Гибка алюминиевых труб: материалы, методы и применение

Алюминиевые трубы и трубки имеют решающее значение в различных отраслях промышленности; они способствуют определенному потоку жидкости или работают как структурный элемент. Для получения различных изогнутых и угловых профилей труб применяются такие методы гибки, как ротационная, прокатная и оправочная гибка. 

Формуемость и легкость алюминиевых сплавов позволяют гнуть трубы без каких-либо физических повреждений или ухудшения свойств. В этой статье будут рассмотрены механизмы, методы, марки сплавов и расчеты, касающиеся гибки алюминиевых труб. 

Какие алюминиевые сплавы подходят для гибки? Выберите правильный материал 

Гнутый алюминиевый сплав 

Если вам необходимо сгибать детали или изделия из алюминиевой трубы, необходимо правильно выбрать тип сплава, особенно в случае больших кривизн и радиусов гибки. Причина в том, что качество гибки во многом зависит от пластичности, удлинения и состояния термообработки обрабатываемого материала.

Ниже приведены распространенные марки алюминия, которые можно использовать при гибке труб;

Сплав 3003

Эта марка алюминия в основном содержит марганец в качестве основного легирующего компонента (от 1 до 1.5 %), а также медь, кремний и железо в небольших количествах. Алюминий 3003 обеспечивает умеренную механическую прочность, отличную формуемость и коррозионную стойкость. Вы можете гнуть трубы из сплава 3003 для кровли, архитектурных деталей, резервуаров и даже некоторых химических трубных применений. 

Сплав 6061

Он обеспечивает большую прочность, чем 3003, и имеет хорошую формуемость, но пластичность может быть увеличена с помощью закалочной термической обработки. На рынке вы можете напрямую найти закаленные алюминиевые сплавы 6061. Например, 6061 T4 является лучшей закаленной формой, доступной на рынке для трубогибочных работ.

Области применения: автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, строительство, машиностроение, судостроение, более подходящие для высоких эксплуатационных характеристик, чем 3003.

( Подробное сравнение с 3003 читайте в статье «3003 алюминий против 6061, все от их состава и свойств до предпочтений по применению) 

Сплав 5052

Эта марка также обеспечивает большую прочность по сравнению с 3003. Формируемость высокая и устойчива к коррозии во влажной атмосфере. Ее применение для гибки труб — это обычное морское оборудование, гидравлические трубы и медицинские приборы. 

Алюминиевый сплав 5083

Наиболее яркой особенностью алюминиевого сплава 5083 является его выдающееся поведение в экстремальных условиях окружающей среды и высокопрочных применениях. Он сохраняет высокую прочность и очень хорошую коррозионную стойкость в морских условиях. Более того, он обеспечивает баланс механической прочности и формуемости.

Трубогибочные трубы из алюминия 5083 популярны в судостроении, производстве сосудов высокого давления, автомобилестроении и промышленном оборудовании. 

Как правильно выбрать алюминиевый сплав для гибки труб?

Независимо от того, выбираете ли вы сплав для изготовления трубки, а затем ее изгиба, или же вы выбираете непосредственно алюминиевые трубки, есть некоторые соображения, которые помогут вам найти правильный вариант;

1. Определите требования к вашему применению, такие как механическая прочность, ударная вязкость, коррозионная стойкость, формуемость и т. д.
2. Толщину материала трубки следует выбирать в соответствии с желаемым радиусом изгиба, чтобы предотвратить образование трещин или иное ослабление конструкции.
3. Также важна степень закалки, например, Т4, Т6 и т. д. 
4. Если вы производите продукцию большими объемами, также учитывайте доступность на рынке и сложности в цепочке поставок. 

Как рассчитать радиусы изгиба, кривизну и К-фактор? Формулы гибки труб 

Для предотвращения трещин, снижения прочности и отказов необходимы точные параметры проектирования и обработки, такие как диаметр трубы, допустимые радиусы, изгибающее усилие, толщина и т. д. Для поиска оптимальных параметров для гибки алюминиевых труб используются различные формулы гибки труб.

Сначала давайте рассмотрим основные термины с помощью схематической диаграммы, представляющей механизм гибки труб;

Гибка труб 

Дуга изгиба: Изогнутая часть трубы после изгиба

Осевая линия трубки: Воображаемая центральная линия цилиндрической трубы/трубы

Радиус изгиба: Угол, под которым изогнута трубка, относительно центральной линии. 

Длина ноги: Прямые участки трубы отходят от изгиба. 

Внешний диаметр (OD): Измерение по внешней ширине трубы.

Внутренний диаметр (ID): Измерение по внутренней поверхности трубы, без учета толщины по наружному диаметру.

Где; 

CLR = Радиус центральной линии

OD = внешний диаметр

DOB = Степень изгиба (в градусах)

Т = Толщина стенки

t = Расстояние от внутренней поверхности до нейтральной оси

Кроме того, основное отличие от расчет гибки листового металла толщина и радиус изгиба. Гибка труб подразумевает полые геометрии и требует поддержки при приложении силы изгиба, но гибка листов фокусируется на толщине сплошных листов. 

Какой метод используют машинисты для гибки металлических труб?

Существует три основных метода, которые инженеры и машинисты используют для гибки алюминиевых труб: ротационная вытяжка, сжатие и гибка труб роликами. Давайте рассмотрим как согнуть алюминий краткий обзор трубок этими тремя методами;

1. Ротационная гибка

Гибка труб методом ротационной вытяжки 

Для ротационной гибки вытяжкой используются несколько штампов, тогда как оправки вставляются в зависимости от размера и сложности гибки. Он включает зажим алюминиевой трубы на гибочном штампе с приложением давления с помощью пресс-формы для направления трубы во время гибки. Следовательно, скользящий штамп устраняет складки в точке гибки. По мере вращения гибочного штампа он формирует трубу с требуемым радиусом с точностью.

2. Компрессионная гибка 

Изгиб трубы при сжатии 

Это более простой метод, и для него не требуется оправка внутри трубы во время процесса гибки. Два штампа работают вместе, чтобы добиться изгибов; неподвижный штамп поддерживает трубу, а компрессионный штамп проталкивает трубу вдоль тела неподвижного штампа по касательной. 

Хотя гибка под давлением не такая точная, как ротационная вытяжка, она позволяет обрабатывать большие радиусы гибки и более толстые алюминиевые трубы.  

3. Гибка труб в рулонах 

Гибка труб вальцами

Метод гибки труб с помощью валков включает три ролика в треугольной конфигурации (обычно вертикально ориентированных). Нижние два ролика поддерживают и направляют изгибную кривизну, тогда как направленное вниз давление верхних роликов изгибает трубу по желаемому радиусу по мере ее прохождения. Он в основном используется для гибки алюминиевых труб с большими радиусами и длинами изгиба. 

Прочитайте больше: Гибка труб и трубопроводов: виды методов, инструменты и области применения.

Гибка алюминиевой квадратной трубы 

Гибка квадратной трубы 

Сгибание квадратных труб не так просто, как обычных цилиндрических. Обычно это делается с помощью трубогиба под давлением, специально разработанного для квадратных труб. Гибочный станок содержит матрицу, которая удерживает трубу и опоры, где прикладывается сила к концу трубы для сгибания.

Другим аспектом гибки квадратных труб является их нагрев для повышения их формуемости, чтобы их можно было гнуть без трещин и разрывов по краям линии изгиба.

Иногда машинисты также вырезают надрезы в месте изгиба изнутри, если изогнутые трубы не предназначены для эксплуатации в условиях высоких напряжений. 

Различия в гибке труб и листов 

Гибка листового металла и труб — это разные подходы к изготовлению; гибка листового металла включает в себя установку штампа и пуансона для сгибания листов в сложные детали. Он применял такие методы, как воздушная гибка, нижняя гибка, ротационная гибка, чеканка, фальцовка и т. д. 

Гибка труб против гибки листов 

В основном листогибочные прессы используются для гибки листового металла, включая алюминиевые листы. Их можно преобразовать в корпуса, кронштейны и т. д. Кроме того, гибка листового металла более универсальна и имеет различные области применения, чем гибка труб. 

«Для передовых решений по гибке с жесткими допусками вы можете использовать услуги по гибке листового металла от Boda. Внутреннее оборудование и опытный персонал работают вместе, чтобы удовлетворить требования вашего индивидуального изготовление листового металла проект ».

Что такое формуемость? Как она влияет на гибку труб? 

 Формуемость любого металла относится к его способности преобразовываться в различные геометрии без каких-либо трещин или шеек материала. При гибке более высокая формуемость означает, что металл может принимать более узкие радиусы изгиба и компактные геометрии изгиба.  

Алюминиевые сплавы считаются пластичным материалом, что означает высокую формуемость, и трубы могут подвергаться пластической деформации во время гибки с любыми дефектами. Следовательно, насколько плотно вы можете согнуть, зависит от толщины и диаметра трубы. 

Другие материалы, используемые при гибке труб 

Помимо алюминия, другие металлические трубы можно сгибать в нужную форму или кривизну, например: гибка труб из нержавеющей стали, медные трубки, бронзовые трубки, латунные трубки и т. д. 

Хотя для гибки этих металлических трубок можно использовать одни и те же методы и установки, параметры обработки и смазка в каждом случае различаются.

• Нержавеющая сталь
• Легированная сталь
• Утюг
• Медь
• Латунь
• Бронза

Эти металлические трубы имеют определенные предпочтения в применении: гибка труб из нержавеющей стали более выгодна для использования в строительстве, тогда как небольшие медные и латунные трубы широко применяются в электронной, электротехнической и медицинской промышленности.

Промышленное применение гибки алюминиевых труб

Гнутые алюминиевые трубы

Свойства алюминия полезны для различных отраслей промышленности: гибка труб из него помогает изготавливать различные конструкции и компоненты в автомобилестроении, архитектуре, энергетике, медицине и т. д.

В таблице ниже указано, какие виды деталей изделий изготавливаются с помощью гибки алюминиевых труб в различных секторах;

Подведение итогов 

Алюминиевые трубы изгибаются различными методами для производства важных деталей в различных отраслях промышленности. Применение разнообразно: от сантехники до компонентов аэрокосмической отрасли. При правильных процедурах и учете особенностей вы можете изгибать цилиндрические, квадратные и другие типы труб. Кроме того, свойства алюминия также влияют на качество изгиба; легко изгибать высокопластичный и формуемый сплав, такой как 3003. 

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как сгибать алюминиевые трубы?

Для гибки алюминиевых трубок могут применяться различные методы: вращательное вытягивание, давление, прокатка, сжатие и гибка. Обычно оправки (сплошные стержни или сегментированные соединения) вставляются внутрь алюминиевых трубок и гнутся с использованием подходящей техники.

Как согнуть квадратную алюминиевую трубу? 

Вы можете использовать трубогиб с матрицами, предназначенными для квадратных труб, которые обычно удерживают трубу и оказывают постоянное давление. Часто инженеры предпочитают нагревать их во время или непосредственно перед операцией гибки.

Каково практическое правило гибки труб?

Правило большого пальца при гибке труб: «минимальный радиус изгиба должен быть в два раза больше внешнего диаметра и не должен превышать 7 диаметров". 

Каков рекомендуемый минимальный радиус изгиба?

Рекомендуемый минимальный радиус изгиба для трубки составляет 2 ее диаметра. Например, диаметр 40 мм можно согнуть с радиусом всего 80 мм.