Рулонные трубогибочные станки: технологии, применение и преимущества

Что такое рулонный трубогибочный станок?

Рулонный трубогибочный станок (rolling pipe bending machine) заставляет трубы проходить через серию специальных валов, давящих на стальные детали и формирующих уникальные профили. Среди методов формовки и гибки металла рулонная гибка идеально подходит для длинных заготовок — труб и других длинных плавных изгибов. Рулонные станки дают минимальную деформацию поперечного сечения.

Рулонный станок (pipe roll bender, roller pipe bending machine) обрабатывает и прутки, и листовой металл. При работе с прутками сечение обычно равномерное, может быть не только прямоугольным, без выступающих элементов. После экструзии, где формируются прутки, формы и профили дорабатываются на рулонном станке. Станки позволяют строить и ремонтировать трубы практически неограниченных размеров легко. Рулонная гибка на месте обеспечивает лучшую эффективность и доступность для тяжелых деталей.

Структура рулонного трубогибочного станка

Рулонный станок также называют 3-валиковым (3-roll bending machine), так как обычно оснащен 3 специальными валами для гибки металлического прутка в круговую дугу. Валы свободно вращаются на параллельных осях с стандартным горизонтальным интервалом. Аналогично рулонным станкам для листового металла, рулонные трубогибочные лучше подходят для применений с большим радиусом изгиба.

Из трех валов два нижних (end rollers) обычно неподвижны. Закрепленные в позиции, они вращаются вперед и назад, поддерживая нижнюю часть труб. У этих валов контур, соответствующий форме заготовки. Обратная форма нижних валов сохраняет форму поперечного сечения и предотвращает излишнюю деформацию, влияющую на внешний вид и качество.

Верхний вал движется вертикально вверх-вниз для регулировки высоты. Он давит на верхнюю часть заготовки. Роль также имеет соответствующий контур при прессовании трубы.

С такой компоновкой хода и обратного движения между тремя валами труба постепенно гнется до получения уникальных профилей. Рулонные станки идеальны для катушек труб и длинных изгибов с большим радиусом. Постепенная формовка дает мало деформации сечения, высокое качество и плавные изгибы.

Пластическая и эластическая деформация в процессе рулонной гибки

Рулонная гибка (roll bending) — классический метод формовки металлов, заставляющий заготовки проходить через валы для получения механических свойств, уменьшения или выравнивания толщины. При винтовой компоновке прутковые заготовки формируются против валов, процесс вызывает пластическую и эластическую деформацию. Во время рулонной гибки участок трубы между валами принимает форму кубического полинома и постепенно становится круговой дугой.

По мере вращения валов и движения труб, в новой позиции труба принимает форму кубика, зависящую от условий соседних участков материала. Сила, приложенная к валу, постепенно возрастает по мере достижения конца прутка, и форма труб становится ближе к круговой дуге.

Во всем процессе формовки на различных типах рулонных станков пластическая деформация сохраняется. Эластическая деформация обращается, когда участок материала покидает зону между валами. Обратная пружина (spring back) от эластической деформации должна учитываться и компенсироваться при настройке валов для получения требуемого радиуса.

Уровень обратной пружины зависит от обратной жесткости типа металла относительно вязкости. Например, алюминиевые сплавы имеют большую вязкость и эластичную податливость по сравнению со сталями. Поэтому алюминиевые детали лучше подходят для рулонной гибки в дугу, чем стальные прутки.

Разные типы современных процессов трубогибки

На рынке всё больше автоматических трубогибочных станков, как ЧПУ-рулонные, для надежной, чистой и эффективной производства. Помимо рулонных станков, есть многие технологии для автоматического и постоянного формования труб в заказные формы. Современные методы делятся на «форму-ограниченную» (form bound) и «свободную» (free-form).

В форму-ограниченной (прессовая гибка, вращательное затягивание) трубы формируются серией уникальных матриц. Прямые трубы обрабатываются станком с одинарными или множественными изгибами, создавая сложные формы. Методы доступны для широкого спектра вязких металлических труб.

Свободная форма, включая фокус этой статьи — 3-валиковую гибку, формирует изделия кинематически. Поэтому профиль изгиба не зависит от геометрии инструмента. Допустимый радиус стальных труб также больше.