Напряженно-деформированного состояния при гибке труб
При соблюдении гипотезы плоских сечений основные положения теории пластического изгиба сохраняются и для гибки труб (рис.7). Ввиду симметрии поперечного сечения трубы положение оси поворота при изгибе совпадает с центром тяжести сечения (если не учитывать изменение толщины трубы).
|
Рис.7. Распределение напряжений и деформаций по сечению трубы при гибке |
Для трубы момент внутренних сил сводится к решению интеграла
(1)
Для трубы величины
y
и dF
можно выразить как
,
где
средний
радиус трубы; s толщина
трубы. В результате для линейно-степенной
кривой упрочнения вместо (4.1) получим
(2)
где
радиус изгиба трубы;
.
Заметим, что
,
а интеграл
не является табличным. Поэтому выражение
для нахождения внутреннего изгибающего
момента (2) вычисляется численно, например,
с помощью метода трапеций.
Основная технологическая задача для трубчатой детали заключается в решении следующего уравнения (по известной геометрии детали определить радиус гибочной оснастки с учетом пружинения и силовые параметры процесса формообразования):
,
(3)
где
;
момент
инерции трубы относительно оси z.
Минимально возможный радиус изгиба (по нейтральной линии) зависит от поперечного сечения трубы, пластических свойств материала, способа деформирования. На рис.8 показана схема гибки труб на специализированном станке с поворотным толом. Оправка (пуансон), по которой производится гибка устанавливается на поворотном столе. При повороте оправки труба изгибается роликом 4 и последовательно заполняет ручей оправки. В современных трубогибочных станках ролик 4 закреплен на штоке гидравлического цилиндра и может вместе с ним перемещаться вдоль оси цилиндра, что обеспечивает гибку труб на оправках с переменной кривизной. Внешний изгибающий момент определяется произведением Pl. Плечо l при гибке труб по оправке с переменной кривизной непостоянно, и усилие Р определяется исходя из минимального значения l.
|
Рис.8. Схема работы станка с поворотным столом: 1 – гибочная оправка; 2 – прижим; 3 – внутренняя оправка; 4 – ролик; 5 – заготовка; 6 - штанга |
В комплект рабочей технологической оснастки для гибки труб входят следующие элементы: гибочный шаблон (оправка), зажим, прижимная матрица, дорны, разглаживающий башмак, скоба и пробка (рис.9).
|
Рис.9. Технологическая оснастка: 1 – гибочный шаблон; 2 – разглаживающий башмак; 3 – дорн; 4 – прижимная матрица; 5 – зажим; 6 – скоба; 7 - пробка |
Дорны необходимы для предотвращения гофрообразования в процессе деформирования. Они устанавливаются внутри трубы и через тягу крепятся к съемнику. Существуют разные по конструкции и технологическому применению дорны (рис.10). Дорны-пробки рекомендуются при гибке труб диаметром от 10 до 24 мм с радиусом гиба не менее 4,5Dн, ложкообразные дорны при гибке труб диаметром от 10 до 30 мм с радиусом гиба не менее 4,5Dн, многошаровые дорны при гибке труб диаметром до 32 мм с радиусом гиба не менее 1,5Dн. Дорны работают при больших значениях местных контактных напряжений, поэтому при некачественном изготовлении возможны наволакивания материала и задиры внутренней поверхности заготовки трубы.
|
Рис.10. Типы некоторых дорнов: а- дорн-пробка; б – ложкообразный; в - многошаговой |
