — 4 наружных диаметра. Горячие способы позволяют почти вдвое уменьшить радиус гибки. Уменьшение происходит за счет увеличивающейся при нагреве пластичности стали.

Табл.1. Минимальный радиус гибки водогазопроводных труб (ГОСТ 3262-92 в редакции 1992 года), в мм.

Наружный диаметр, мм

Условный проход, мм

Минимальные радиусы гибки, мм

В горячем состоянии

Водогазопроводные трубы стальные, толстостенные, гнутся неохотно, требуют больших усилий, поэтому не рекомендуют применять без особой необходимости минимальный радиус сгиба. В большинстве случаев можно обойтись большими радиусами или применить фитинги.

Сложнее обстоит дело, если требуется гнуть профилированную трубу, часто это квадратная или прямоугольная. В домашних условиях это качественно сделать чрезвычайно трудно: при изгибе необходимо специальными приспособлениями удерживать форму сечения от сплющивания.

Табл.2. Минимальный радиус гибки медных (ГОСТ 617-90) и латунных (ГОСТ 494-90) труб, мм.

Наружный диаметр, мм

Наименьший радиус гибки, мм

Медные и латунные сантехнические изделия применяются в индивидуальном жилье все чаще. Металл легко поддается деформации, поэтому работать с трубами из него значительно легче, чем со стальными. Но физика деформаций при изгибе общая для латунных, медных и стальных труб.

Когда труба загибается, ее наружная поверхность в зоне загиба растягивается и стенка становится тоньше, а внутренняя поверхность радиуса, наоборот, сжимается и стенка утолщается. Это происходит и при холодном, и при горячем методе сгибания, во втором случае сжатие и растяжение происходит значительно сильнее. В зоне сгиба круглая форма сечения стремится сплющиться, стать овальной, условный проход уменьшается, если не принять мер против этих явлений.

Как загнуть своими силами?

Вы сможете гнуть практически все круглые трубы — диаметром от 6 миллиметров до толстостенных 163 миллиметровых труб, и даже больше.

В промышленном производстве существуют полуавтоматические и автоматические станки для массовой гибки деталей. На один сгиб уходит около 6 секунд. Небольшие мастерские, например, в управляющих компаниях, ЖЭУ, оснащены электрическими трубогибами с набором нужных насадок. В большинстве случаев стоит обратиться к ним, чтобы загнуть нужную в хозяйстве деталь. Конечно, это стоит каких-то денег, нужно договориться, сделать чертеж. А если такой возможности нет?

Существует несколько способов гнуть без нагрева, вот некоторые из них: обкатка, растяжение, наматывание, волочение, через фильеру, по копиру. Основной задачей всех приспособлений для гибки является сохранение круглой формы и условного прохода трубы, для чего применяются ролики или валки с наружной канавкой по форме и размеру трубы. Следующей целью является усиление действий человека за счет рычага или применения гидравлического пресса.

Гибка стальных труб в домашних условиях

Ручные трубогибы имеют несколько насадок на разные диаметры и применяются для гибки медных, латунных, алюминиевых и тонкостенных стальных труб диаметром до 22 мм.

Ручные трубогибы имеют несколько насадок на разные диаметры и применяются для гибки медных, латунных, алюминиевых и тонкостенных стальных труб диаметром до 22 мм. Водогазопроводные ручными приспособлениями не загнуть, для их гибки использовать придется уже гидравлику. Такой гибочный пресс устанавливается на стол или зажимается в тиски. Для единичных деталей, изготавливаемых время от времени, существует приспособление на тисках, позволяющее гнуть наименьший радиус.

Приобретать дорогостоящие приспособления для единичных работ невыгодно. Резон может оказаться при осуществлении предпринимательской деятельности по оказанию таких услуг населению. А для редких случаев существуют и более простые способы гибки труб, но требующие на это много времени. Для этого потребуется приготовить следующие инструменты и материалы:

• Прокаленный речной песок, 30 кг.
• Прочный стол или верстак.
• Цилиндрической формы металлическая оправка с радиусом загиба.
• Две деревянные пробки.
• Паяльная лампа.

Песок нужно просеять и прокалить на костре или паяльной лампой до исчезновения дыма. Затем приготовить стол, закрепив на нем оправку и установив упор для одного из концов. Упором могут служить тиски, установленные на стол. Вся конструкция также должна быть закреплена, иначе труба повернет ее вокруг себя.

Если планируется нагрев, то в пробках лучше просверлить отверстия диаметром 3-4 мм для выхода газов, образующихся при нагревании.

Для сохранения круглого сечения она заполняется прокаленным песком, для чего забивается один торец деревянной пробкой, насыпается и уплотняется песок постукиванием. Забивается вторая пробка, после чего трубу можно гнуть. Если один ее конец нельзя использовать как длинный рычаг, то нужно взять отрезок трубы большего диаметра и одеть его для удлинения.

Используя стол как плоскость сгиба, устанавливаем один конец между оправкой и упором. Вторым концом, как рычагом, огибаем оправку и таким образом гнем трубу. Заполненная песком, она сохранит круглую форму и диаметр сечения в месте сгиба. Угол на 2-3% уменьшаем, так как металл пружинит, частично восстанавливая прежние размеры.

Для выполнения минимального радиуса загиба потребуется паяльная лампа. Заполненную песком трубу нагреваем лампой до покраснения в зоне сгиба, которую нужно заранее разметить. Немедленно после прогрева устанавливаем ее на стол и осуществляем гибку. Если планируется нагрев, то в пробках лучше просверлить отверстия диаметром 3-4 мм для выхода газов, образующихся при нагревании.

При остывании сталь, как и другой металл, немного возвращает предыдущую форму. То есть угол сгиба может оказаться больше необходимого. Тогда процесс нагрева и гибки нужно повторить. После получения нужной формы пробки высверливают или выжигают, песок высыпают и хранят для следующего раза. Проверяют место сгиба на отсутствие растяжек, трещин, разрывов и гофры. В завершении трубу обрезают до нужных размеров, очищают от окалины, нарезают резьбу, и деталь готова.

Огонь, медные и латунные трубы

Медные и латунные трубы можно гнуть, также заполняя их песком, если планируется минимальный радиус гибки с нагревом. Если без нагрева, то заливают расплавленной канифолью, после заглушки торцов трубу гнут. Для гибки небольших, до 22 мм диаметров, лучше иметь в хозяйстве ручной рычажный трубогиб, который есть в продаже. С его помощью быстро и легко гнуть разные детали трубопроводов.

Для гибки малыми радиусами медных и латунных труб в домашних условиях также понадобится паяльная лампа или газовая горелка. Отожженная труба гнется на оправке легко, но исправлять сгиб труднее, необходим повторный нагрев. Кроме заполнения песком, используют специальное приспособление — пружину, одеваемую на трубу в месте сгиба. Пружина позволяет гнуть, но не дает трубе сплющиваться. Сохраняется геометрия сечения трубы. После гибки пружину «свинчивают» и снимают.

Пластиковые трубы гнем без проблем

Виды загибов труб: а – калач; б – отводы; в – утка; г – скоба.

Пластиковые трубы пластичны настолько, что гнутся без затруднений. Однако когда требуется выполнить наименьший из возможных радиусов сгиба, возникают те же физические явления сплющивания, как и у металлических труб. Полипропиленовые трубы более жесткие, чем другие пластиковые. Пластичность материала и его растягивание при загибании может критически уменьшить толщину стенку трубы и нарушить прочность трубопровода, особенно если он находится под давлением. Поэтому пластиковые трубы не стоит гнуть для использования в напорных системах, а применять пайку фитингов, которая обеспечивает прочность соединений.

Для других целей, например, при устройстве теплых полов, гнут пластиковые трубы в домашних условиях, заполняя их по примеру металлических, но солью. Соль прокаливают на сковороде, после чего засыпают в трубу и затыкают торцы пробками. Горячая соль прогревает трубу, повышая ее пластичность, и труба легко гнется.

Наименьший радиус сгиба равен двум диаметрам. После придания нужного угла гибки пластиковую трубу следует зафиксировать до полного ее остывания. Для дополнительного прогрева, корректировки сгиба можно использовать строительный фен. Без нагрева полипропиленовую трубу можно медленно и осторожно гнуть с минимальным радиусом в 7-8 диаметров.

Особенности гибки профилированных труб

Из профилированных часто применяются квадратные и прямоугольные стальные трубы. Используются они для разнообразных конструкций в домашнем хозяйстве. Качественно гнуть такие трубы вне специализированных мастерских, без оборудования практически невозможно. Описанные способы не дают сохранить прямоугольность сечения в месте сгиба, и эстетическая ценность от этого снижается.

И все же гнуть можно профилированные трубы с использованием несложных и недорогих приспособлений и больших радиусов сгиба. Главные детали в гибочном устройстве — профильные ролики, которые в процессе гибки сохраняют в сечении прямоугольную форму.

Применяются нередко имитации гнутья. Труба с внутренней стороны надрезается с определенным шагом, затем сгибается без особых усилий. После этого все швы завариваются и зачищаются шлифмашинкой. При шаге пропилов в 20 мм радиус сгиба будет минимальным.

Сейчас при изготовлении металлоконструкций, как альтернатива свариванию и резьбовому сопряжению, используется гибка труб по радиусу.

Чаще всего возникает необходимость в сгибании круглых и профильных труб.

Теоретические основы процесса гибки

Вследствие возникающих напряжений при изгибании:

• стенка трубы растягивается по внешней стороне прилагаемого усилия;
• сжимается по внутренней стороне;
• образуется и нейтральная ось, на ней состояние материала не изменяется.

Поведение круглого, квадратного и прямоугольного сечения, виды разрушений

Толщина трубных стенок на внешней части гиба становится меньше из-за того, что при возникающих напряжениях появляется растягивающий момент:

1. Ставшая тонкой внешняя стенка тяготеет к выгибу, направленному к срединной оси трубы. Это приводит к тому, что ее поперечное сечение деформируется.
2. Когда предел прочности изделия превышается, оно разрывается по внешней плоскости изгибания.

Толщина трубных стенок на внутренней части гиба становится больше, из-за появления сжимающего напряжения. Когда предел прочности изделия на сжимание превышается, оно утрачивает локальную жесткость. Это приводит к образованию глубоких складок на внутренней плоскости изогнутой трубы.

Как ведут себя квадратный и прямоугольный профиль:

1. Их трубные стенки подвержены сжимающему и растягивающему напряжению, как на наружной, так и на внутренней плоскости изгиба, по максимуму.
2. У материала повышенная склонность к деформациям, мастеру трудно их контролировать.
3. Профильный материал на внутренней стороне изгиба склонен к вертикально направленному расширению. При этом он течет горизонтально вдоль торца изделия. Эти напряжения вдавливают вертикально расположенные трубные стенки. При этом квадрат поперечного сечения деформируется. Он приобретает конфигурацию трапеции.
4. Поперечное сечение прямоугольной и квадратной формы плохо передает зажимные усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
5. Профиль стремится проскользнуть вдоль колодки в начале изгибания. При этом он может ее тереть, что ведет к износу оборудования.

Поведение материала с круглым сечением, когда происходит его изгиб:

1. Материал меньше деформируется на участках наивысшего напряжения. Места максимального сжимания/растягивания расположены по касательной осевой линии к поперечному сечению.
2. Круглая форма дает металлу возможность равномерно растекаться по всем направлениям в ходе изгибания. Благодаря этому мастеру легче контролировать процессы деформации материала.
3. Благодаря поперечному сечению округлой формы труба хорошо передает усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
4. При гибке круглых труб по радиусу, они практически не проскальзывают в инструменте.

Как рассчитать минимально допустимый радиус

Минимальный радиус гиба трубы, при котором появляется критическая степень деформации, определяет соотношение:

• Rmin означает минимально возможный радиус гиба изделия;
• S обозначает толщину, которой обладает трубопровод (в мм).

Следовательно, радиус по срединной трубной оси равен: R=Rmin+0,5∙Dn. Тут Dn означает условный диаметр круглого стержня.

Обязательное условие, чтобы грамотно вычислить минимальный радиус изгиба — это необходимость принять во внимание соотношение:

• Кт означает коэффициент тонкостенности изделий;
• D указывает на наружный диаметр труб.

Следовательно, универсальная формула для вычисления минимально допустимого радиуса гибки:

Когда заданный радиус получается больше, нежели значение, получаемое по приведенной выше формуле, то используется метод холодной гибки труб. Если он меньше рассчитанной величины, материал следует предварительно нагреть. Иначе его стенки при гибке деформируются.

Следует учесть тот случай, когда параметр тонкостенности составляет 0,03

Методы сгибания труб по радиусу

Существует несколько методов гибки труб по радиусу.

С помощью ручных трубогибов. При единичном изготовлении гнутых труб используется ручной инструментарий. При этом материал может нагреваться либо обрабатываться в холодном виде. Приспособления представляют собой оправку, оснащаемую перемещающимся роликом, который гнет материал. Их принцип функционирования основан на сжатии стержня. Перед работой учитывается радиус инерции круглой или квадратной трубы.

Работать прямо на стройплощадке можно при помощи мобильных устройств разной конструкции.

Самые простые рычажные приспособления. Благодаря длинному плечу в них материал гнется с помощью силового воздействия человека. Рычажные устройства дают возможность изгибать трубы под углом до 180 градусов. При условии, что это гибкий материал (сталь-нержавейка, медь, алюминий) диаметром до 20 мм.

Арбалетные трубогибы обладают более сложной конструкцией. В них труба укладывается на две опоры, которые поворачиваются вокруг своей оси. Гибочный модуль, сопряженный с передвигающимся штоком, давит на участок стержня, находящийся меж опорами.

В арбалетных приспособлениях возможна гибка полых стержней сечением до 10 см на углы до 90 градусов.

Штоки, которые давят на заготовку, могут быть:

• винтовыми механическими;
• гидравлическими, оснащенными ручным приводом;
• гидравлическими, оборудованными электродвигателем.

Наиболее производительны электрические приспособления. В них гибка заготовок осуществляется на съемных модулях, имеющих разный радиус. Изделие сгибается под нужным углом с помощью поворачивающейся оправки. Если строительная площадь не имеет электроснабжения, устройство может работать от аккумулятора.

С помощью такого инструмента может производиться гибка заготовок под углом до 180 градусов.

Гибка в штампах при помощи прессования

Сгибание заготовок, длиной не более 70 сантиметров, можно осуществлять при помощи штампования. В данном случае используются гидравлические либо механические прессы. Этот способ позволяет изготавливать элементы конструкций со сложной формой.

Прессование заготовок является самым дорогим способом гибки. Однако и производительность его наиболее высокая. Данный метод позволяет производить широчайший сортамент продукции.

Трубогибочное станочное оборудование

Гибка труб в промышленных масштабах осуществляется с помощью станков.

Гибка вальцеванием. Наиболее распространены станки, гнущие изделия при помощи вальцевания. Чаще всего применяется оборудование с тремя валками, предназначенное для изгибания длинных заготовок. На нем может делаться спиральный трубный прокат.

Изделие двигается через ролики, местоположение которых определяет радиус его изгиба. Одновременно оно с обеих сторон сжимается деформирующим цилиндром. Он расположен между валиками, так, чтобы была возможность гнуть заготовку на весу. Ролики в процессе обработки металла выполняют функцию опоры.

Обработка сжатием

Нередко на производстве применяются станки, гнущие заготовки с малым радиусом способом сжатия. На них обрабатываются заготовки малого и большого сечения. Процесс происходит с местным разогревом изделий и одновременным осевым давлением на них.

Станок состоит из:

• станины с расположенным на ней нагревателем;
• опорного ролика;
• пары клещевых зажимов, первый из них — гибочный поворотный, второй — осадочный.

Устройство способно гнуть элементы под углом 180º. Оно зажимает заготовки с постоянным усилием независимо от их сечения и значения осевого усилия, образующегося в эпицентре деформации при изгибе изделия. Оборудование может обрабатывать квадратный и прямоугольный профиль.

Ротационно-вытяжная гибка

Ротационная вытяжка труб производится на станках с электрическими либо гидравлическими суппортами для передвижения давящих роликов. Последние служат для получения нужной конфигурации и толщины производимого элемента.

При ротационной вытяжке получают изделия из полых вращающихся стержней, деформируемых валиками по перемещающейся оправке. Сейчас в большинстве случаев используются ротационно-вытяжные станки с ЧПУ. Их программа учитывает сопротивление материала при его деформировании. При изготовлении продукции используется соответствующий ГОСТ.

Заключение

В небольших объемах гибка труб может производиться при помощи ручного инструмента. В промышленных масштабах это делается на специальных станках. Перед работой необходимо осуществить расчеты минимально допустимого радиуса гибки.

Трубопроводы и соединения.

Радиусы гиба труб

Наименьшие радиусы гиба труб и наи­меньшие длины прямых участков изогнутых труб показаны на рис. 1.

Длину изогнутого участка трубы А опреде­ляют по формуле

A = πa 180 R + D н 2

где R – наименьший радиус изгиба, мм; D н – наружный диаметр трубы, мм.

При выборе радиуса изгиба следует по возможности предпочитать для изгиба трубы в холодном состоянии.

Размеры минимальных радиусов гиба стальных труб в зависимости от наружного диаметра и толщины стенки, а также предель­ные размеры складок приведены в табл. 18.

Минимальные радиусы гиба труб назнача­ют в технически обоснованных случаях. При этом должны выполняться следующие требо­вания:

1. Предельные значения овальности в мес­те изгиба не должны превышать указанных в табл. 18.

2. Толщина стенки трубы в зоне изгиба с наружной стороны изгиба должна составлять не менее 80% исходной толщины.

3. Размеры складок на внутренней (сжатой) стороне трубы не должны превышать указан­ных в табл. 18.

Толщина стенок с наружной и внутренней стороны изгиба трубы определяется по формулам:

S н = 1- 1- S D н 2 R CP D н ; S B = 1+ 1- S D н 2 R CP D н

где S – исходная толщина стенки трубы; D _н – наружный диаметр трубы (исходный), мм; R_cр – средний радиус гиба , мм.

При заданном предельно допустимом утоньшении (уменьшении толщины) S _н /S ≤ 0,2, средний радиус гиба определяется по формуле:

R ср = D н 1- S / D н 2(- S н / S ) .

Данные приведены для труб с относитель­ной толщиной стенки 0,04 ≤ S/ D _н ≤ 0,05 из материалов с временным сопротивлением σ_в ≤ 600МПа в отожженном (мягком) состоянии.

В табл. 19 приведены размеры минималь­ных радиусов гиба водогазопроводных труб, в табл. 20 – медных труб по ГОСТ 617-90 и ла­тунных по ГОСТ 494-90.

18. Радиусы гиба стальных труб в зависимости от их диаметра и толщины стенок, мм

Диаметр трубы DH

Минимальный радиус гиба R при толщине стенки