Сгибание профильной трубы¶

Сгибание профильной трубы — операция пластической деформации, при которой заготовке из профильной (прямоугольной, квадратной или овальной) трубы придают заданную кривизну без разрушения стенки. В отличие от круглых труб, профильные при изгибе подвержены деформации сечения: наружная грань растягивается и истончается, внутренняя — сжимается и может образовывать складки, а стенки в плоскости изгиба «схлопываются». Поэтому технология гибки профильных труб имеет ряд особенностей по сравнению с трубами круглого сечения.

¶Способы гибки

¶Ручная гибка на шаблоне

Наиболее доступный способ, не требующий специального оборудования. Профиль надевается на гибочный шаблон (болванку) нужного радиуса и изгибается усилием рук, рычага или с применением груза. Для увеличения плеча используют отрезок трубы большего сечения, надетый на конец заготовки. Ручная гибка применима на тонкостенных трубах малого сечения и при малых углах изгиба; контроль точности достигается только шаблоном и угломером.

¶Гибка на трубогибе

Трубогиб — основной инструмент для получения повторяемых точных гибов. Различают:

• роликовые (тяговые) трубогибы — труба продавливается между неподвижной оправкой и подвижными прижимными роликами; радиус задаётся положением роликов;
• сегментные трубогибы — гиб производится сегментом (полукруглой плитой) нужного радиуса;
• дорновые трубогибы — внутрь трубы вводится упругая стальная пружина (дорн), препятствующая схлопыванию стенок; после гибки дорн извлекается.

Для профильных труб выпускаются специальные матрицы с прямоугольным или квадратным пазом, повторяющим форму сечения. Ручные трубогибы-перещипы распространены для гибки тонкостенных труб малых сечений (до 25×25 мм) при изготовлении мебельных каркасов, теплиц, перил.

¶Гибка с наполнителем

Полость трубы заполняется материалом, препятствующим схлопыванию: сухим песком (прокалённым и утрамбованным), канифолью, водой с замораживанием, эластичным полимером. Концы трубы закрываются пробками. После изгиба наполнитель высыпается или вытапливается. Способ применим в самодельных условиях, но даёт грубую геометрию и не гарантирует отсутствие мелких складок на внутренней стороне гиба.

¶Тёплая гибка

Сталь разогревается газовой горелкой до вишнёво-красного цвета (около 700–800 °C) в зоне изгиба, после чего труба гнётся на шаблоне. Нагрев снижает предел текучести и позволяет деформировать толстостенные и крупные профили без спецоборудования. Недостатки: риск перегрева и обугливания металла, изменение структуры и свойств в зоне нагрева, необходимость последующей нормализации.

¶Машинная и промышленная гибка

На промышленных трубогибах с ЧПУ применяют методы:

• прокатка (roll bending) — три ролика формируют плавный дуговой изгиб;
• штовхание (push bending) — труба проталкивается через роликовые пары, формирующие траекторию;
• волочение (draw bending) — заготовка обкатывается вокруг неподвижной матрицы с прижимом; даёт наиболее точный результат и минимальную деформацию сечения.

¶Технологические особенности

¶Деформация сечения

При изгибе профильной трубы наружная грань вытягивается, внутренняя — сжимается, а боковые стенки стремятся выпрямиться, из-за чего сечение «овализируется». Величина овализации зависит от отношения радиуса изгиба R к ширине профиля b: чем меньше R/b, тем сильнее деформация. При R ≥ 3b деформация обычно допустима по ГОСТ 13664-2016 (трубы гнутые профильные); при меньших радиусах требуется контроль сечения или применение дорна.

¶Минимальный радиус изгиба

Для тонкостенных профильных труб минимальный радиус изгиба без наполнения и дорна ориентировочно составляет 2,5–4 высоты сечения. Точные значения зависят от марки стали, соотношения ширины стенки к высоте профиля и способа гибки. Производители трубогибов и профилегибочных станков приводят таблицы минимальных радиусов для типовых сечений.

¶Упругое выпрямление (пружинение)

После снятия нагрузки часть деформации обратима: труба «отпружинивает» на 2–8° в зависимости от материала и радиуса. При разработке программы гибки это учитывается перекомпенсацией угла загиба.

¶Тонкостенные профили

Трубы с толщиной стенки менее 1,5 мм склонны к образованию складок на внутренней стороне гиба. Для них применяют дорн, наполнитель или гибку с растяжением (протяжкой), когда заготовка одновременно растягивается вдоль оси.

¶Материалы и их поведение

Наиболее распространённый материал профильных труб — углеродистая сталь Ст3 (аналог S235), хорошо поддающаяся пластической деформации. Нержавеющие стали (08Х18Н10, AISI 304) требуют больших усилий и склонны к упрочнению; алюминиевые сплавы (АД31, 6060) гнутся легче, но при малых радиусах могут давать надрывы. Медные и латунные профили гнутся холодным способом без существенных осложнений.

¶Применение

Гнутые профильные трубы применяются в строительстве (навесы, теплицы, козырьки, арочные конструкции), машиностроении (рамы, каркасы), изготовлении мебели и спортивного инвентаря, в рекламных конструкциях. ГОСТ 13664-2016 регламентует гнутые профильные трубы общего назначения: радиусы изгиба, допустимые отклонения, предельные углы.

Источники:

• ГОСТ 13664-2016. Трубы профильные гнутые из холоднокатаной ленты. Технические условия.
• ГОСТ 8645-68. Трубы стальные прямоугольные. Технические условия.
• Справочник конструктора машиностроения, т. 3.
• Кузнецов П. А. Справочник слесаря-сантехника.