что такое развальцовка отверстий

Оснастка (пресс) для развальцовки отверстий (перфорации стального листа)

Назначение
Развальцовка отверстий больших диаметров производится для увеличения жесткости детали.
Таким образом лист метала с имеющимися развальцованными отверстия будет иметь большую жесткость на изгиб чем тот же лист метала без каких-либо отверстий.
Ну еще это красиво выглядит!

Примечание
Моя реализация данного приспособления подразумевает работу с полосками метала не большой ширины, в данном случае — 125мм.

Задача
Обычно используют конусную развальцовку и получают вот такие красоты:

Мне же необходимо было получить несколько иную форму, примерно вот такую вот:

К тому же еще и в листе метала толщиной 2мм. Это повлекло за собой массу проблем, а именно:
1. Если взять оснастку по типу как для конусной вальцовки (т.н. пуансон и пресс форма), то лист поведет и скомкает.
2. Приспособление должно быть достаточно мощным, так как 2мм стали это очень даже не мало, в данном случае.

Принцип работы
Идея значит такая — надежно обжать метал вокруг отверстия, да бы не допустить его «затягивания» во время выштамповки.
Ну и с помощью оправки (т.н. пуансона) уже будем производить непосредственно выштамповку.

Материал
Итак, нам понадобится:
1. Уголок со стенкой 5мм (а лучше сразу швеллер со стенкой потолще).
2. Толстостенная труба, которая будет задавать внешний диаметр. (В моем случае подходящей не нашлось, в варил маленькую секцию для увеличения диаметра).
3. Пуансон — оправка которой мы будем выдавливать форму, она задает внутренний диаметр.
Разница внутреннего диаметра трубы и наружного оправки должна обеспечить беспрепятственное прохождение металла необходимой толщины!
4. Для обжима — 2 болта м16 и 4 гайки. (В конечном счете мне понадобилось по 2 гайки на болт, но это будет зависеть от твердости болтов и гаек).
5. Для выштамповки — болт м14 и 2 гайки. (На мой объем работ хватило одной гайки, но под конец резьба у нее сошла, лучше в варить сразу 2).

Реализация
Из трубы делам 2 кольца, высота одного из них будет задавать максимальную глубину выштамповки. Лучше сделать с запасом и в последующем уменьшить глубину шайбой.

Берем два уголка и сверлим в них 3 отверстия. Центральное диаметром 14мм и крайние диаметром 16мм.
Расстояние между крайними отверстиями должно обеспечить беспрепятственное прохождение полоски металла необходимой ширины.
Конечно же соблюдаем соосность!

Точно измерив положение или используя оправку-калибр, как в моем случае, привариваем кольца у центрального отверстия.Они так же должны быть соосны!

Источник

Развальцовка медных трубок: суть процесса, виды инструмента, рекомендации

Трубопрокат из меди разного размера используется для создания инженерных коммуникаций, нагревательной и охладительной техники. При монтаже систем и ремонте оборудования практически всегда требуется соединять трубные элементы между собой или с другими конструктивными деталями.

Работы проводятся с помощью пайки или специальных накидных муфт. Для получения герметичного соединения нередко предварительно выполняется развальцовка медных трубок. Такую операцию еще называют вальцовкой.

Однако в профессиональной среде понятия имеют разное значение. Поэтому необходимо выяснить, что представляют собой эти два процесса и чем отличаются. Это позволит правильно выполнить дальнейшую работу.

Развальцовка и вальцовка для медных труб

Оба понятия представляют собой технологические операции, выполняемые с помощью разного оборудования. Хотя большинство обывателей под этими двумя процессами подразумевают проведение одних и тех же действий.

Вальцовка выполняется на специальном станке, в конструкции которого присутствуют рабочие валки. С их помощью осуществляется деформация листового или трубного проката. Поэтому вальцовка — это процесс, позволяющий изготовить из круглых труб продукцию с другим сечением.

При развальцовке медных труб используется инструмент без валков. Он позволяет выполнить деформацию только торцов трубопроката. Поэтому развальцовка — это операция по изменению внутреннего и наружного диаметра исключительно концов медной трубки под воздействием механической нагрузки.

То есть, вальцовка это инструмент. Развальцовка это технологическое действие. Вот что пишет Википедия.

В результате процесса торцы трубопроката принимают форму конуса. Концы трубок также развальцовываются в виде грибка или двойной воронкой. Последняя операция проводится за 2 приема: сначала на торце создается так называемый грибок, а потом он заминается конусом.

Чаще всего развальцовка выполняется, когда нужно надежно соединить две детали небольшого диаметра. Расширение торца позволяет надеть трубу на такое же изделие, патрубок оборудования или фитинг.

Благодаря этому пайку не придется выполнять встык при использовании фасонных деталей, которые нужно вставлять в соединяемые элементы. Поэтому не произойдет уменьшение внутреннего размера узла. Это позволяет сохранить на прежнем уровне пропускную способность системы.

Технология и этапы развальцовки

Трубопрокат из меди соединяется с помощью пайки или муфт. Используемый вариант влияет на особенности проведения развальцовки.

Перед пайкой торец трубы расширяется, пока в него не войдет другая деталь. Разница между внутренним диаметром трубки и размером сечения вставляемого элемента должна составлять 0,1-0,2 мм. Этот зазор заполняется припоем во время пайки. Поэтому образуется герметичное и прочное соединение.

При использовании фитинга перед расширением на кромке трубопроката создается фаска. Она должна иметь угол 45⁰. Фаска позволяет увеличить контактную площадь 2-х деталей. Это повышает надежность соединения.

Герметичность стыка также обеспечивает природная пластичность цветного металла. При затягивании муфты мягкая медь плотно обхватывает фитинг, что позволяет устранить все зазоры.

Процесс правильной и качественной развальцовки трубок из меди для кондиционеров, отопительных теплообменников и различных инженерных систем выполняется в следующей последовательности:

В конце операции проводится осмотр торца изделия на предмет наличия заусенцев. При их обнаружении они обязательно зачищаются. На развальцованном крае также не должны присутствовать трещины.

Кромки созданного раструба обязаны быть параллельны друг другу. При обнаружении таких дефектов необходимо расширенный торец обрезать и заново провести весь процесс.

Вальцовочный инструмент для медных труб

Трубопрокат из меди — это мягкая и эластичная продукция. Поэтому расширить трубку можно кустарным способом. Для этого прокат просто натягивается на болванку в виде конуса необходимого размера. Однако так очень трудно создать раструб, чтобы не нарушилась геометрия.

Часто стенки расширенного участка получаются с разной толщиной. У созданного раструба также нередко возникает перекос. Все такие дефекты появляются по причине неравномерного усилия, которое прилагает человек при развальцовке кустарным способом.

Аккуратный раструб правильной геометрической формы можно получить при использовании специального инструмента. Только он позволит выполнить качественную вальцовку для медных труб кондиционера или другой техники.

Экспандер

Инструмент представляет собой ручное устройство, работающее за счет физической силы. В конструкции экспандера присутствует два рычага и раздвижной расширитель в форме конуса. Вальцевание выполняется путем воздействия на ручки после того, как головка инструмента будет вставлена в трубу.

Экспандер позволяет быстро выполнить работу при минимальных трудозатратах. В комплект инструмента входит набор вальцовок, подбираемых под внутренний диаметр деталей. Однако они растягивают стенки проката неравномерно, что затрудняет получение качественного результата. Ведь более тонкие участки могут просто лопнуть.

Конусный

Этот вид инструмента состоит из двух частей. Одна из них матрица. Она представляет собой устройство в виде тисков с цилиндрическими отверстиями, каждое из которых в верхней части расширено под углом 45°.

Вторым элементом устройства является развальцовщик, состоящий из следующих деталей:

При воздействии физической силы на управляющий механизм силовой винт начинает вращаться. Происходит ввинчивание расширителя в трубу. Это приводит к размягчению металла. В итоге кромка изделия принимает коническую форму в соответствии с расширением отверстия в матрице.

Благодаря направляющим медная трубка и расширитель всегда находятся в одной оси. Их положение не меняется в течение процесса. Поэтому получается аккуратный раструб без перекосов и с ровными краями.

Механический

Это устройство имеет схожую конструкцию с конусным развальцовщиком. Отличие заключается в рабочем органе. В механическом развальцовщике вместо конусного расширителя используется набор вальцов.

Они равномерно раскатывают кромку проката. Поэтому удается выполнить развальцовку с одинаковой толщиной по всей площади созданного раструба.

С электроприводом

Этот самый дорогой вид инструмента. Он отличается высокой производительностью. По этой причине аккумуляторное устройство применяется монтажными компаниями при выполнении большого объема работ.

Рекомендации по применению вальцовки для медных трубок

Качественно выполненная развальцовка позволяет создать надежное и герметичное соединение. Это сделать можно только при наличии опыта. Поэтому рекомендуется перед основными монтажными работами потренироваться на отрезках трубопроката разного диаметра.

Для выполнения качественной развальцовки также придерживаться и других советов специалистов:

Внешнюю поверхность трубопроката рядом с торцом всегда нужно зачищать абразивной губкой независимо от используемого инструмента. Это позволит удалить мусор и пыль с изделия. Поэтому трубную деталь легче будет надежно зафиксировать в держателе.

Набор инструментов для развальцовки

При выполнении дома самостоятельно нужно сначала подготовить основной инструмент:

Процесс развальцовки необходимо выполнять поэтапно. При соблюдении всех нюансов и рекомендаций специалистов удастся создать на концах труб аккуратные раструбы с правильной геометрией. Поэтому соединения получатся герметичными и надежными.

Вывод и видео по теме

Качественную вальцовку на торцах медного трубопроката для систем отопления, кондиционирования, водопровода удастся выполнить только с помощью специального инструмента. При выборе приспособления, необходимо учесть, как часто он будет использоваться.

Для разовых работ в домашних условиях лучше взять инструмент в аренду или у друзей. Дорогое приспособление окупится только при выполнении масштабных монтажных работ. Независимо от вида развальцовщика приобретать его необходимо после проверки работоспособности.

Видеообзор вальцовок для медных труб

Видео позволит понять выбор инструмента и проведения развальцовки торцов медных трубок.

Развальцовка медных трубок своими руками

Видео поможет разобраться, как проходит самостоятельная вальцовка для медных труб кондиционера.

Источник

Развальцовка труб: тонкости технологии и основные инструменты

Специалистам часто приходится изменять как конфигурацию, так и другие геометрические параметры трубопроката для решения различных задач. Чаще всего для изменения формы и размеров трубного изделия используется такая технологическая операция, как развальцовка. Следует иметь в виду, что данная операция в корне отличается от той, которую называют вальцовкой, причем различия эти существенны.

Концы этих медных труб развальцованы: расширены до определенной формы и подготовлены для соединения

Развальцовка и вальцовка

Прежде всего, следует понимать, что развальцовка труб не может называться вальцовкой, так как суть у этих технологических операций совершенно разная.

Разновидности развальцовки трубок

Чтобы получить надежное и герметичное соединение двух труб, используют различные методы – пайку, применение накидных муфт и других фитинговых элементов и т.д. В некоторых из таких случаев (в частности, при пайке и использовании накидных муфт) концы трубных изделий необходимо расширить. Для выполнения этой процедуры и требуется развальцовщик.

Многие домашние мастера под развальцовкой подразумевают и другие технологические операции, целью которых также является пластическая деформация отдельного участка трубного изделия. Сюда можно отнести, например, завальцовку и гибку.

Таким образом, под вальцовкой и развальцовкой следует понимать совершенно разные технологические операции.

Развальцовка трубок в процессе установки кондиционера

Как развальцевать трубу

Задаваясь вопросом о том, как развальцевать трубу, следует иметь в виду, что подвергаться такой процедуре могут только изделия, изготовленные из достаточно пластичного материала. Сюда, в частности, можно отнести мягкие трубки из меди и алюминиевых сплавов, а также из отдельных марок нержавейки. Для выполнения такой технологической операции может быть использован как серийно изготовленный развальцовщик, так и самодельное устройство. Между тем развальцовка стальных труб большого диаметра или изделий, изготовленных из другого металла, должна выполняться с применением профессионального оборудования.

Приспособление для развальцовки труб

Как же развальцовывать трубы в домашних условиях? Развальцовке в таких ситуациях чаще всего подвергаются трубки из меди и других мягких металлов, но вне зависимости от материала изготовления изделий такая технологическая операция выполняется в следующей последовательности:

В том случае, если развальцовщик применяется для подготовки трубок к пайке, резьбовая разъемная муфта не используется.

Инструменты и приспособления

Для развальцовки трубок в зависимости от материала их изготовления могут быть использованы различные приспособления. Если необходим развальцовщик для обработки трубок из меди, то для этого вполне подойдет и самодельное устройство для развальцовки трубок.

В случае развальцовки медных трубок своими руками требуется не столько сила воздействия, сколько аккуратность. Формируемая при выполнении такой процедуры воронка на конце медной трубы должна быть без дефектов, перекосов и сколов.

Разновидности ручных приспособлений для развальцовки

Для выполнения развальцовки может использоваться и изготовленный своими руками инструмент. Перечислим приспособления, требующиеся в таких случаях чаще всего:

Чертеж самодельного приспособления для развальцовки трубок (нажмите для увеличения)

Ручное приспособление для развальцовки следует использовать максимально аккуратно, в противном случае у обрабатываемой трубы могут сформироваться стенки различной толщины.

Профессиональное приспособление для развальцовки – это устройство, оснащенное электрическим приводом. Рабочая головка такого устройства, выполненная в форме конуса, прокатывается по внутренней поверхности трубы, пока изделие не приобретет требуемую форму и не достигнет заданных геометрических параметров.

При использовании таких устройств для развальцовки удается добиться более высокой равномерности толщины стенок и симметричности геометрических параметров трубных изделий.

Источник

Обзор технологии и оборудования для развальцовки труб

Развальцовка труб — это процесс по изменению конфигурации края трубы для придания полому изделию требуемой формы по расширению или сужению диаметра.

Развальцовка — это процесс по частичному изменению конфигурации края трубы для придания полому изделию требуемой формы по расширению или сужению диаметра путем заданной деформации металла.

Сферы применения

Применение на практике развальцовки труб имеет несколько специфичное положение. Это связано с тем, что сам метод соединения труб с помощью развальцовки довольно старый технологический прием, который с развитием промышленности был в основном заменен другими типами соединений. А вот ряд конкретных сфер применения развальцовки так и не нашли должной технологической замены и используются в своем неизменном виде до сих пор. Для примера приведем наиболее характерные и часто встречающиеся сферы применения развальцовки, а именно:

Особенности технологии

Но основные три типа развальцовки являются наиболее распространенными и применяются как в автомобилестроения, так и при монтаже различного энергетического оборудования. К ним относится:

Развальцовка труб является достаточно непростой в технологическом плане операцией и требует тщательной подготовки. Поэтому для получения качественного соединения с помощью развальцовки необходимо выполнять и соблюдать следующие условия:

Технология развальцовки трубок

Технологию развальцовки трубок можно привести на примере работы ручного инструмента для развальцовки, состоящего из основания с раззенкованными отверстиями на основные типоразмеры труб и соответствующего им набора насадок.

Перед началом работ трубку необходимо ровно обрезать, так, чтобы срез был строго перпендикулярным центральной оси. Рекомендуется использовать специально приспособленные для этого труборезы. После этого отрезанный край трубы обрабатываем напильником или срезаем фаску с помощью риммера и тем самым удаляем все заусенцы с внутренней и внешней части торца.

Далее, в отверстие основания строго по диаметру вставляется трубка и зажимается прочной металлической рамкой так, чтобы край трубки немного выступал над плоскостью уровня основания.

Берем соответствующую отверстию насадку, представляющую с одной стороны стальной цилиндрический предмет с поверхностью конусообразной формы и приспособлением для прижимного винта на другой стороне. В зависимости от вида будущего соединения насадка для развальцовки может иметь различную форму, поэтому подбираем поверхность необходимой конфигурации.

Установив нужную нам насадку, начинаем постепенно закручивать винт центрирующего стержня, давя поверхностью насадки на трубку, постепенно прижимая ее к краям отверстия в основании. По завершении операции винт стержня раскручивается, основание разбираем и развальцованная трубка свободно достается из приспособления.

Самое главное, не забывать одевать гайку штуцера на трубку заранее, в противном случае вам придется повторить все операции в той же последовательности еще один раз.

Совет: как и при любой обработке металлических изделий, рекомендуется место развальцовки заранее смазать небольшим количеством машинного масла.

Применяемое оборудование

Следующей категорией ручного инструмента для развальцовки служат различные наборы, в комплект которых, как правило, входят:

Нередко такие наборы комплектуют ручными роликовыми, предназначенными для резки алюминиевых, латунных, медных, стальных и металлопластиковых труб с диаметром от 3 до 29 мм включительно.

Стоит отметить, что по многочисленным отзывам на форумах в интернете пользователи обращают внимание на прямую зависимость качества и надежности в работе таких инструментов от стоимости наборов. Как правило, дешевый станок для развальцовки трубок быстро ломается и не рекомендуется для использования при больших объемах работ.

Следующей категорией приспособлений являются различные виды станков для развальцовки трубок. Они отличаются более надежными и качественными узлами, высокой стоимостью и предназначаются для профессионального применения.

На станках развальцовку труб производят с помощью электрического, гидравлического или пневматического привода с применением контроллеров крутящего момента для полной автоматизации рабочих процессов.

Специфика развальцовки стали и алюминия.

При неуверенности в достаточной пластичности материала стальных или алюминиевых трубок их рекомендуется предварительно перед развальцовкой нагревать соответственно для стали до 500-600⁰ C, а для алюминия до 200-300⁰ C.

Как выполнить развальцовку трубок

Вам необходимо поменять стальную или медную трубку в вашем автомобиле, а специализированный инструмент для развальцовки отсутствует, причем идея найти его или купить связана с определенными трудностями. Вот тут и пригодиться совет, как развальцевать трубку своими руками.

Совет. Если «развальцованное» соединение подтекает, то для устранения течи можно подложить тонкую свинцовую шайбу между трубкой и штуцером.

Если вы знаете свой способ развальцовки или у вас есть особый опыт в этом деле, поделитесь им в блоке комментариев.

Источник

Развальцовка труб: тонкости технологии и основные инструменты

Специалистам часто приходится изменять как конфигурацию, так и другие геометрические параметры трубопроката для решения различных задач. Чаще всего для изменения формы и размеров трубного изделия используется такая технологическая операция, как развальцовка. Следует иметь в виду, что данная операция в корне отличается от той, которую называют вальцовкой, причем различия эти существенны.

Концы этих медных труб развальцованы: расширены до определенной формы и подготовлены для соединения

Сферы применения

Применение на практике развальцовки труб имеет несколько специфичное положение.

Это связано с тем, что сам метод соединения труб с помощью развальцовки довольно старый технологический прием, который с развитием промышленности был в основном заменен другими типами соединений. А вот ряд конкретных сфер применения развальцовки так и не нашли должной технологической замены и используются в своем неизменном виде до сих пор. Для примера приведем наиболее характерные и часто встречающиеся сферы применения развальцовки, а именно:

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Особенности технологии

В современном автомобилестроении существует восемь видов развальцовки медных, латунных, алюминиевых и стальных трубок. Их применяют для создания разъемных соединений различных гидравлических и топливных систем в современных автомобилях. Большинство видов этих развальцовок производится промышленным способом на специальных станках в заводских условиях.

Три типа развальцовки

Но основные три типа развальцовки являются наиболее распространенными и применяются как в автомобилестроения, так и при монтаже различного энергетического оборудования. К ним относится:

Развальцовка труб является достаточно непростой в технологическом плане операцией и требует тщательной подготовки. Поэтому для получения качественного соединения с помощью развальцовки необходимо выполнять и соблюдать следующие условия:

Способ крепления труб в трубных решетках развальцовкой

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке теплообменных аппаратов. Для крепления труб в трубных решетках создают заданные контактные напряжения между трубой и поверхностью отверстия в трубной решетке. Используют вальцовку, содержащую конические ролики, привод и веретено. Ось вращения роликов смещена на угол относительно оси вращения веретена, имеющего коническую рабочую часть. Привод вращения веретена оснащен устройством для прекращения процесса развальцовки при достижении заданной величины крутящего момента на ведущем конце веретена. Поверхность отверстия в решетке выполнена гладкой или с микроканавками, или с одной радиальной канавкой, или с двумя радиальными канавками. Заданную величину крутящего момента, при которой прекращают вращение веретена, определяют из приведенного соотношения с учетом параметров контрольного соединения трубы и трубной решетки, конструкция и материал которого аналогичны получаемому соединению. В результате обеспечивается повышение срока службы теплообменных аппаратов. 2 ил.

Изобретение относится к технологии сборки теплообменных аппаратов и может быть использовано при закреплении концов труб в отверстиях трубных решеток (досок) с помощью вальцовок с коническими веретеном и роликами, ось вращения которых повернута на некоторый угол γ относительно оси вращения веретена.

Известен способ сборки по а.с. 950468, кл. В21D 39/06, заключающийся в том, что вследствие поворота веретена в трубе развивается давление, а контроль рабочих параметров, преимущественно силовых и линейных, с целью повышения прочности и плотности производят последовательно при упругой деформации трубы в момент соприкосновения наружной поверхности трубы с поверхностью отверстия решетки и при упругой деформации трубной решетки.

Недостаток этого изобретения заключается в том, что, как следует из описания, в его основе лежит представление о закреплении трубы как о процессе, где ее наружная поверхность постепенно и равномерно приближается к поверхности отверстия трубной решетки. Однако, как следует из [1], первое соприкосновение рассматриваемых поверхностей происходит в 3-х точках при 3-роликовой вальцовке или в 5-ти точках при 5-роликовой вальцовке (фиг.1). Здесь rв — радиус сечения веретена; d — диаметр веретена. После этого прижатие осуществляется скачкообразно по мере создания усилия, обеспечивающего интенсивность напряженности в стенке участка трубы, равную или превышающую предел текучести материала трубы, с образованием профиля в виде многогранника с постоянно увеличивающимся числом сторон и со скачкообразным изменением числа точек контакта — вершин многогранника. На таких участках сближение может происходить с разными скоростями, зависящими от свойств материала трубы.

Таким образом, в некоторых точках контакт сопрягаемых поверхностей трубы и отверстия силовой фактор (контактное напряжение и относительная деформация стенки) могут быть достаточно высокими уже на ранней стадии процесса закрепления. При этом прочность узла крепления может соответствовать предъявляемым требованиям, но из-за наличия зазоров в зонах между вершинами многогранника узел будет негерметичным.

Кроме того, в известном изобретении отмечается, что в процессе закрепления должен производиться последовательный контроль рабочих линейных параметров. Единственным реальным методом контроля линейных параметров в процессе вальцевания является контроль за осевым перемещением веретена. Однако, как выше показано, смещение веретена на ту или иную величину свидетельствует, что ролики раздвинулись до определенного диаметра, но при этом наружные поверхности трубы, отверстия и решетки соприкасаются в некоторых точках, а для увеличения поверхности контакта в действительности требуются более высокие значения крутящего момента.

Таким образом, изобретение по а.с. 950468 не позволяет полностью решить поставленные задачи.

Известно еще одно изобретение, способ крепления труб в трубных решетках по а.с. SU 1754288 А1, кл. В21D 39/06, заключающееся в том, что при закреплении труб давление раздачи создают переменным, уменьшая от максимального в центральной зоне до минимального на краю решетки в пределах 0,8Pmax≤Рi≤Рmax.

Недостаток этого изобретения состоит в том, что здесь давление (напряжение) между сопрягаемыми поверхностями оценивается по диаметральной и радиальной деформациям отверстия и трубы в предположении равномерного прижатия последней.

В реальности контакт трубы и поверхности отверстия осуществляется за счет непрерывных сгибов-разгибов отдельных участков трубы, а увеличение диаметра происходит из-за возрастания длин этих участков, близлежащих к зонам контакта с роликами, где интенсивность напряженности равна или превышает предел текучести материала трубы. Поэтому здесь воздействие трубы на отверстие нельзя рассчитывать традиционными способами.

Такой подход, как показали теоретические и экспериментальные исследования [1], в момент остановки веретена и при обеспечении требуемых прочности и герметичности узла крепления позволяют оценивать контактное напряжение между трубой и стенкой отверстия величинами σк=40…125 МПа. Причем большее значение получено для весьма жестких труб из стали 08Х14МФ. Указанные величины контактных напряжений далеки от значений, которые могли бы привести к пластической деформации трубной решетки и нарушить ее плоскостность.

Кроме того, из-за различия механических свойств материалов труб, принадлежащих даже одной партии, трудно обеспечить предлагаемое соотношение давлений в разных зонах трубной решетки.

Существуют также рекомендации Юзика С.И. [2], НИТЛ С. — Петербургского ГМТУ [3], (Италия) и др., где качество закрепления труб в трубных решетках предлагается оценивать по раздаче (относительной раздаче, степени развальцовки…) труб. Предлагаются соответствующие формулы. При этом не учитываются осевые деформации вальцуемых участков труб и особенность их прижатия к стенке отверстия после первого касания, описанные выше. Перед началом вальцевания концов труб по некоторым методам необходимо точно знать фактические размеры отверстия и размещенной в нем трубы. Однако при большом количестве подобных узлов заранее рассчитать перед сборкой теплообменного аппарата размещение конкретной трубы в конкретном отверстии невозможно, а измерения фактических размеров отверстия и трубы в уже собранном узле крепления часто весьма затруднительны, особенно в случае U-образного аппарата.

Поэтому отмеченные способы также не всегда обеспечивают заданные параметры закрепления труб.

Кроме того, во всех выше рассмотренных изобретениях не дается критерия по оценке работоспособности рабочих органов вальцовки. В действительности могут потребоваться такие усилия (обычно это бывает для малых диаметров труб), что рабочие органы рассматриваемого инструмента будут ломаться и тогда вообще невозможно говорить о качестве закрепления.

где di — внутренний диаметр трубы до развальцовки; Δ — среднее значение диаметрального зазора между отверстием в трубной доске и наружным диаметром dв трубы; β=dв/di — коэффициент толстостенности трубы; В — среднее значение степени развальцовки, значения которого приводятся в ОСТ 26-02-1015-85 в форме таблицы для конкретных узлов крепления и геометрических параметров труб.

Недостаток этого способа закрепления труб заключается в том, что при рекомендации крутящих моментов, по достижению которых завершается процесс раздачи трубы, не учитываются параметры вальцовки, а именно: контактное напряжение между роликами и веретеном, угол поворота осей роликов относительно оси веретена, число роликов, конусность роликов и веретена. Нет критерия о работоспособности вальцовки.

Кроме того, во время расчета по формуле (1) среднего диаметра вальцуемого участка коэффициент В дан для ограниченного выбора вариантов труб. В этом случае в процессе закрепления внутренние диаметры всех вальцуемых труб должны попадать в область значений, для которых коэффициент B может удовлетворять неравенству:

где Bimin=0,01…0,09 (По данным ОСТ 26-02-1015-82 Вi=0,09…0,55). Поскольку коэффициент В не учитывает трубы всех возможных диаметров и толщин, то при параметрах, не соответствующих табличным, по формуле (2) трудно рассчитать величину dik.

Указанные недостатки устранены в предлагаемом изобретении. Изобретение направлено на решение задачи по повышению прочности и герметичности узла крепления теплообменных труб в трубных решетках (досках) с обеспечением работы вальцовки.

Технический результат, который обеспечивается в результате решения поставленной задачи, — повышение срока службы теплообменных аппаратов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе крепления труб в трубных решетках развальцовкой, включающем создание заданных контактных напряжений между трубой и поверхностью отверстия в трубной решетке посредством вальцовки, содержащей конические ролики, привод и веретено, которому сообщают вращение от привода с обеспечением создания контактных напряжений между веретеном и роликами от радиальных усилий, действующих на ролики, ось вращения которых смещена на угол относительно оси вращения веретена, выполненного с конической рабочей частью, для сообщения вращения веретену используют привод, оснащенный устройством для прекращения процесса развальцовки при достижении заданной величины крутящего момента на ведущем конце веретена, и создают контактные напряжения между трубой и поверхностью отверстия в трубной решетке, в соответствии с изобретением создают контактные напряжения между трубой и поверхностью отверстия в трубной решетке, выполненной гладкой или с микроканавками, или с одной радиальной канавкой, или с двумя радиальными канавками, а заданную величину крутящего момента (Mкр), при которой прекращают вращение веретена, определяют с учетом параметров контрольного соединения трубы и трубной решетки, конструкция и материал деталей которого аналогичны получаемому соединению, из следующего соотношения:

где s — толщина стенки трубы;

lкрт — длина контакта трубы с отверстием в трубной решетке;

rрс — средний радиус сечения ролика;

αв — угол конусности рабочей части веретена;

kσ — коэффициент отношения условного предела текучести материала трубы в соединении к условному пределу текучести материала трубы в контрольном соединении трубы и трубной решетки;

σк — заданное контактное напряжение между трубой и поверхностью отверстия;

γ — угол смещения оси вращения веретена,

где Мкр0 — крутящий момент в контрольном соединении;

γ0 — угол смещения оси вращения веретена в контрольном соединении;

s0 — толщина стенки трубы в контрольном соединении;

lкрт0 — длина контакта трубы с отверстием в трубной решетке в контрольном соединении;

z0 — число роликов в контрольном соединении;

rpc0 — средний радиус сечения ролика в контрольном соединении;

αв0 — угол конусности рабочей части веретена в контрольном соединении,

величину контактных напряжений между роликами и веретеном при вальцовке (σкрв) определяют из соотношения:

где Frci — радиальное усилие, действующее на ролик, величину которого определяют из соотношения:

rвс — средний радиус сечения веретена;

lкрв — длина контакта ролика и веретена,

а степень развальцовки (В) определяют из соотношения:

где В0 — степень развальцовки для контрольных соединений, при этом для отверстий в трубной решетке с двумя радиальными канавками В0=0,39, для отверстий в трубной решетке с одной радиальной канавкой или с микроканавками В0=0,31, для отверстий в трубной решетке с гладкой сопрягаемой поверхностью В0=0,09;

d — наружный диаметр трубы.

Расчеты по приведенной зависимости включают с допустимой точностью все табличные значения коэффициента В, указанные в JCN 26-02-1015-85, с учетом разных труб и конструкций узлов крепления.

Заявленные зависимости определены по результатам теоретических и экспериментальных исследований [1]. Правомерность их подтверждена при изготовлении на ОАО «Машиностроительный различных изделий, например подогревателей высокого давления для АЭС «Куданкулам».

Проведенный заявителем анализ уровня техники по доступным источникам не выявил сведений об аналогах, характеризующихся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Выявление наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных признаков по отношению к указанному ранее техническому результату об использовании отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию охраноспособности «новизна».

Проведенный заявителем дополнительный поиск по доступным источникам информации не выявил известных решений, существенные признаки которых совпадали бы с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Это подтверждает, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию охраноспособности «изобретательский уровень».

Отсутствие препятствий технического, технологического или иного характера для промышленного осуществления изобретения обеспечивает его соответствие критерию охраноспособности «промышленная применимость».

Сущность изобретения следует из приводимого ниже анализа и чертежей, на которых представлены:

— на фиг.1 — профиль трубы при первом его касании поверхности отверстия;

— на фиг.2 — роликовая вальцовка.

На фиг.1 показано, что три ролика 1 под действием веретена 2, раздвигающего их в радиальном направлении, прижимают трубу 3 к поверхности отверстия решетки трубной 4. При первом касании в данном случае профиль трубы имеет треугольнообразную форму. Если будет 5 роликов, то профиль будет иметь форму, близкую пятиугольнику.

Вальцовка, показанная на фиг.2, содержит: 1- конические ролики; 2 — корпус; 3 — веретено; 4 — обойму; 5 — упорный подшипник; 6 — квадрат веретена. Перед началом работы ролики выдвигают от торца обоймы на некоторое расстояние L. Это обеспечивается вывинчиванием корпуса 2 из упора. После этого упор закрепляется либо контргайкой, либо винтом. Поверхность отверстия, а также участок внутренней и вся наружная поверхности труб очищаются от загрязнений. Трубы размещаются в трубных досках. Вальцовка вводится в трубу до упора торца обоймы в зеркало трубной доски. После присоединения квадрата веретена к валу привода и его включения веретено начинает вращаться. Поскольку оси роликов повернуты на угол γ относительно оси веретена, то в случае его вращения по направлению движения часовой стрелки из-за трения о веретено происходит вращение роликов. При этом первое затягивается в трубу (Во время обратного вращения оно выдвигается наружу). Тем самым вследствие клинового эффекта труба деформируется в радиальном направлении.

В качестве привода веретена такого инструмента обычно используется либо электрическая, либо пневматическая вальцовочные машины, автоматически останавливающиеся при достижении заданного крутящего момента Мкр.

Суть заявленного способа следует из подробного рассмотрения процесса вальцевания на примере работы роликовой вальцовки, конструкция которой приведена на фиг.2.

Ролики, размещаемые в прорезях корпуса, повернутых на угол γ относительно оси веретена, в процессе вращения последнего от специального привода из-за трения совершают вращательные движения относительно своей оси и затягивают, тем самым, в трубу веретено с осевым усилием, равным Fос=zF1sinγ, где z — число роликов;

F1 — сила, направленная нормально к поверхности ролика.

Если рассматривать элементарный участок зоны контакта ролика и веретена, то dF1=dM/(zrpi) и осевая сила на веретено равна

где rpi — текущее значение радиуса ролика; dM — элементарный крутящий момент, действующий на рассматриваемом участке роликов.

Поскольку веретено имеет конусность с углом αв, то при его втягивании возникает эффект клина, приводящий к значительным радиальным усилиям, действующим на элементарном участке ролика

Пренебрежем прогибом ролика и будем считать, что усилие передается по всей его рабочей длине, то осевая сила на веретено равна Foc=Мкр(rрс)-1*sinγ, а радиальное усилие на один ролик или ролика на трубу

где rрс — средний радиус сечения ролика.

Для оценки контактных давлений между роликом и веретеном воспользуемся методикой, применяемой для расчета подшипников, и, полагая, что ролик контактирует с веретеном на длине lкрв, запишем выражения для максимального напряжения

где b=3,34*10-3(Frci/Σρlкрв)0,5; Σρ=r-l p+r-1 в; rв — радиус веретена в точке касания середины ролика.

После подстановки коэффициентов получим для контактного напряжения между роликом и веретеном

При размерности Frci в [Н], геометрических параметров в [мм] размерность контактных напряжений получается в [МПа], а величина их не должна превышать предела прочности материала веретена или ролика.

Когда труба плотно прижата к поверхности отверстия, то усилие от нее передается и стенке отверстия. При этом имеет место и молекулярный контакт, в связи с чем можно предположить, что напряжения в подобных сопряжениях распространяются как в единой детали. В теории резания применяется формула, характеризующая распределение радиальных нормальных напряжений в контактирующих деталях,

где φ, r — полярные координаты; Fy — удельное по длине контакта усилие.

Рассматривая только случай максимальных напряжений, из этой формулы получим σr=-2Fy/(πr). Откуда выражение, характеризующее напряжение контакта между роликом и трубой, учитывая, что Fy=Frci/lкрв, может быть записано в форме

Здесь l’крв — фактическая длина контакта прижимаемой трубы со стенкой отверстия, т.е. l’крв=lкрв-bк, где bк — суммарная ширина радиальных канавок в стенке отверстия.

Подставив в эту формулу вместо r толщину стенки трубы s, определим значение контактного напряжения между трубой и поверхностью отверстия, возникающее при вальцевании с крутящим моментом Мкр.

Таким образом, зная контактное напряжение в контрольном соединении, составные части которого выполнены из того же материала, и где проведены все необходимые проверки: по усилию сдвига труб, герметичности, по способности выдерживать термоциклические и вибрационные нагрузки, — можно, используя приведенные формулы, рассчитать требуемое значение максимального крутящего момента для конкретного узла, при котором будет останавливаться выходной вал вальцовочной установки. Однако, рассчитывая потребный крутящий момент, нужно полученное из уравнения (7) выражение умножить на коэффициент kσ=σm/σm0. Это обусловлено тем, что применяемые трубы, даже изготовленные из одной марки материала, из-за термической или другой обработки могут иметь иной, нежели в контрольном соединении, условный предел текучести. В связи с тем, что процесс вальцевания состоит из множества процессов сгиба-разгиба, то указанный предел будет влиять и на величину задаваемого контактного напряжения.

Однако при этом вальцовочная установка, имеющая специальное устройство для считывания параметров задания и остановки вращения выходного вала по их достижению, должна иметь правильную тарировку.

1. Кондратенко Л.А. Колебания и методы управления скоростью движения технологических объектов. МГОУ. 2005. стр.453.

2. Юзик С.И. Развальцовка труб в судовых теплообменных аппаратах. Судостроение. Л., 1978. 144 с.

3. Каталог. Инструмент для изготовления и ремонта теплообменного оборудования. НИТЛ 2007. Санкт-Петербургский государственный морской технический университет.

Способ крепления труб в трубных решетках развальцовкой, включающий создание заданных контактных напряжений между трубой и поверхностью отверстия в трубной решетке посредством вальцовки, содержащей конические ролики, привод и веретено, которому сообщают вращение от привода с обеспечением создания контактных напряжений между веретеном и роликами от радиальных усилий, действующих на ролики, ось вращения которых смещена на угол относительно оси вращения веретена, выполненного с конической рабочей частью, для сообщения вращения веретену используют привод, оснащенный устройством для прекращения процесса развальцовки при достижении заданной величины крутящего момента на ведущем конце веретена, и создают контактные напряжения между трубой и поверхностью отверстия в трубной решетке, отличающийся тем, что создают контактные напряжения между трубой и поверхностью отверстия в трубной решетке, выполненной гладкой или с микроканавками, или с одной радиальной канавкой, или с двумя радиальными канавками, а заданную величину крутящего момента (Mкр), при которой прекращают вращение веретена, определяют с учетом параметров контрольного соединения трубы и трубной решетки, конструкция и материал деталей которого аналогичны получаемому соединению, из следующего соотношения: Mкр=(πslкртzrрсtgαв)kσσк/4sinγ, где s — толщина стенки трубы; lкрт — длина контакта трубы с отверстием в трубной решетке; z — число роликов; rрс — средний радиус сечения ролика; αв — угол конусности рабочей части веретена; kσ — коэффициент отношения условного предела текучести материала трубы в соединении к условному пределу текучести материала трубы в контрольном соединении трубы и трубной решетки; σк — заданное контактное напряжение между трубой и поверхностью отверстия; γ — угол смещения оси вращения веретена, σк=4Мкр0sinγ0/(πs0lкрт0z0rрс0tgαв0), где Мкр0 — крутящий момент в контрольном соединении; γ0 — угол смещения оси вращения веретена в контрольном соединении; s0 — толщина стенки трубы в контрольном соединении; lкрт0 — длина контакта трубы с отверстием в трубной решетке в контрольном соединении; z0 — число роликов в контрольном соединении; rpc0 — средний радиус сечения ролика в контрольном соединении; αв0 — угол конусности рабочей части веретена в контрольном соединении, величину контактных напряжений между роликами и веретеном при вальцовке (σкрв) определяют из соотношения: σкрв=190,7[Frci(rвс+rpc)/(lкрвrвсrpc)]1/2, где Frci — радиальное усилие, действующее на ролик, величину которого определяют из соотношения: Frci=Мкрsinγ/(zrрсtgαв), rвс — средний радиус сечения веретена; lкрв — длина контакта ролика и веретена, а степень развальцовки (В) определяют из соотношения: В=B0+0,0293(d-16)+(s-1,5)d-0,92, где В0 — степень развальцовки для контрольных соединений, при этом для отверстий в трубной решетке с двумя радиальными канавками В0=0,39, для отверстий в трубной решетке с одной радиальной канавкой или с микроканавками В0=0,31, для отверстий в трубной решетке с гладкой сопрягаемой поверхностью В0=0,09; d — наружный диаметр трубы.

Технология развальцовки трубок

Технология развальцовки трубок

Технологию развальцовки трубок можно привести на примере работы ручного инструмента для развальцовки, состоящего из основания с раззенкованными отверстиями на основные типоразмеры труб и соответствующего им набора насадок.

Перед началом работ трубку необходимо ровно обрезать, так, чтобы срез был строго перпендикулярным центральной оси. Рекомендуется использовать специально приспособленные для этого труборезы. После этого отрезанный край трубы обрабатываем напильником или срезаем фаску с помощью риммера и тем самым удаляем все заусенцы с внутренней и внешней части торца.

Далее, в отверстие основания строго по диаметру вставляется трубка и зажимается прочной металлической рамкой так, чтобы край трубки немного выступал над плоскостью уровня основания.

Берем соответствующую отверстию насадку, представляющую с одной стороны стальной цилиндрический предмет с поверхностью конусообразной формы и приспособлением для прижимного винта на другой стороне. В зависимости от вида будущего соединения насадка для развальцовки может иметь различную форму, поэтому подбираем поверхность необходимой конфигурации.

Установив нужную нам насадку, начинаем постепенно закручивать винт центрирующего стержня, давя поверхностью насадки на трубку, постепенно прижимая ее к краям отверстия в основании. По завершении операции винт стержня раскручивается, основание разбираем и развальцованная трубка свободно достается из приспособления.

Самое главное, не забывать одевать гайку штуцера на трубку заранее, в противном случае вам придется повторить все операции в той же последовательности еще один раз.

Совет: как и при любой обработке металлических изделий, рекомендуется место развальцовки заранее смазать небольшим количеством машинного масла.

Применяемое оборудование

Экспандер — это самое простое и незамысловатое приспособление для развальцовки трубок небольшого диаметра, которое представляет собой

устройство со сменными насадками, позволяющее развальцовывать трубки за одну простую операцию. Правда, особого качества от экспандера ожидать не надо, да и для работы с ним необходима определенная сноровка.
Следующей категорией ручного инструмента для развальцовки служат различные наборы, в комплект которых, как правило, входят:

Нередко такие наборы комплектуют ручными роликовыми, предназначенными для резки алюминиевых, латунных, медных, стальных и металлопластиковых труб с диаметром от 3 до 29 мм включительно.

Стоит отметить, что по многочисленным отзывам на форумах в интернете пользователи обращают внимание на прямую зависимость качества и надежности в работе таких инструментов от стоимости наборов. Как правило, дешевый станок для развальцовки трубок быстро ломается и не рекомендуется для использования при больших объемах работ.

Следующей категорией приспособлений являются различные виды станков для развальцовки трубок. Они отличаются более надежными и качественными узлами, высокой стоимостью и предназначаются для профессионального применения.

На станках развальцовку труб производят с помощью электрического, гидравлического или пневматического привода с применением контроллеров крутящего момента для полной автоматизации рабочих процессов.

Конструкция

1 – передняя камера; 2 – задняя камера; 3 – внешний фланец головки; 4 – крышка головки; 5 – входной/ выходной патрубок головки; 6 – стационарная трубная доска; 7 – трубы; 8 – кожух; 9 – крышка кожуха; 10 – фланец кожуха со стороны стационарной головки; 11 – фланец кожуха с разборной стороны – или плавающей головки, или трубной доски; 12 – входной/ выходной патрубок кожуха; 13 – фланец крышки кожуха; 14 – компенсатор напряжений; 15 – плавающая трубная доска; 16 – крышка плавающей головки; 17 – фланец крышки плавающей головки; 18 – отдельный кольцевой фланец задней плавающей головки; 19 – отдельный кольцой фланец задней головки; 20 – направляющий поддерживающий фланец; 21 – крышка задней головки; 22 – трубчатая задняя головка (смесительная камера); 23 – сальники; 24 – уплотнение; 25 – фланец задней крышки; 26 – болты; 27 – соединительные тяги и распорки; 28 – поддерживающие перегородки; 29 – пластины растекания; 30 – продольная перегородка; 31 – перегородка-ребро или разделительная пластина в головке; 32 – штуцер смотровой; 33 – штуцер дренажный; 34 – штуцер для измерительных приборов; 35 – крепежные стойки; 36 – рымболт для монтажных работ;

Специфика развальцовки стали и алюминия.

При развальцовке стальных или алюминиевых трубок, в отличие от медных и латунных труб, операцию раскатки необходимо проводить медленно, производя постоянный контроль за состоянием поверхности, так как при приложении чрезмерного давления можно получить разрывы при растяжении металла. Это связано с тем, что стальные и алюминиевые трубки обладают меньшей пластичностью, поэтому при формировании грибка или конуса могут образоваться многочисленные микротрещины.
При неуверенности в достаточной пластичности материала стальных или алюминиевых трубок их рекомендуется предварительно перед развальцовкой нагревать соответственно для стали до 500-600⁰ C, а для алюминия до 200-300⁰ C.

Как выполнить развальцовку трубок

Вам необходимо поменять стальную или медную трубку в вашем автомобиле, а специализированный инструмент для развальцовки отсутствует, причем идея найти его или купить связана с определенными трудностями. Вот тут и пригодиться совет, как развальцевать трубку своими руками.

Совет. Если «развальцованное» соединение подтекает, то для устранения течи можно подложить тонкую свинцовую шайбу между трубкой и штуцером.

Если вы знаете свой способ развальцовки или у вас есть особый опыт в этом деле, поделитесь им в блоке комментариев.

Источник