Как определить радиус для гибки труб


оптимальные размеры и методы получения

Автор Монтажник На чтение 11 мин. Просмотров 4.6k. Обновлено

При монтаже трубопроводов из различного вида материалов его изгиб позволяет уменьшить количество разборных или сварных соединений, понижающих надежность магистрали. При проведении трубогибочных работ полезно знать допустимый радиус гиба трубы, обеспечивающий безопасность и надежную эксплуатацию трубопроводной системы в соответствии с технической документацией.

Чаще всего изгибаемые трубы выполнены из стали и коррозионно-стойких металлов: нержавейки, меди, алюминия, латуни, при устройстве бытовых систем отопления и водопроводов изгибают изделия из пластика и металлопластика. Методы сгибания труб по радиусу различны в зависимости от материала их изготовления и могут быть выполнены ручным или электромеханическим способом на специальных станках.

Рис. 1 Углы гиба медных труб и изделий из латуни

Требования стандартов к радиусу изгиба

При сгибе трубных элементов их стенки не должны изменять свой профиль, сечение и пропускную способность (изменение внутреннего диаметра) – это достигается за счет определенного радиуса разворота, который установлен стандартами.

При определении минимальных пределов закругления учитывают способы его получения – наилучшие показатели в сторону уменьшения обеспечивают дорновые трубогибы с технологией наматывания и температурная обработка, позволяющая уменьшить размеры окружности.

Показатель также зависит от материала изготовления и размеров изделия: наружного диаметра (Dn) и толщины стенок (S), в таблицах также приводится длина прямого участка, которая необходима для получения указанных значений.

При работах важно знать размеры ырагмента, на котором получены данные значения радиуса – они исчисляются суммированием длин двух прямых участков и дуги, рассчитываемой по специальной формуле.

Рис. 2 Минимальный радиус гиба трубы стальных трубопроводов и расчет длины дуги

Данные, приведенные в таблицах, гарантируют при соблюдении размерных параметров требуемую ГОСТ эллипсность и овальность до 12,5%.

Согласно ГОСТ 17365-71В на трубопроводы для агрессивных сред, указан следующий минимальный радиус гиба труб:

  • для элементов с наружным диаметром D до 20 мм. – не менее 2,5 D;
  • при D, больше 20 мм. радиус не должен быть меньше 3,5 D.

При этом утоньшение стенок в зоне гиба не должно превышать 20% для стали и 25% для алюминия.

Методы сгибания труб и их преимущества

Сгибание труб является технологией, где нужный поворот в направлении трубопроводной линии создается путем физического воздействия на заготовку, метод имеет следующие преимущества:

  • Уменьшенная металлоемкость, в магистрали отсутствуют переходные фланцы, муфты и патрубки.
  • Пониженные трудозатраты при монтаже трубопроводов по сравнению со сварными соединениями.
  • Низкие гидравлические потери из-за неизменного профильного сечения.

Рис. 3 Дорны для трубогибов

  • Неизменная структура металла, его физические и химические параметры по сравнению со сваркой.
  • Высокое качество герметизации, линия имеет однородную структуру без разрывов и стыков.
  • Эстетичный внешний вид магистрали

Существуют две основных технологии гибки – горячая и холодная, приспособления и методы можно разбить на следующие категории:

  1. По типу физического воздействия трубогибный агрегат может быть ручной и электрический с механическим или гидравлическим приводом.
  2. По технологии сгибания – дорновые (гиб при помощи специальных внутренних протекторов), бездорновые, и вальцовочные установки с роликами.
  3. По профилю – установки для металлопропрофильных прямоугольных или круглых изделий.

Рис. 4 Горячие способы гибки труб

Горячая гибка

Популярная в быту технология применяется в случаях, когда отсутствует трубогибный аппарат или нет возможности произвести работы холодным способом, процесс состоит из нескольких операций:

  1. Заготовка заполняется речным мелкозернистым сеяным песком без посторонних вкраплений в сухом виде. Для этого с одного конца вставляют заглушку, засыпают песок и закрывают отверстие с другой стороны.
  2. Место изгибания нагревается до температуры не более 900 градусов во избежание пережога и производится постепенное плавное механическое наматывание  детали вокруг округлого шаблона.
  3. По окончании процесса заглушки извлекаются и из заготовки высыпается песок.

Холодные методы сгибания круглых труб

Холодные способы имеют неоспоримые преимущества перед горячими технологиями: они не нарушают структуру металла, более производительны и требуют меньше затрат. При холодном сгибе возникают следующие дефекты:

  1. уменьшение сечения трубы с внешней стороны профиля;
  2. искривления в загибе в виде гофры с внутренней стороны;
  3. изменение профильной формы в местах изгиба труб с круглой на овальную.

Рис. 5 Сгибание заготовок из металлопрофиля в быту

Чаще всего подобные дефекты возникают при деформации тонкостенных труб, поэтому при операциях с ними используется внутренний протектор – дорн, вставляемый во внутреннюю полость.

Дорн представляет собой устройство, состоящее из жесткого стержня с подвижными сегментами на краю шарообразной или полусферической формы. Перед работой устройство помещается во внутреннюю полость заготовки таким образом, чтобы его подвижные элементы располагались в точке гиба, по окончании процедуры дорн извлекают из готового элемента и процесс повторяют.

Изгибание профиля квадратного или прямоугольного сечения хотя и применяется в промышленности, гнутый металлопрофиль более востребован в быту. При сооружении перекрытий теплиц требуется арочный профиль, который можно сделать с использованием несложного устройства. Принцип действия этого приспособления заключается в прокатке профильной заготовки через систему из трех вращающихся валков, два крайних из которых являются неподвижными, а третий перемещается в продольном направлении, задавая угол изгиба.

Если необходимо получить в прямоугольном профиле меньший радиус закругления, используют термический нагрев металлопрофиля паяльной лампой или газовой горелкой с одновременным физическим воздействием.

Рис. 6 Рычажные гибы в ручных приспособлениях

Радиус гиба трубы – приспособления для получения в быту и промышленности

На строительном рынке можно обнаружить большое количество приспособлений индивидуального использования для изгибания труб, от простейших пружин до сложных электромеханических станков с гидравлической подачей.

Ручные трубогибы

Трубогибы данного класса обладают невысокой стоимостью, имеют простую конструкцию, малый вес и габариты, процесс изгибания заготовки происходит за счет физического усилия работника. По принципу работы ручные агрегаты, выпускаемые промышленностью, можно разбить на следующие категории.

Рычажные. Изгибание производится за счет большого рычага, позволяющего уменьшить прилагаемое мышечное усилие. В таких устройствах заготовка вставляется в оправку заданной формы и размера (пуансон) и с помощью рычага происходит огибание шаблонной поверхности изделием – в результате получается элемент заданного профиля. Рычажные устройства позволяют получать радиус закругления в 180 градусов и подходят для труб из мягких металлов небольшого диаметра (до 1 дюйма). Для получения закруглений различного размера используют сменные пуансоны, для облегчения проведения работ многие модели оснащаются гидроприводом.

Рис. 7 Арбалетные приспособления ручного типа

Арбалетные. При работе заготовка помещается на два валика или упора, а изгибание происходит давлением на ее поверхность между упорами пуансона заданной формы и сечения. Агрегаты имеют сменные пуансонные насадки и передвижные упоры, позволяющие задавать радиус изгиба стальной трубы или заготовок из цветных металлов.

Гибочный башмак установлен на штоке, который может перемещаться с помощью винтовой передачи, гидравлического давления жидкости при ручном нагнетании или посредством гидравлики с электроприводом. Подобные устройства позволяют производить изгибание труб из мягких материалов диаметром до 100 мм.

Трехроликовые агрегаты (трубогибочные вальцы). Являются самым распространенным типом трубогибочных агрегатов в быту и промышленности, работают по принципу холодной вальцовки. Конструктивно выполнены в виде двух роликов, в ручьи которых устанавливается заготовка, третий ролик постепенно подводят к поверхности, одновременно прокатывая изделие в разные стороны. В результате происходит деформация заготовки без складкообразования большего сечения, чем в других ручных трубогибах.

Отличительной особенностью агрегата является невозможность получения малого радиуса закругления (обычное значение 3 – 4 величины внутреннего диаметра).

Все перечисленные устройства являются бездорновыми агрегатами, поэтому неэффективны при гибке тонкостенных изделий, также их нежелательно использовать при работе с заготовками со сварным стыком стенок – при пластический деформации возможно раскрытие отдельных участков шва.

Рис. 8 Трубогибочные вальцы

Электромеханические трубогибы

Электромеханические агрегаты в основном используются в промышленности и обеспечивают выполнение следующих технологических процессов.

Бездорновая гибка. Станки применяются при работе с заготовками, для радиусов гиба 3 – 4 D., способны изгибать толстостенные трубы для мебельной и строительной отрасли, магистральных трубопроводов. Станки имеют самую простую конструкцию и управление по сравнению с другими видами, отличаются малыми габаритными размерами и весом.

Бустерная обработка. Агрегаты, работающие по специальной технологии продвижения каретки с деталью дополнительным узлом, разработаны для получения сложных гибов без утоньшения стенок. Применяются для изготовления змеевиков различной формы в тепловой энергетике, котельной и водонагревательной индустрии.

Дорновая гибка. Агрегаты данного типа позволяют производить высококачественное изгибание тонкостенных элементов с наружным диаметром до 120 мм. Промышленные станки могут иметь автоматическое или полуавтоматическое исполнение с числовым программным управлением.

Трехвалковая гибка. Конструкция широко используется для изгибания любых металлов и сплавов, отличается универсальностью: отлично справляется с профилем круглого или прямоугольного сечения, уголками и плоскими пластинами. Многофункциональность агрегата достигается за счет смены валков с различным видом рабочих поверхностей и размеров.

При помощи данного агрегата удобно гнуть элементы большой длины с одинаковым большим радиусом закругления на всем протяжении.

Рис. 9 Промышленные трубогибы

Применение гидравлики – преимущества

Во многих ручных и практически во всех промышленных трубогибочных агрегатах используется гидравлический привод, имеющий следующие преимущества перед винтовым механическим:

  • бесступенчатая подача привода к сгибаемому изделию;
  • возможность развивать большие статические усилия при возвратно-поступательном движении, недостижимые при использовании только одних электроприводов;
  • малые габариты основных узлов;
  • высокое быстродействие;
  • надежность и долговечность;
  • отсутствие трущихся узлов и хорошая смазываемость.

Рис. 10 Способ гибки стальной металлической заготовки

Методы гибки труб без заводских приспособлений

В бытовых условиях нередко возникает необходимость в изгибании трубных заготовок при проведении строительных работ или монтаже газовых трубопроводов. При этом экономически нецелесообразно тратить финансовые средства на приобретение заводских трубогибов для разовых операций, многие применяют для  этих целей простые самодельные приспособления.

Стальные трубы

Сталь относится к довольно жестким и прочным материалам, с большим трудом поддающимся деформации, основным методом изменения ее конфигурации является сгиб в нагретом состоянии с наполнителем при одновременном физическом воздействии. Для труб из тонкостенной нержавейки для получения длинного участка с небольшим радиусом изгиба применяют следующую технологию:

  1. Устанавливают заготовку вертикально, закрывают ее с одного конца пробкой и внутрь засыпают очень мелкий сухой песок, после полного заполнения вставляют пробку с другой стороны.
  2. Находят трубу или низкий вертикальный столб нужного диаметра и жестко закрепляют трубный конец на его поверхности.
  3. Оборачивают деталь вокруг трубной оси, поворачивая шаблон или обходя его вокруг.
  4. После навивки освобождают конец и извлекают изогнутую деталь из шаблона, снимают пробки и высыпают песок.

Рис. 11 Как получают нужный радиус изгиба медной трубы

Медные трубы

Медь относится к более мягким материалам, чем сталь, ее также удобно гнуть при нагревании или с помощью засыпанного внутрь песка. Можно также использовать для изгибания бытовой заменитель дорна – стальную пружину с плотными толстыми витками и сечением чуть меньше обрабатываемой детали. При проведении работ элемент вставляется внутрь и находится в точке, где производится деформация, а после проведения необходимых операций легко извлекается наружу. Но намного проще изгибать медные трубы специальным пружинным трубогибом (данные изделия можно приобрести в торговой сети), которые эффективны на коротких трассах и работают за счет равномерного распределения прилагаемого усилия на поверхность. Пружинное устройство работает следующим образом:

  1. Пружина одевается поверх трубы в нужное место, после чего ее вручную изгибают вместе с трубой.
  2. При дальнейшем изгибании пружину перемещают и производят загиб в другой точке.
  3. По завершении операции пружинный сегмент легко извлекается наружу без применения подсобных средств.

Другой популярный материал – алюминий, проще изгибать с нагреванием горелкой.

Рис. 12 Как гнут трубы без станка из  алюминия

Металлопластиковые трубы

Да изгибания металлопластиковых труб в бытовом хозяйстве используется внутренняя или наружная пружина (кондуктор). Технология проведения работ аналогична операциям с медной трубой, при сгибке следует соблюдать допустимые ограничения по радиусу во избежание повреждения изделия.

Пластиковые трубы

Основным элементом для изменения конфигурации пластиковых труб является строительный или бытовой фен, для облегчения работ можно использовать песок. Изделия сложной формы гнут следующим образом:

  • На деревянную плиту с помощью шуруповерта вкручивают саморезы по нужной конфигурации заготовки.
  • Вставляют трубный конец между двумя шурупами и производят нагрев стенки трубы феном, обеспечивая направление изделия с поворотами и гибкой по заданному маршруту.
  • По окончании работ выкручивают саморезы и извлекают заготовку.

Рис. 13 Способы гибки труб из металлопластика наружным и внутренним кондуктором

Можно воспользоваться еще одной простой технологией:

  • Насыпают в пластиковую трубу песок и плотно закрывают ее концы.
  • Помещают изделие на некоторое время в кипящую воду и затем извлекают на поверхность.
  • Придают заготовке нужную форму, фиксируя ее в нужном положении и дожидаясь охлаждения.

Рис. 14 Как сгибают пластиковые элементы

Существующие промышленные и бытовые методы получения необходимого радиуса изгиба позволяет проводить данные операции с любыми материалами различных диаметров. Для проведения работ применяют специальные приспособления ручного или электромеханического принципа действия, в которых часто используются гидравлические узлы. В бытовом хозяйстве эффективными методами гибки является применение специальных пружин и нагрев изделий газовыми горелками или бытовым феном (при изгибании пластика).

Как образуется внутренний радиус изгиба

Рис. 1: При чеканке нос пуансона проходит через нейтральную ось толщины материала. Радиус пуансона равен полученному радиусу внутреннего изгиба детали. (Толщина металла преувеличена для иллюстративных целей.)

Допуски на изгиб, внешние отклонения, вычеты изгиба - если вы можете рассчитать все это с точностью, у вас будет гораздо больше шансов согнуть хорошую деталь с первой попытки. Но чтобы это произошло, вам нужно убедиться, что каждый фактор в уравнении такой, каким он должен быть, и это включает внутренний радиус изгиба.

Как именно достигается внутренний радиус изгиба? Чтобы раскрыть это, мы должны сначала взглянуть на различные методы гибки на листогибочном прессе: воздушное формование, нижняя гибка и чеканка.

Чеканка

Обратите внимание, что существует три метода гибки, а не два. Изгибание дна и чеканку часто путают с одним и тем же процессом, но это не так. В отличие от дна, чеканка действительно проникает в материал и истончает его.

Чеканка - самый старый метод, и, по большей части, он больше не практикуется из-за того, что для этого требуется очень большой тоннаж.Чеканка вдавливает нос пуансона в материал, проникая через нейтральную ось (см. Рисунок 1) . Технически чеканить можно любой радиус, но традиционно чеканка использовалась для создания резкого изгиба.

Этот метод не только требует чрезмерных объемов, но и нарушает целостность материала. При чеканке весь профиль инструмента становится меньше толщины материала, а в точке изгиба материал становится более тонким. Для каждого изгиба и угла изгиба требуются специальные наборы инструментов.Носик пуансона создает внутренний радиус, который используется для определения уменьшения изгиба.

Сгибание снизу

При изгибе снизу материал перемещается вокруг носика пуансона. В нем используются пуансоны под разными углами вместе с V-образной матрицей (см. Рисунок 2 ). При чеканке вся поверхность пуансона штампуется в заготовке. При гибке снизу в материал «штампуется» только радиус вершины пуансона.

При воздушной формовке (более подробно описанной ниже) плунжер пуансона опускается для получения необходимого угла изгиба плюс небольшая величина для учета упругого возврата.Затем пуансон выходит из матрицы, и материал пружинит обратно под желаемым углом. Подобно воздушному формованию, изгиб дна требует, чтобы гидроцилиндр опустился до точки, которая дает угол изгиба плюс небольшая величина. Но, в отличие от воздушно-формовки, таран продолжается дальше этой точки и опускается дальше в пространство матрицы, заставляя заготовку вернуться к заданному углу изгиба. (Кстати, специальные штампы, такие как Rolla-Vs и уретановые инструменты, также вдавливают радиус вершины пуансона в материал.)

В среднем, изгиб достигает 90 градусов в точке пространства штампа, которая составляет примерно 20 процентов толщины материала, измеренной от дна V-образной штампа.Например, холоднокатаная сталь толщиной 0,062 дюйма опускается вниз, когда носик пуансона находится на расстоянии 0,074-0,078 дюйма от нижней части V-образной матрицы.

Как и при чеканке, радиус вершины пуансона определяет внутренний радиус материала, который будет использоваться для определения уменьшения изгиба. Но, в отличие от чеканки, дно можно использовать для получения внутреннего радиуса изгиба, который в три или более раз превышает толщину материала.

Air Forming

Пока все кажется довольно простым. При чеканке и нижнем изгибе радиус вершины пуансона определяет значение внутреннего радиуса изгиба, которое нужно вставить в формулы для вычета изгиба.Но воздушная формовка добавляет некоторую сложность, потому что метод гибки создает внутренний радиус изгиба детали совершенно другим способом (см. , рис. 3, ).

Рис. 2: В этой установке для гибки днища существует угловой зазор между пуансоном и матрицей. Пуансон опускается (слева) до тех пор, пока материал не наматывается на носик пуансона (в центре), после чего поршень продолжает оказывать давление вниз, заставляя материал изгибаться под желаемым углом (справа).

При воздушном формовании радиус определяется в процентах от раскрытия штампа независимо от типа штампа, будь то V, канал или острый. Отверстие в матрице определяет внутренний радиус изгиба детали. Чтобы определить внутренний радиус, развиваемый над данным отверстием штампа и для различных типов и толщин материала, техники использовали так называемое правило 20 процентов. В нем говорится, что для производства желаемый радиус, или, чтобы найти результирующий внутренний радиус, толщина материала должна составлять определенный процент от ширины отверстия матрицы.

Да, сегодня для многих сплавов, включая новые и переработанные металлы, невозможно с полной точностью определить стандартный процентный множитель. Тем не менее, это правило дает вам хорошую отправную точку.

Проценты по правилу 20 процентов следующие:

  • Нержавеющая сталь 304: 20-22 процента отверстия матрицы
  • Холоднокатаная сталь AISI 1060, растяжение 60 000 фунтов на квадратный дюйм: 15-17 процентов отверстия матрицы
  • Серия мягкий алюминий H: 13-15 процентов отверстия матрицы
  • Горячекатаный травленый и промасленный (HRPO): 14-16 процентов раскрытия матрицы

Когда вы работаете с этими процентными значениями, начинайте со среднего значения, пока не найдете значение, которое наилучшим образом соответствует характеристикам материала, которые вы получаете от поставщика металла.Умножьте проем на процент, чтобы получить развернутый внутренний радиус детали. Конечным результатом будет значение внутреннего радиуса, которое необходимо использовать при вычислении вычета изгиба.

Если у вас 0,472 дюйма Вы сгибаете холоднокатаную сталь под давлением 60000 фунтов на квадратный дюйм, начните со среднего процента, 16 процентов раскрытия матрицы: 0,472 × 0,16 = 0,0755. Так что в этом случае 0,472 дюйма. отверстие матрицы даст вам 0,0755 дюйма. плавающий внутренний радиус изгиба детали.

Когда отверстие вашего кубика изменяется, изменяется и ваш внутренний радиус.Если размер отверстия матрицы составляет 0,551 дюйма (0,551 × 0,16), внутренний радиус изгиба изменяется на 0,088; если отверстие матрицы составляет 0,972 дюйма (0,972 × 0,16), внутренний радиус изгиба изменяется на 0,155.

Если вы работаете с нержавеющей сталью 304, умножьте ее среднее процентное значение - 21 процент - на отверстие матрицы. Итак, те же 0,472 дюйма. Отверстие матрицы теперь дает совсем другой внутренний радиус: 0,472 × 0,21 = 0,099 дюйма. Как и раньше, когда вы меняете отверстие матрицы, вы меняете внутренний радиус изгиба. 0,551 дюймаотверстие матрицы (0,551 × 0,21) составляет 0,115 дюйма. внутренний радиус; 0,972 дюйма отверстие матрицы (0,972 × 0,21) дает 0,204 дюйма. внутренний радиус изгиба.

Если вы меняете материал, вы меняете процент. Если вы работаете с материалом, не указанным здесь, вы можете найти этот материал в Интернете и сравнить предел прочности на разрыв с базовым значением 60 000 фунтов на квадратный дюйм для холоднокатаной стали AISI 1060. Если значение прочности на растяжение составляет 120 000 фунтов на квадратный дюйм, то ваше расчетное процентное значение будет в два раза больше, чем для холоднокатаной стали, или от 30 до 32 процентов.

Острые изгибы при формировании воздуха

В отличие от дно или чеканки, существует минимальный радиус, который может быть получен при воздушной формовке. Лучше всего установить это значение на 63 процента толщины материала. Это значение изменяется вверх или вниз в зависимости от прочности материала на разрыв, но 63 процента - это практическое рабочее значение.

Эта точка с минимальным радиусом известна как острый изгиб (см. Рисунок 4 ). Понимание последствий резких поворотов, возможно, является одной из самых важных вещей, которые необходимо знать инженеру и оператору листогибочного пресса.Вам нужно не только понимать, что происходит физически при резком изгибе, но также необходимо знать, как включить эту информацию в свои расчеты.

Рис. 3. При воздушной формовке внешний радиус изгиба детали не контактирует с поверхностью матрицы. Радиус рассчитывается в процентах от раскрытия матрицы, независимо от стиля матрицы.

Если вы работаете с материалом толщиной 0,100 дюйма, умножьте это на 0.63, чтобы получить минимальный внутренний радиус изгиба 0,063 дюйма. Для этого материала это минимальный достижимый внутренний радиус при формовании воздухом. Это означает, что даже если вы производили воздушную формовку с радиусом вершины пуансона, который составлял менее 63 процентов толщины материала, внутренний радиус детали все равно составлял бы 63 процента от толщины материала. его толщина материала, или 0,063 дюйма. Следовательно, не используйте в расчетах какие-либо внутренние радиусы меньше этого значения в 63 процента.

Допустим, вы производите воздушную формовку с диаметром 0,250 дюйма.-толстый материал и использование пуансона с радиусом при вершине 0,063 дюйма - значение, которое намного меньше 63 процентов от 0,250 дюйма. толщина материала. Независимо от того, что обозначено на отпечатке, такая установка приведет к внутреннему радиусу изгиба детали, намного большему, чем у выступа пуансона. В этом случае минимальная производимая внутренний радиус изгиба составляет 63 процента от 0,250 дюйма. толщина материала, или 0,1575 дюйма

В качестве другого примера предположим, что вы работаете с материалом толщиной 0,125 дюйма. Для этого изгиб «получается крутым» на радиусе 0.078 дюйм. Почему? Потому что 0,125, умноженное на 63 процента, дает 0,078. Это означает, что любой радиус вершины пуансона менее 0,078 дюйма - будь то 0,062, 0,032 или 0,015 дюйма - приведет к внутреннему радиусу изгиба 0,078 дюйма.

Острые изгибы зависят от толщины материала, а не от радиуса вершины пуансона. Носик пуансона с радиусом 0,125 дюйма не острый на ощупь, в отличие от материала толщиной 0,250 дюйма. И этот вопрос необходимо решить в ваших расчетах, если вы ожидаете, что вычет изгиба и, следовательно, ваша первая часть будут правильными.

План действий

При формировании дна или чеканке используйте радиус вершины пуансона в качестве внутреннего радиуса изгиба в расчетах вычета изгиба. Но если вы производите воздушную формовку, внутренний радиус изгиба рассчитывается как процент от отверстия матрицы. И если вы проектируете воздушную форму, и печать требует резкого изгиба, его также необходимо изменить на значение внутреннего радиуса изгиба, которое составляет 63 процента материала. толщина.

Если вы работаете инженером, попробуйте получить список всех инструментов, имеющихся в вашем магазине.Поговорите с операторами и узнайте, какие методы они используют с какими типами материалов, и спроектируйте свои будущие детали с учетом этих параметров.

После расчета вычетов на изгиб и производства плоских деталей запишите эту информацию на обложке задания или в рабочей папке. Обязательно укажите тип и размер инструмента, а также радиус, который должен достичь оператор в зависимости от метода формования.

Для того, чтобы все это заработало, требуется поддержка рабочих в цехах. Включение их в процесс и обращение к ним с просьбой внести вклад заставит их с гораздо большей готовностью принять тот факт, что инженерные разработки говорят им, какие инструменты использовать.Зачем? Потому что они рассказали вам, что делают, и знают, что вы разрабатываете детали на основе этого. В идеале все это должно совпадать со значениями, рассчитанными на листогибочном прессе. контроллером и вашей системой CAD.

Если радиус достижим, если деталь рассчитана для этого радиуса, и если операторы используют инструменты, для которых предназначена работа, они произведут идеальную деталь с первой попытки. Доверьтесь мне. Оно работает.

Обзор формул изгиба

Допуск на изгиб (BA) = [(0.017453 × Внутренний радиус) + (0,0078 × Толщина материала)] × Дополнительный угол изгиба

Рис. 4. При воздушной формовке вы не можете образовать внутренний радиус изгиба, который составляет менее 63 процентов толщины материала, в этом случае форма называется резким изгибом. Если вы используете пуансон с более острым радиусом, вы сможете пробить канаву только в центре изгиба. В результате внутренний радиус изгиба детали останется равным 63 процентам толщины материала.

Внешний отступ (OSSB) = [Касательная (угол изгиба / 2)] × (Внутренний радиус изгиба + толщина материала)

Уменьшение изгиба (BD) = (Внешнее понижение × 2) - Допуск на изгиб Существует два способа расчета плоской заготовки.Используемый расчет зависит от приложения и имеющейся информации:

Расчет плоской заготовки n = Размер до вершины + Размер до вершины - Вычет изгиба

Расчет плоской заготовки = Размер первой части + Размер второй части + Допуск на изгиб

.

Расчетный радиус кривизны - горизонтально-направленное бурение

Определение точек входа и выхода, глубины, которая должна быть достигнута, и изменения направления траектории бурения - все это основные части процесса планирования. Одним из ключей к этим расчетам является радиус изгиба буровой штанги и / или товарной трубы. Радиус изгиба часто понимают неправильно. Его часто путают с количеством футов, необходимых для поворота на 90 градусов. Радиус изгиба определяется как расстояние вперед, необходимое для поворота бурильной колонны на 90 градусов (см. Рисунок 4-2).

Понимание радиуса изгиба и того, как его использовать, очень важно для успеха пересечения ГНБ и чрезвычайно важно для инженера и бурильщика. HDD

Требуется 314 футов трубы

Требуется 314 футов трубы

Буровая установка для ГНБ

РИСУНОК 4-2 Радиус изгиба для изгиба под углом 90 градусов Подрядчики часто думают только о радиусе применительно к буровой штанге, и владельцы / инженеры часто думают об этом как это относится к продуктовой трубе. При проектировании ГНБ необходимо учитывать и то, и другое, а также допустимый радиус изгиба забойных двигателей и кабельных систем.

Буровая штанга. Радиус изгиба является ключевым фактором при проектировании любого ГНБ, поскольку он показывает, насколько большой изгиб буровая штанга может выдержать без значительных и, возможно, опасных нагрузок. Превышение допустимого радиуса изгиба может привести к значительному повреждению трубы или буровой штанги. В то время как производители буровых штанг могут использовать разные методы для определения номинального радиуса изгиба своей трубы, стандарт SAE J2022 предоставляет добровольное руководство по оценке буровых штанг с использованием той же базовой линии. Необходимо знать, какой метод расчета использует производитель при сравнении радиуса изгиба буровых штанг разных производителей.

Независимо от конструкции произойдет износ бурильной штанги и окончательный отказ. Однако эффективные конструкции с правильными диапазонами радиусов изгиба помогут продлить срок службы буровой штанги. В руководствах к буровой установке приводятся данные о радиусе изгиба буровой штанги, а также рекомендации и допустимые изменения рулевого управления для каждой секции штанги. Приведенные рекомендуемые допустимые изменения рулевого управления применимы как к изменениям шага вверх или вниз, так и к корректировкам влево или вправо. Информация о допустимом радиусе изгиба используется для определения расстояния понижения, требуемого буровой установкой в ​​точке входа.Меньшая глубина ствола требует меньших углов входа и больших расстояний понижения, в то время как большая глубина ствола допускает более крутые углы входа. Любые изменения и исправления, вносимые во время сверления, не должны превышать рекомендуемый радиус изгиба буровой штанги. Когда радиус изгиба превышен, срок службы буровой штанги резко сокращается. Повреждение буровой штанги незначительно и, скорее всего, не будет сразу замечено. Выход из строя буровой штанги обычно происходит через несколько работ после того, как повреждение было сделано.

Продукт Труба или трубопровод. Стальные товарные трубы обычно имеют гораздо больший радиус изгиба, чем бурильная штанга. Наибольший радиус изгиба буровой штанги или товарной трубы - это число, которое необходимо использовать для планирования и завершения ствола. Общий промышленный стандарт для определения расчетного радиуса кривизны для изгибов, используемых при установке ГНБ, заключается в умножении номинального диаметра трубы в дюймах на 100 для определения допустимого радиуса в футах. Эта взаимосвязь вырабатывалась годами в индустрии жестких дисков и основана на опыте, а не на теоретическом анализе.Расчет радиуса изгиба и напряжения важен при установке ГНБ. Методы расчета изгибных напряжений в стальных трубах представлены во многих публикациях и рассматриваются в этой главе и в главе 5 этой книги.

Как правило, расчетные значения радиуса изгиба пластиковых труб, как правило, из ПВХ или ПЭ, не превышают радиус изгиба буровой штанги. Исключением могут быть трубы большего диаметра этих типов, когда целостность трубы и стыков становится проблемой, если они протягиваются через серьезные изгибы.Напряжения изгиба и радиус изгиба обычно не являются критическими факторами для изделий из ПВХ, ПЭ и высокопрочного чугуна; однако их следует рассчитать и сравнить со спецификациями производителя для допустимого радиуса изгиба. По этому поводу имеется много данных от Института пластиковых труб и производителей труб. Общие уравнения для расчета изгибающих напряжений аналогичны для стали, полиэтилена и других материалов, но свойства и поведение материала отличаются, и их необходимо учитывать при любых расчетах.

Превышение рекомендованного радиуса изгиба товарной трубы имеет последствия, которые могут проявляться во время установки или не проявляться в течение многих лет, сокращая срок службы продуктовой трубы. Главный результат при установке - более тяжелый, чем ожидалось, откат. Труба с продуктом должна проходить крутые изгибы и изгибы, и вероятность застревания в отверстии гораздо выше. Если траектория сверления плавная и плавная, обратные нагрузки будут меньше, и тяга будет намного легче и быстрее.

Проблема, которую часто упускают из виду при рассмотрении допустимого радиуса изгиба, связана с использованием забойных двигателей и кабельных систем. Забойный двигатель представляет собой очень жесткую секцию и, в зависимости от длины, обычно имеет радиус изгиба больше, чем буровая штанга. Секция из монеля из нержавеющей стали, в которой находится рулевой инструмент, также очень жесткая и более хрупкая, чем буровая штанга. Поставщики забойных двигателей и рулевых инструментов могут предоставить информацию и рекомендации относительно допустимого радиуса изгиба своей продукции.При использовании этих инструментов проектировщик всегда должен учитывать их пределы в плане отверстия.

Критерии напряжения трубы

Типичные изделия, устанавливаемые при строительстве ГНБ, состоят из стали, полиэтилена (HDPE и PE), поливинилхлорида (PVC) и ковкого чугуна, а также проложенных под землей кабелей. Во время установки трубопроводные изделия испытывают сочетание напряжений растяжения, изгиба и сжатия. Величина этих напряжений является функцией угла подхода, радиуса изгиба, диаметра продукта, длины ствола скважины и свойств грунта на площадке.Правильный выбор радиуса кривизны и типа продукта гарантирует, что эти напряжения не превышают допустимую нагрузку продукта во время установки. Конструкция ГНБ должна требовать минимального количества стыков продукта с трубой. Соединения заподлицо, такие как стыковая сварка или сварка, предпочтительнее клеевых или резьбовых соединений, которые имеют тенденцию увеличивать сопротивление продукту в просверленном отверстии. Другие соображения включают минимальное покрытие, минимальное расстояние от существующих коммуникаций, допуски на отклонение вертикальных и горизонтальных профилей и максимальную истинную глубину.

Во время проектирования необходимо рассчитать и проверить напряжения, воздействующие на продуктопровод ГНБ во время строительства и эксплуатации, чтобы они находились в допустимых пределах для используемого материала. Напряжения на каждом этапе необходимо рассматривать как по отдельности, так и в сочетании. Напряжения возникают из-за зазора между роликами перед отводом, давления гидростатических испытаний, тягового усилия во время установки, радиуса кривизны трубы при входе в грунт, кривизны профиля бурения, внешнего давления в просверленном отверстии и рабочего давления.Анализ нагрузок и напряжений для трубопровода ГНБ отличается от аналогичных анализов трубопроводов, подземных подземным способом, из-за высоких нагрузок на растяжение, случайных сильных изгибов и внешнего давления жидкости, которому подвергается трубопровод в процессе установки. В некоторых случаях монтажные нагрузки могут быть выше проектных нагрузок. Свойства трубопровода, такие как толщина стенки и марка материала, а также траектория ствола пилотного ствола должны быть выбраны таким образом, чтобы трубопровод можно было установить и эксплуатировать без риска повреждения.

Во время проектирования необходимо учесть и проанализировать предустановочные, монтажные и рабочие нагрузки на продуктопровод. В главах 5 и 6 этой книги рассматриваются методы оценки этих напряжений. Ниже перечислены основные факторы, вызывающие озабоченность.

Была ли эта статья полезной?

Если вы хотите научиться ставить цели прямо сейчас, чтобы принести пользу завтра. Тогда это может быть самое важное письмо, которое вы когда-либо читали. Вы собираетесь узнать все о потенциале роста без потенциала

.

Прогнозирование внутреннего радиуса при гибке листогибочным прессом

Рисунок 1
Много раз во время формирования мы не формируем истинный радиус, но вместо этого парабола.

Если вы в последние месяцы следили за нашим обсуждением радиуса изгиба и его происхождения, добро пожаловать обратно. В любом случае, давайте посмотрим, насколько глубока эта кроличья нора радиуса.

В предыдущих статьях я обсуждал различные практические правила, которые операторы используют в цехах для выполнения работы.Эти правила могут приблизить прогноз внутреннего радиуса изгиба, но вы можете приблизиться к нему.

Какая разница?

Рассмотрим типичную ситуацию, когда вы используете правило 20 процентов, которое гласит, что радиус изгиба воздухом формируется в процентах от отверстия матрицы, от 20 до 22 процентов для нержавеющей стали и около 16 процентов для холоднокатаной стали 60-KSI. , наш базовый материал.

Допустим, вы изгибаете мягкий алюминий толщиной 13 KSI с помощью инструмента 0,984 дюйма. ширину матрицы и пуансон с радиусом 0,032 дюйма.В качестве отправной точки вы рассчитываете, что внутренний радиус изгиба на 16% отверстия матрицы составляет 0,157 дюйма, хотя это для материала 60-KSI, поэтому вам нужно будет адаптироваться к типу материала. Между тем, когда вы рассчитываете, станет ли изгиб резким, вы обнаружите, что минимальный радиус перед вашим 0,032 дюйма. пуансон начинает сгибать, линия сгиба составляет 0,172 дюйма. Наконец, вы запускаете тестовый сгиб, только чтобы обнаружить, что фактический радиус составляет 0,170 дюйма.

У вас есть 0,157 дюйма. радиус рассчитывается по правилу 20 процентов, тогда у вас 0.172-дюйм. радиус из ваших расчетов крутого изгиба. Это разница в радиусе 0,015 дюйма. Вы не так много говорите? В этом случае разница при применении к вычету изгиба может достигать 0,009 дюйма за изгиб.

Создавали ли вы когда-нибудь деталь с четырьмя боковыми фланцами с четырьмя дополнительными фланцами вдоль верха, только чтобы обнаружить, что один угол выходит идеально, два угла почти удовлетворительны, а один выглядит просто ужасно? Почему это происходит? Небольшая ошибка в вычислении изгиба, вызванная расхождениями в расчетах внутреннего радиуса изгиба, имеет большое значение, если вы хотите получить идеальные детали с первого раза.

Суть любой операции гибки - это внутренний радиус гибки. Если вы можете рассчитать уменьшение изгиба на основе фактических результатов, точность гарантирована. Единственный недостаток этой теории состоит в том, что во многих случаях во время формовки мы не формируем истинный радиус. Форма, которую вы формируете, может быть параболой, симметричной зеркальной кривой, обычно U-образной при ориентации, как показано на Рис. 1 . И конечный радиус, который вы получите, является результатом упругого возврата.

Эффекты пружинения

Итак, как нам предсказать наиболее точный внутренний радиус и правильный вычет изгиба? Чтобы выполнить это вручную, математика глубоко вникает в сорняки, поэтому я не буду туда идти.Скорее, мы просто будем использовать два разных веб-калькулятора.

Первый находится на www.handymath.com. Щелкните The Complete Circular Arc Calculator . Обратите внимание, что метка «Ширина дуги» в калькуляторе совпадает с шириной штампа, а Угол, заданный дугой совпадает с включенным углом изгиба.

Убедитесь, что настройки размеров калькулятора соответствуют используемым вами данным - дюймы, футы, миллиметры и т. Д. Обратите внимание, что когда мы нажимаем Enter, ответы, которые мы получаем, являются чисто математическими и не учитываются для прочности материала на разрыв. .

Рисунок 2
Как показано в этом расчете из The Complete Circular Arc Calculator на сайте www.handymath.com, с увеличением угла изгиба увеличивается радиус (высота дуги).

Информация, которую мы ищем на калькуляторе, - это Высота дуги , которая равна внешнему радиусу изгиба. Давайте найдем значение для нашей базовой линии, холоднокатаной стали 60-KSI, толщиной 0,125 дюйма, используя диаметр 0,984 дюйма.ширина матрицы. Обратите внимание, что мы обсуждаем воздушное формование, поэтому угол матрицы не имеет значения; это может быть канал, острый или V-образный штамп. Важна ширина.

Во-первых, давайте введем ослабленный угол - 90 градусов, которые мы хотим достичь.

Введенные значения Угол, образованный дугой (включая угол изгиба): 90 градусов Ширина дуги (ширина матрицы): 0,984 дюйма Расчетное значение Высота дуги (внешний радиус изгиба): 0,20379 дюйма

Эти расчеты не учитывают для пружинящего возврата.В нашем примере мы будем использовать значение 1 градус для упругого возврата, которое возникает, когда у нас есть примерное отношение 1: 1 между толщиной материала и внутренним радиусом изгиба. После того, как пуансон снимает давление формования, материал отжимается на 1 градус, поэтому для компенсации теперь мы используем угол изгиба 89 градусов. Снова используя The Complete Circular Arc Calculator на handymath.com, мы вводим следующее:

Введенные значения Ширина дуги (ширина матрицы): 0,984 дюйма Угол, соединенный дугой (включая угол изгиба): 89 градусов Расчетное значение Высота of Arc (внешний радиус изгиба): 0.201 дюйм

Теперь мы берем значение высоты дуги для нашего нового угла изгиба и подставляем его в следующую формулу:

Высота дуги - (2 × толщина материала 2 ) = внутренний радиус 0,201 - (2 × 0,01562) = внутренний радиус изгиба 0,201 - 0,031 = 0,170 дюйма Внутренний радиус изгиба

Обратите внимание, что этот подход к высоте дуги отличается от подхода, использованного в прошлой колонке «Основы гибки», когда мы использовали Длина дуги . В прошлом месяце мы рассчитали внутренний радиус на основе ширины отверстия матрицы; на этот раз мы используем определенный радиус.

В прошлом месяце мы вычислили радиус 0,136 дюйма, а сейчас мы рассчитали внутренний радиус другим методом и получили 0,170 дюйма - разница 0,034 дюйма. Вдобавок к этому, если бы мы использовали 20 По правилу процентов (опять же, для холоднокатаной стали 60-KSI радиус рассчитан как примерно 16 процентов ширины матрицы), мы бы вычислили внутренний радиус 0,157 дюйма - на полпути между этими двумя предыдущими измерениями. Все это разные способы вычисления радиуса с немного разными результатами.Но да, кроличья нора становится глубже!

Парабола и острые изгибы

Если вы используете значение радиуса штампа, равное или меньшее минимального радиуса острого изгиба для воздуха, образующего деталь, вы больше не будете создавать радиус в детали (подробнее о крутых изгибах, см. «Как сделать изгиб воздуха резким» на сайте thefabricator.com). Вместо этого вы создадите параболу. Фактически вы протягиваете дугу разной длины в отверстие матрицы.

Чтобы предсказать, как сформируется эта парабола, мы можем обратиться к другому онлайн-калькулятору:

http: // wwwhad2know.ru / academics / parabola-segment-arc-length-area.html. Используя калькулятор параболического сегмента , мы вводим наш внешний радиус и ширину матрицы, чтобы найти длину дуги параболы. Значение Высота в этом онлайн-калькуляторе эквивалентно внешнему радиусу изгиба, а значение Ширина эквивалентно ширине матрицы:

Введенные значения Высота: (внешний радиус): 0,201 дюйма Ширина (ширина матрицы) : 0,984 дюйма Расчетное значение Длина дуги: 1,0845 дюйма

Здесь глубина параболы (или высота дуги) составляет 0,201 дюйма, а длина дуги параболы составляет 1,0845 дюйма. Запомните эти значения. Возвращаясь теперь к полному калькулятору круговой дуги на сайте www.handymath.com, мы вводим длину дуги, равную 1,0845 дюйма, и ширину матрицы, равную 0,984 дюйма.

Введенные значения Длина дуги: 1,0845 дюйма Ширина дуги (ширина матрицы ): 0,984 дюйма Расчетные значения Высота дуги (внешний радиус изгиба): 0,195 дюйма Угол, образуемый дугой (включая угол изгиба): 86.679 градусов

Когда вы это сделаете, вы увидите, что высота дуги (то есть внешний радиус) составляет 0,195 дюйма, что немного меньше, чем 0,201 дюйма. внешний радиус из предыдущего калькулятора, который не учитывал эффект параболы. Зная это, мы можем с уверенностью сказать, что внутренний радиус уменьшается, когда образуется парабола, что происходит при использовании пуансона с радиусом меньше минимального радиуса острого изгиба. Обратите внимание, что парабола также требует большего угла изгиба, чтобы получить желаемый ослабленный угол изгиба; мы перешли с 89 на 86.Включенный угол изгиба 68 градусов, дополнительная упругость на 2,32 градуса. Также обратите внимание, что внутренний радиус детали будет не меньше радиуса вершины пуансона.

Угол и радиусы изгиба

Помните, что любое изменение радиуса приводит к изменению угла изгиба. Если мы введем ширину штампа и включенный угол изгиба на сайте www.handymath.com, мы получим результаты, показанные на Рис. 2 .

Результаты показывают, что при воздушной формовке радиус уменьшается с учетом угла изгиба (за исключением острых изгибов).

Это соотношение между углом изгиба и радиусом прекращается при включенных углах менее 28 градусов (152 градуса дополнительных), хотя минимальный включенный угол может быть больше в материале со значительной упругостью.

Это отчасти верно, потому что минимальный угол пуансона листогибочного пресса составляет 28 градусов, включая. При этом, если продолжать закрывать изгиб свыше 28 градусов, это приведет к некоторой форме сглаживания. Радиус будет раздавлен до тех пор, пока не будет достигнут желаемый угол изгиба или не будет завершена операция подгиба кромки.(Вкратце, для закрытой кромки радиус равен нулю, а уменьшение изгиба рассчитывается как процент от толщины материала - 43 процента в идеальных условиях, хотя это очень зависит от оператора.)

Факторинг для растяжения. Прочность

В предыдущем примере для расчетов мы использовали упругость в 1 градус. Для мягкой холоднокатаной стали 60-KSI средняя величина упругого возврата составляет 1 градус или меньше. А как насчет других материалов?

Для этого мы можем предсказать возвратное движение с разумной степенью точности, используя следующую формулу, которая требует, чтобы мы преобразовали все значения в метрики.Обратите внимание, что прогнозирование упругого возврата никогда не бывает 100 точным. Однако эти формулы довольно хорошо справляются со своей задачей.

[(Внутренний радиус в миллиметрах / 2) / Толщина материала в миллиметрах] × Фактор растяжения Фактор растяжения = Прочность материала на растяжение в PSI / 60,000

Во-первых, давайте вычислим упругую отдачу, как если бы мы работали с нашим 60 -KSI базовый материал с внутренним радиусом изгиба 0,170 дюйма:

[(Внутренний радиус в миллиметрах / 2) / Толщина материала в миллиметрах] × Фактор растяжения Толщина материала: 0.125 дюймов × 25,4 = 3,175 мм Внутренний радиус изгиба: 0,170 дюйма × 25,4 = 4,318 мм (4,318 / 2) / 3,175 2,159 мм / 3,175 мм = 0,68 градуса упругого возврата

В этом примере мы Округлим до 1 градуса. Затем мы можем применить коэффициент растяжения для нержавеющей стали 88-KSI 304.

Фактор растяжения = Прочность материала на растяжение в фунтах на квадратный дюйм / 60,000 88,000 / 60,000 = 1,466666 1,0 градус × 1,466666

Это дает 1,46 градуса для нержавеющей стали 88-KSI 304.В результате получается 1,5 градуса предполагаемого упругого возврата с соотношением 1: 1 между внутренним радиусом и толщиной материала.

Назад к калькулятору

Теперь, когда вы можете оценить упругое восстановление с некоторой приемлемой степенью точности, теперь вы можете его компенсировать. Чтобы определить угол, необходимый для компенсации упругого возврата, вы просто вычитаете значение упругого возврата, если вы работаете с включенными углами изгиба, или добавляете это значение, если вы используете дополнительные углы изгиба. Калькулятор дуги окружности на сайте www.handymath.com работает с включенными углами изгиба (опять же, обозначенными как Subtended Angle of Arc).

Как только вы узнаете внутренний радиус, то есть фактический внутренний радиус, который появится в готовой детали, вы можете вставить это значение радиуса в свои формулы изгиба (см. Боковую панель).

Заключение, на данный момент

Правильно спрогнозировав внутренний радиус, мы можем точно рассчитать уменьшение изгиба. Из нескольких различных способов предсказания внутреннего радиуса ни один не идеален, но этот примерно так хорош, как и получается.Тем не менее, у гибки слишком много переменных, чтобы добиться стопроцентной точности.

При формовании воздухом обязательно, чтобы инженер или программист проинформировал техника о наборах инструментов, для которых был разработан любой изгиб. Более того, технический специалист должен осознавать абсолютную важность использования этих инструментов для получения качественных деталей.

В следующем месяце мы расскажем, как рассчитать внутренний радиус изгиба, когда связь между внутренним радиусом и толщиной материала становится очень большой - изгиб с большим радиусом.Изгибы с большим радиусом имеют проблемы с углом матрицы, шириной матрицы, множественным поломкой и, конечно же, очень большим упругим возвратом.

К кроличьей норе еще есть куда пойти, но это того стоит.

Обзор формул изгиба

Эти формулы для допуска на изгиб, внешнего отступа и вычета изгиба хорошо известны, и каждое значение можно использовать по-разному для расчета компоновки плоской заготовки детали.

Формулы BA = [(0.017453 × Rp) + (0,0078 × Mt)] × Дополнительные степени изгиба OSSB = [Касательная (угол изгиба / 2)] × (Mt + Rp) BD = (OSSB × 2) - BA Шпонка Rp = Радиус выступа пуансона (дно) или плавающий внутренний радиус (пневмоформование) Mt = Толщина материала BA = Допуск на изгиб BD = Вычет изгиба OSSB = Внешнее понижение 0,017453 = π / 180 0.0078 = K-фактор × π / 180 K-фактор = 0,446

Примечание. Формула OSSB может иметь включенный или дополнительный угол изгиба, в зависимости от того, как вы выполняете расчеты плоской заготовки. Подробнее об этом см. «Основы применения функций гибки» на сайте www.thefabricator.com.

.

Как рассчитать радиус воздушной формовки при разных углах изгиба

Рисунок 1
Если вы знаете угол изгиба и ширину матрицы, вы можете рассчитать внутренний радиус и длину дуги на определенной глубине проникновения (Dp), используя вашу графику калькулятор или онлайн-калькуляторы, такие как www.handymath. com. Результаты дают вам отправную точку для включения реальные переменные гибки, такие как тип материала, толщина, упругость и эффект параболы.

Q: Я действительно принял близко к сердцу теорию, лежащую в основе ваших статей, и приложил все усилия, чтобы применить ее в максимально возможной степени. Я всегда ищу способы улучшить свою способность более точно рассчитывать изгибы и использовал различные эмпирические правила, которые вы предоставили. Конечно, у многих из них есть диапазоны значений для использования. Есть ли способы более точного расчета изгибов для разных углов и радиусов?

A: В производственном цехе обычно используют практические правила, чтобы приблизить наши расчеты, хотя можно сделать свои расчеты еще ближе.Во-первых, убедитесь, что желаемый радиус не близок к радиусу острого изгиба. Это наименьший радиус, который можно согнуть в детали до того, как нос пуансона начнет складывать материал. Для холоднокатаной стали с давлением 60000 фунтов на квадратный дюйм это происходит, когда радиус составляет около 63 процентов толщины материала. Однако разные факторы влияют на разные материалы, толщину и радиус вершины пуансона. Подробнее об этом см. В разделах «Мягкое, но не резкое изгибание» и «Как воздушный изгиб получается резким» на сайте www.thefabricator.com.

Обзор правила 20 процентов

При формировании воздуха внутренний радиус формируется пропорционально ширине матрицы. Это верно для всех пневмоформ, независимо от стиля инструментов, которые вы используете. В этом суть правила 20 процентов. Обратите внимание, что правило 20 процентов на самом деле не предназначено для использования при выборе штампа, а вместо этого используется при вычислении вычетов изгиба. С другой стороны, хороший техник может обработать информацию в любом случае. Для получения дополнительной информации см. «6 шагов к успешному выбору штампа для листогибочного пресса», доступный на заводе-изготовителе.com.

Процентное соотношение в правиле 20 процентов основано на прочности материала на разрыв. «20 процентов» фактически исходит из процентного диапазона, используемого для нержавеющей стали. Для нашего основного материала, холоднокатаной стали с давлением 60000 фунтов на квадратный дюйм, радиус составляет 16 процентов от ширины матрицы. Итак, чтобы применить правило к другим материалам, мы вычисляем следующее:

Растяжение материала в фунтах на квадратный дюйм / 60 000 = коэффициент разницы при растяжении

Коэффициент разницы при растяжении × 0,16 = ширина матрицы в процентах

Процент ширины матрицы × ширина матрицы = внутренний радиус изгиба воздушной формы

Этот простой расчет хорошо работает в условиях магазина, но, конечно, существует множество других переменных, влияющих на радиус, включая угол изгиба.

Больше углов

Чтобы рассчитать радиус, полученный при разных углах изгиба, сначала найдите радиус и длину дуги изгиба, а затем обработайте эти результаты, чтобы учесть предел прочности на разрыв и предел текучести. В этом месяце мы рассмотрим геометрию, лежащую в основе определения радиуса и длины дуги. В будущем мы будем использовать эти измерения и учитывать реальные условия изгиба.

При расчете радиуса и длины дуги графический калькулятор или веб-сайты, такие как www.Handy math.com может быть чрезвычайно полезным. На сайте handymath.com нажмите «Калькуляторы», а затем «Полный калькулятор дуги окружности». В этом калькуляторе используются общие математические термины, но они применимы к листогибочным прессам. «Высота дуги» на калькуляторе на веб-сайте равна глубине проникновения пуансона от точки защемления до нижней части удара (Dp). «Ширина дуги» - это ширина матрицы (Dw). Если вам известна ширина матрицы и угол изгиба, этот онлайн-инструмент рассчитает длину дуги, глубину проникновения и внутренний радиус (см. , рис. 1, ).

Рисунок 2
При гибке листового металла на листогибочном прессе вы фактически образуют параболу, коническую форму, а не единый радиус. Это влияет на функции изгиба, а для больших радиусов изгибы, эффект параболы может быть драматичным.

Рассмотрим приложение, в котором материал толщиной 0,125 дюйма изгибается над профилем толщиной 0,984 дюйма. ширина матрицы. С помощью онлайн-калькулятора получаем длину дуги; чтобы найти внутренний радиус, мы умножаем длину дуги на толщину материала.(Для получения дополнительной информации о математике, лежащей в основе этих вычислений, см. Math Behind the Arc Radius and Length sidebar.)

135 градусов: 1,25476 дюйма длина дуги × 0,125 дюйма = 0,156 дюйма внутренний радиус

120 градусов: 1,18985 дюйма длина дуги × 0,125 дюйма = 0,148 дюйма внутренний радиус

90 градусов: 1,09295 дюйма длина дуги × 0,125 дюйма = 0,136 дюйма внутренний радиус

60 градусов: 1,03044 дюйма длина дуги × 0,125 дюйма = 0,128 дюйма внутренний радиус

45 градусов: 1.0097-дюйм. длина дуги × 0,125 дюйма = 0,126 дюйма внутренний радиус

Обратите внимание, что включены все указанные углы.

Пружинность и эффект параболы

Конечно, это не учитывает еще одну часть головоломки - упругую отдачу или, более конкретно, множитель изгиба / изгиба. Угол, под которым вы изгибаете деталь, называется «углом изгиба», а «угол изгиба» - это угол, который измеряется после того, как давление сбрасывается и заготовка возвращается в исходное положение. Если угол уменьшается, уменьшается и радиус.Чтобы узнать об этом, см. «Как и почему пружинящий возврат и пружина вперед», доступный на thefabricator.com. Я также расскажу о множителе изгиба / изгиба более подробно в следующей колонке.

Чтобы быть точным, нам нужно учитывать, что на самом деле происходит во время полета. Когда вы начинаете проталкивать материал в матрицу, прерывать выход материала и входить в пластиковую зону, вы фактически не формируете только один радиус.

Чтобы объяснить это, давайте вернемся к самым основам.Радиус равен половине диаметра круга. Представьте себе круг, нарисованный таким образом, что его криволинейная поверхность соответствует форме изгиба. По мере того как угол изгиба становится шире, круг должен увеличиваться, чтобы соответствовать форме изгиба; больший круг, конечно, имеет больший радиус. Так мы измеряем радиус внутреннего изгиба при прецизионном производстве листового металла. Чем меньше радиус, тем острее кривая изгиба; чем больше радиус, тем шире кривая.

Но это совсем не то, что происходит во время воздушной формы.Наложите круг и форму изгиба, и вы обнаружите, что в некоторых случаях они не совсем совпадают. Это потому, что форма изгиба - это не один радиус, а несколько.

Это восходит к природе гибки листового металла. Поскольку пуансон выталкивает материал в пространство матрицы, он не всегда образует простой радиус. Фактически он создает параболу конической формы (см. , рис. 2, ). Поскольку вы на самом деле формируете параболу, радиус не остается постоянным в зависимости от угла изгиба.Эта парабола влияет на различные функции изгиба, и эффект на изгибы с большим радиусом велик. В ближайшие месяцы я расскажу об этом подробнее.

Теперь вы понимаете, почему мы используем общие правила, а не пытаемся вычислить, пока не посинеем. Нам приходится иметь дело со многими переменными. Тем не менее, мы можем подойти очень близко, если попытаемся. В следующем месяце - еще ближе!

Расчет радиуса и длины дуги

Математика радиуса и длины дуги

В основе изгиба лежит геометрия.Чтобы рассчитать длину дуги в изгибе, вы, вероятно, воспользуетесь веб-сайтом, например www.handymath.com, или графическим калькулятором. Но если вы хотите узнать математику, стоящую за всем этим, обратитесь к уравнению в рамке на рисунке. A - глубина проникновения (Dp), B - половина ширины матрицы (Dw), а R - радиус. Изогнутая красная линия представляет изгиб. После вычисления радиуса вы можете найти длину дуги, хотя вам нужно будет преобразовать градусы включенного угла изгиба в радианы.

Обратите внимание, что это чистая геометрия, и полученный радиус не учитывает условия реального изгиба.Но он дает вам цифру, с которой вы можете работать с учетом таких переменных, как толщина материала, тип материала и упругость.

Рассмотрим следующее приложение, используя матрицу шириной 0,984 дюйма, изгибающую под углом 135 градусов. Проникновение от точки защемления до нижней части хода (Dp) составляет 0,328 дюйма.

Расчет радиуса

Внутренний радиус = [(Dw / 2) 2 + Dp2] / Dp × 2

Внутренний радиус = (0,4922 + 0.3282) / 0,328 × 2 = 0,532 дюйма

Расчет длины дуги

Преобразование градусов в радианы: угол в градусах × (3,1415 / 180)

Длина дуги = внутренний радиус × угол в радианах

преобразование радианов: 135 × (3,1415 / 180) = 2,35619449

Длина дуги = 0,532 × 2,356 19449

Длина дуги = 1,253495469

.

Смотрите также