Тема 2.7 Гибка. Технология гибки листового проката

В технологическом процессе изготовления аппаратуры гибка относится к числу основных формоизменяющих операций. Гибке подвергают листовой, сортовой прокат и трубы. Формоизменение при гибке осуществляется путем пластического деформирования металла. Гибочные операции главным образом осуществляются в холодном состоянии. Гибку в горячем состоянии применяют лишь в тех случаях, когда становится невозможным применение холодной гибки.

Рис. 2.7.1 – Деформирование листового проката при гибке

Основными соображениями выбора того или иного вида операций являются степень пластического деформирования металла при гибке и необходимая мощность гибочного оборудования. При гибке наибольшим деформациям подвергается наружное волокно. Допускаемый радиус гибки в холодном состоянии R> (20-25)S. Если R< (20-25)S, то необходимо применение горячей операции гибки. Необходимая мощность для осуществления гибки зависит от прочностных свойств металла, геометрических размеров проката и радиуса гибки. Регулировать мощность можно лишь с помощью прочностных показателей металла, которая в сильной мере зависит от температуры нагрева. При высоких температурах происходит полностью потеря упругих свойств металла, и усилие, необходимое для осуществления пластических деформаций, уменьшается, соответственно снижается мощность гибочного оборудования. Горячие гибочные операции применяются при гибке листов больших толщин (>90 мм).

2.7.1 Техника и технология гибки (вальцевания) листового проката

Операцию вальцевания или круговую гибку выполняют главным образом в холодном состоянии, реже в горячем. Гибка является пластической деформацией металла путем непрерывного перемещения заготовки - это обработка между деформирующими валками давлением.

Простейшим видом вальцов является трехвалковая симметричная машина (см.рис.2.7.2).

Рис. 2.7.2 – Трехвалковая симметричная машина

Рабочее движение сообщается нижним валкам с неподвижной осью вращения.

Верхний валок выполняется подвижным, это необходимо:

- для получения необходимого радиуса гибки, который регулируется вертикальным перемещением верхнего валка;

- если заготовки должны получить коническую поверхность, то верхнему валку придают наклонное положение;

- для снятия заготовки, когда верхний валок выводится из рабочего состояния.

Основной недостаток трехвалковых машин заключается в том, что конец заготовки остается плоским и обечайка имеет прямые кромки в месте их стыковки, т.е. угловатость (см.рис.2.6.2). При использовании таких машин следует предварительно подгибать кромки или использовать вальцы для калибрования обечаек. Подгибка концов при этом выполняется как самостоятельная операция. Кромки подгибают на кромкогибочной роликовой машине. Подгибку концов можно не выполнять, если после сварки предусмотрена операция калибровки обечайки.

Рис. 2.7.3 – Проверка угловатости обечаек при помощи шаблонов

Трехвалковые машины с асимметричным расположением валков позволяют проводить почти полную гибку одного края листа. Противоположный край листа остается не подогнутым. Для подгибки второго края листа его вынимают из машины и заводят в валки неподогнутой стороной вперед.

Недостаток трехвалковых машин устранен в четырехвалковой машине, в этом случае избегают подгибку концов, как самостоятельную операцию, так как на них можно получать цилиндрическую обечайку с подогнутыми концами без съема и перестановки листа и вальцевать обечайки за один проход (см.рис.2.7.4).

Рис. 2.7.4 – Четырехвалковая листогибочная машина

Средние валки имеют принудительное вращение. Нижний валок можно устанавливать по высоте в зависимости от толщины листа. Боковые валки, перемещаясь, определяют радиус гибки и выполняют операцию подгибки концов заготовок.

Недостатком четырехвалковых машин по сравнению с трехвалковыми является значительно большая масса (на 25-40%), сложность конструкции, обслуживания, высокая стоимость.

Вальцы выбирают по технической характеристике в зависимости от длины и толщины изгибаемого проката, мощности, необходимой для выполнения операции гибки.

Гибка на машинах с поворотной траверсой

Минимальный радиус гибки на вальцах определяется диаметром среднего валка. При необходимости гибки заготовок цилиндрических звеньев на малые радиусы применяются машины с поворотной траверсой (см.рис.2.7.5).

Рис. 2.7.5 – Машина с поворотной траверсой

Листовая заготовка 3 с помощью нажимной траверсы 1 прижимается по линии изгиба между опорным столом 4 и оправкой 2. Гибка выполняется за один ход поворотной траверсы 5, за исключением случаев изготовления труб. Оправки являются сменными и выбираются в зависимости от формы изгиба.

Гибка на прессах применяется при формоизменении толстолистовых заготовок толщиной свыше 90 мм и представляет собой разновидность штамповки. Плоская заготовка принимает соответствующую форму, например, полуцилиндра 2 в глухой матрице 3 под действием пуансона 1 (см.рис.2.7.6).

Рис. 2.7.6 – Гибка полуобечаек

Для получения полуобечаек толстостенной сварной аппаратуры используются гидравлические прессы с усилием 1000 т. Данный метод с последующим применением электрошлаковой сварки позволяет изготовлять сварные корпуса аппаратуры взамен цельнокованых.

Имеются специальные машины для гибки сортового проката. Валки являются сменными, выбираются в зависимости от профиля проката.

2.7.2 Изготовление трубных деталей

К трубным деталям относятся двойники - поворот труб на 180, отводы гнутые с прямыми участками и крутоизогнутые, переходники от одного диаметра к другому, тройники. Их применение позволяет отказаться от большинства операций по гнутью труб, ускоряет монтажные и ремонтные работы.

Различают два способа производства трубных деталей - протягиванием и штамповкой.

Технология изготовления протягиванием показана на рис. 2.7.7.

Методом протягивания изготовляют двойники 5 диаметром до 1000 мм. Заготовками служит трубный прокат. Под действием плунжера пресса 1 нагретые заготовки 2 и 3 протягиваются через рогообразную оправку 4, при этом труба раздается по диаметру и изгибается. Получается готовое изделие 5 (двойник). Заготовку нагревают и поддерживают температуру нагрева (760-850С) в процессе протягивания в специальной печи.

Рис. 2.7.7 – Изготовление двойников протягиванием

По данному способу можно получить тонкостенные отводы и двойники.

Технология изготовления штамповкой.

Этот способ по сравнению с гибкой на трубогибочных станках обеспечивает более высокую точность размеров отводов и позволяет изготовлять отводы с малым радиусом гиба.

Отводы можно штамповать на прессах в горячем и холодном состоянии.

При изготовлении толстостенных отводов из труб с прямыми участками применяют штампы, предназначенные для гибки трубных заготовок на угол до 180 . Конструкция такого штампа (см.рис.2.7.8) позволяет получать отводы за одну операцию, т. Е. за один ход пресса. При замене на штампе роликов 2 и пуансона 4 можно получать отводы с различными радиусами гиба из заготовок разных диаметров.

Рис. 2.7.8 – Штамповка отвода из трубной заготовки

Штамповку без опоры внутри трубы применяют для изготовления толстостенных отводов. Их штампуют в двухручьевом штампе за две операции. Трубную заготовку после нагрева укладывают в гибочный ручей нижнего штампа. При нажатии верхним штампом заготовка изгибается и одновременно сплющивается по диаметру, приобретая форму овала. Изогнутую в первом ручье штампа заготовку после поворота на 90 продольной оси перекладывают в формовочный ручей. При повторном ходе ползуна пресса заготовку обжимают: ей придают круглую форму с некоторым уменьшением диаметра.

Штамповку с вкладными торцовыми оправками применяют для изготовления отводов. Технологический процесс аналогичен описанному выше. Разница состоит в том, что с целью уменьшения сплющивания торцов при гибке применяют специальные торцовые оправки.

При штамповке тонкостенных отводов в качестве внутреннего пуансона применяют составной шарнирный сердечник, который предотвращает искажение поперечного сечения заготовки в средней части. Составной шарнирный сердечник имеет торцовую оправку 5 и фигурный сердечник 1, соединенные между собой стяжкой 3. Оправка и сердечник, выполненные полыми, шарнирно закреплены на осях 2 и 4. После гибки сердечник удаляется из заготовки.

Штамповка из листовых заготовок.

Технологический процесс изготовления штампосварных отводов предусматривает обрезку круглых или секторных заготовок из листового проката, штамповку половинок деталей, механическую обработку кромок под сварку, сборку, сварку двух половинок, термообработку, испытание и контроль. Основное преимущество штампосварного способа состоит в том, что оно дает возможность изготовлять отводы практически с любым отношение толщины стенки к диаметру.

Контрольные вопросы

1  Как осуществляется гибка листового проката?

2  Трехвалковая симметричная машина: устройство, достоинства и недостатки.

3  Четырехвалковая листогибочная машина: устройство, достоинства и недостатки.

4  Гибка на машинах с поворотной траверсой.

5  Гнутье труб на трубогибочных станках с дорном.

6  Гнутье труб на станках с индукционным нагревом.

7  Изготовление трубных деталей протягиванием.

8  Изготовление трубных деталей штамповкой.

Лекция № 10