Як зігнути профільну трубу в умовах домашньої майстерні
Вибираючи, як зігнути профільну трубу, треба враховувати можливість таких неприємних моментів, як непередбачувана зміна форми та розмірів місця вигину та погіршення естетики конструкції. Далі розуміємо, як правильно зігнути профільну трубу без трубогибу та з використанням спецінструменту – як робити переходи при згинанні профільних труб, як підібрати або виготовити допоміжне оснащення плюс, розглянемо плюси та мінуси кожного із способів.
Спочатку розглянемо, із чого вибирати трубну заготівлю.
Різновиди продукції вітчизняного виробництва
Гнути профільної труби - операція, що залежить від матеріалу прокату, розмірів його поперечного перерізу, довжини заготовки і радіусу згинання. У вітчизняному трубопрокатному виробництві найбільш ходовими є квадратні та прямокутні перерізи (див. рис.). Овальні зустрічаються набагато рідше, помітно програють у ціні та й практичних переваг не мають.
Перерахуємо відповідні стандарти:
- ГОСТ 8645-68 . Поширюється на сталеву продукцію прямокутного поперечного перерізу. Діапазон розмірів, мм – від 15х10 до 180х150, при товщині стінки від 1 до 7 мм. Довжина - кратна 1250 мм і до 6000 мм;
- ГОСТ 8639-82 . Належить до сталевого трубного прокату квадратних перерізів. Розмірний діапазон, мм – від 10х10 до 180х180 мм. Товщина стінки, мм від 0,8 до 14,0 мм. Довжина кратна 1250 мм при максимальному розмірі 6000 мм;
- ГОСТ 32931-2015 . Розроблено для виробництва металоконструкцій, до яких, крім, власне, круглих профілів, входить також прокат прямокутного, квадратного, овального та плоскоовального поперечних перерізів. Довжина – від 3.5 до 12,5 м-коду.
Саме на останній ДЕРЖСТАНДАРТ, як найбільш докладний, і варто орієнтуватися користувачам.
Іноді доводиться стикатися з необхідністю зігнути профільну трубу із кольорового металу чи сплаву, наприклад, алюмінію чи міді. Але ці матеріали свідомо відрізняються вищою пластичністю, ніж сталь, тому рекомендації, що наводяться далі, справедливі і для заготовок такого типу.
У чому полягає сильна сторона профільних трубчастих заготовок
При уважному розгляді стандартів можна побачити два «сопроматівські» показники – момент опору та момент інерції – які пересічному користувачеві начебто й без потреби.
Насправді вони дуже важливі, бо визначають головний плюс, за яким профільний прокат виграє у круглого: це жорсткість від поздовжнього вигину.
У числі конструкцій, де знаходять застосування «некруглі» профілі, лідируючу позицію займають каркасні споруди – теплиці, оранжереї. Всі ці конструкції при експлуатації відчувають значну напругу вигину. Зі зростанням розмірів каркаса жорсткість круглих заготовок падає швидше за прямокутні, ромбічні або квадратні. Насправді це означає, що діаметр доведеться збільшувати. Відповідно зростає власна вага каркасу.
Як випливає з малюнка, це явище характерно для будь-яких форм, що зазвичай зустрічаються в техніці, однак і в побутових застосуваннях цим фактором нехтувати не можна.
Під завданням, як загнути профільну трубу, зазвичай мається на увазі подальше полегшення монтажу. До плоскої поверхні щось приєднувати значно простіше, ніж об'ємної.
Все, що розглядається далі, стосуватиметься тільки катаних профілів, причому цілісних, а не електрозварювальних. Тому що вальцьовані заготівлі в процесі згинання «розкриватимуться». Напружено-деформований стан при згинанні - плоский, тобто, що виникають по одній з осей напруги нічим не врівноважуватимуться.
Різновиди згинання. Використовуємо трубогиб
Варіантів небагато - або зігнути профільну трубу без трубогибу, або застосувати верстат власного або заводського виробництва.
Загальний вигляд ручного трубогибу наведено малюнку. Нагадаємо, що випускаються також відповідні пристрої з електричним, гідравлічним приводом і навіть з числовим програмним управлінням.
Як правильно зігнути профільну трубу на трубогибі, завжди вказується в інструкції виробника. Фокус в іншому: подібна техніка окупає себе тільки за дуже частого застосування. Тому звернемося до більш реальних завдань.
Деякі питання технології
Отже, ми гнемо профільну трубу вручну. Щоб деформація не завершилася одержанням бракованої деталі, слід запам'ятати таке:
- Не можна гнатися за швидкістю згинання, тому що явища пластичної інерційності металу, що деформується, ніхто не скасовував.
- Процес деформування слід виконувати з максимальним притиском поверхні.
- Перед гнуттям слід співвіднести пластичні можливості матеріалу з тими параметрами, які бажаєте отримати.
Відповімо на ці запитання.
Для сталевих заготовок існують обмеження швидкості кутового гиба, які коливаються в межах 17...45 град/с (або 3...3,5 мм/с). Найменша кількість відповідає умовам холодного, а більша – гарячого деформування. Про те, як загнути трубу, підігріту до потрібної температури, читайте далі.
Головне - зберегти рівномірність притиску і забезпечити повний дотик затискними губками лещат поверхні заготовки. Для цього губки обов'язково повинні відтворювати зовнішній профіль прокату поверхні (приклад такого шаблону показаний на попередньому малюнку). Де зігнути профільовану трубу таким чином вирішіть самі. Може, варто поєднатися з другом або сусідом, який має такі «просунуті» лещата.
Технологічні обмеження згинання:
- Повинна виконуватися умова R < 20s (R – радіус згинання, s – товщина стінки);
- Визначаємо критерій тонкостінності k = s/D. При R > D(20k+0,5) згинання можна виконувати у холодному стані;
- Після холодної згинання трубчаста заготовка розпружується. Тому фактичний кут гибу має на 1,5...2,0 % бути більшим за необхідне.
Корисне відео
Повернемося до варіантів зігнути трубу без трубогиб, які реалізуються в домашніх умовах.
Гнучка за шаблоном
Розглянемо як загнути профільну трубу, наприклад, для теплиці без трубогиб, з використанням шаблону.
Зазвичай шаблон виготовляється із ДВП, МДФ або деревини. Він повинен відтворювати профіль каркасу з урахуванням очікуваного пружинення.
Міцно закріпивши один торець заготовки, вигинаємо її протилежний кінець. Для зниження зусилля можна використати важіль будь-якого типу.
Ще одним варіантом є виготовлення вертикальних штирів, які по висоті відтворюють профіль тепличного навісу. Встановлюючи їх на міцній основі, можна згинати заготівлю. Один із торців варто прихопити зварюванням, це підвищить точність згинання. Загнути трубу без трубогибу на шаблоні можна тільки при малому куті гіба – обмеження способу. За шаблонами отримують також дуги із профільованих труб.
Гнучка з підігрівом
Середньо-і високовуглецеві сталі мають високу механічну міцність і пружність. Тому згинання в холодному стані визначає високе значення пружинення та втрату розмірної точності. Але загнути трубу без трубогиб можна, нагріваючи її до температури напівгарячої деформації, коли структурних змін у металі ще не відбувається.
Джерелом тепла простіше вибрати паяльну лампу, розташовуючи її так, як показано на малюнку.
Сильне тепло концентрується на тій ділянці заготівлі, яку ви хочете зігнути, і підвищує пластичність, тому місце вигину потрібно розмітити. Гаряча згинання застосовується для отримання трубчастих деталей з більш товстими стінками. Ось інструкція, як зігнути профільну трубу для теплиці великих розмірів:
- Закріпити один кінець заготовки у лещатах, щоб вона не рухалася.
- Переконайтеся, що по обидва боки області, що підлягає деформуванню, достатньо місця, щоб ви могли добре утримувати об'єкт при згинанні.
- За допомогою паяльної лампи постійно нагрівайте зону згинання. Причому саме всю поверхню, а не тільки одну її сторону.
Коли прокат розжариться, обережно починайте гнути. Це можна зробити і руками, але тоді слід скористатися товстими рукавичками. Зменшити зусилля допоможе важіль; якщо його немає, згодиться і гайковий ключ, або шматок іншої труби більшого діаметра.
Іноді простіше, коли одна людина нагріває, а інша гнітить. Загнути трубу без трубогибу при нагріванні точніше (знімається ефект пружинення).
Після робіт дайте матеріалу охолонути і потім зчищайте окалину.
Гнучка із протитиском
Неминучі спотворення при вільній згинанні пов'язані з тим, що при вигині порожнистої заготовки (форма перерізу неважлива), протилежна поверхня завжди навантажується напругою розтягування, які нічим не врівноважені. В результаті відбувається деформація перерізу.
Найпростіший спосіб, як зігнути трубу без спотворень – створити протитиск, для чого заздалегідь заглушену з одного кінця заготовку засипають пісок або заливають мильну воду (взимку вода замерзне, і перетвориться на відмінний засіб для врівноваження навантаження).
Останній варіант має додаткову перевагу, адже пісок потрібно ущільнити. Після цього зігнути профільну трубу без трубогибу, хоч і важче, але цілком можливо.
Прямий гиб
Іноді завдання – як зігнути профільну трубу без трубогибу, ускладнюється, якщо додатково доводиться вирішувати, як загнути профільну трубу на 90 градусів. У таких випадках, в першу чергу треба запитати себе, чи дійсно треба гнути заготівлю, адже найчастіше за допомогою шліфувальної машинки, рулетки керна та зварювального апарату можна досягти необхідного результату.
Корисне відео
Кінцевий результат наведено малюнку.
Перевага способу – відсутність гофрів, неминучих, якщо вибираючи як зігнути профтрубу під прямим кутом, зупинитись на класичному методі.
Недолік – зварювання все ж таки не гарантує вихідну міцність перерізу в місцях виконання розрізів.
Висновок
Існує ряд способів, як загнути профільну трубу без трубогибу та з використанням спецобладнання. Це актуально не лише для домашніх майстрів, а й, наприклад, для дачників, яким доводиться вибирати, як зігнути профільну трубу для теплиці.
Оптимальним варіантом є виготовлення трубогиб, але зупинятися на ньому є сенс тільки в тому випадку, якщо пристрій буде використовуватися постійно.
В інших випадках, залежно від наявності потрібних інструментів, можна вибирати між холодною та гарячою гнучкою.
При холодному згинанні треба враховувати властивості згинального матеріалу, плюс, пам'ятати про дотримання правила R < 20s (R - радіус згинання, s - товщина стінки). Але навіть при виконанні всіх застережень є ймовірність появи гофр.
За наявності газового пальника, бажана гаряча згинання. При використанні рекомендується засипати всередину труби пісок, щоб згин був рівномірним.
При необхідності вигнути прямокутний профіль, найчастіше простіше болгаркою зробити у внутрішній стороні труби вирізи, зігнути її і потім зварити краї, що обрізають.
