Машини за обработка на тръби

МашиниСп. Инженеринг ревю - брой 9/2016 • 13.01.2017

Машини за обработка на тръби
Машини за обработка на тръби

При обработката на тръби се използват два основни вида машини – за рязане и за огъване.

Факторите, от които зависи изборът на определена технология за рязане на тръби, са много, като водещи сред тях са: материалът, от който са изработени тръбите, дебелината на стените им, правоъгълността на ръбовете, както и изискванията за тяхната подготовка и за извършване на вторични процедури на обработка.

Други важни съображения, които трябва да се отчетат, са количеството на произвежданата продукция, ефективността на процеса на рязане, режийните разходи и специалните изисквания във връзка с материала, от който са изработени тръбите.

Благодарение на технологичните постижения в последните години автоматизацията на процесите на огъване на тръби стана възможна. Ръчно управляемите машини са по-прости и са приложими в някои случаи, но по-комплексните задачи, свързани с огъване на тръби, изискват по-усъвършенствано оборудване.

Машините за огъване на тръби могат да бъдат класифицирани в три категории: специализирани огъващи машини; огъващи машини с цифрово-програмно управление (ЦПУ) и автоматизирани производствени клетки.

Машини за рязане на тръби
Абразивното рязане е основен ръчен метод за отрязване на тръби с определена дължина според изискванията на клиента. Всяка машина за абразивно рязане (циркуляр) има специални дискове, работещи на сухо или с вода, които правят прорези в тръбите.

Възможностите за настройка за различни размери на прорезите зависят от конкретния циркуляр, като някои машини за абразивно рязане могат да режат тръби с външен диаметър 10 cm.

Този масово прилаган метод е удобен при ръчно зареждане на тръбите и при малки количества за обработка, когато изискванията към качеството на изрязания ръб не са особено високи.

Макар че тези металорежещи машини са лесни за ползване и изискват много малко време за настройка, те не могат да гарантират ръб с квадратно сечение и малки толеранси.

Недостатък на метода е ниската ефективност при рязане на тръби с дебели стени и получаването на зона на топлинно въздействие, което може да повлияе на последващата обработка. Въпреки че абразивното рязане е евтина и бърза технология, при нея се образуват чеплъци и мустаци, които се налага да бъдат отстранени впоследствие.

Рязането с банциг е напълно автоматизиран процес, често използван за отрязване на големи количества пръти и тръби. Ножът на тези машини представлява непрекъсната метална лента с най-различни конфигурации на зъбците, която се върти около две колела.

В зависимост от конструкцията на банцига, режещата лента може да подхожда към метала хоризонтално или вертикално, като всяка конфигурация си има предимства по отношение на определени продукти и приложения. Рязането с банциг е подходящ метод за изрязване на различни форми, като квадрати, правоъгълници, L-образни профили или канали.

Повечето такива машини са автоматизирани, а някои дори са с ЦПУ. Въпреки многото предимства на рязането с банциг, то не е ефективен процес за рязане на тънкостенни тръби. Нещо повече, при рязането с банциг също се образуват чеплъци и мустаци и не могат да се постигнат малки толеранси.

Високоточното студено рязане е подходящо за тръби с малки диаметри или тънки стени, изискващи ниски стойности на толеранс. Машините за студено рязане работят с режещ диск и охлаждаща течност, която се впръсква по време на рязането.

Машинните инструменти за студено рязане могат да обработват кръгли тръби с диаметър до 9 cm и кръгли пръти с диаметър до 5 cm, но са най-ефективни за детайли с външен диаметър до 4,5 cm. Стоманеният диск на циркуляра е фиксиран и при рязане образуването на мустаци е сведено до минимум.

Този автоматизиран метод е подходящ за рязане на снопове от тръби при толеранс по отношение на дължината ±0,01 cm. Тъй като тук процесът на рязане е студен, не се създава зона на топлинно въздействие, което го прави подходящ за продукти, изискващи последваща обработка.

Въпреки големите капиталови разходи за система за лазерно рязане, тя предоставя редица предимства и възможности. Тя се управлява лесно чрез ЦПУ и позволява на оператора да реже тръбата, да почиства чеплъците и мустаците, да проверява и дори да опакова материала, докато лазерът работи непрекъснато.

Лазерите концентрират огромно количество топлинна енергия на много малки площи и създават много тънки прорези при малък толеранс и минимална зона на топлинно въздействие. Те изрязват детайли с минимални отклонения, и то от по-твърди материали, като сплави на неръждаема стомана, никелови сплави и титан.

Вътрешната страна на тръбата обаче трябва да бъде покрита с течност срещу пръски. Лазерът е най-добър като инструмент за контурно изрязване, като той може да бъде програмиран за извършването на различни операции като правене на малки дупки (с диаметри, по-малки от дебелината на стената на тръбата), гравиране и изрязване на труднодостъпни места.

Машините тип струг с един шпиндел са проектирани за рязане на големи количества тръби и пръти с кръгло сечение до определена дължина. Операторът подава тръбата по оста (шпиндела), докато тя достигне ограничител, който маркира желаната й дължина.

Тръбата се закрепва посредством патронник и се върти, като същевременно се извършва рязането с напречно разположените инструменти. За регулиране на температурата и намаляване износването на режещите инструменти е нужна охлаждаща течност.

Рязането със струг е идеално за тънкостенни тръби, тъй като при него отрязаните повърхности се получават гладки, с правоъгълни ръбове и с минимум стърчащи чеплъци и мустаци.

Множеството напречно разположени режещи инструменти позволяват едновременно с рязането да се извършва и почистване на мустаците и скосяване на отрязаните ръбове на тръбата по външния й диаметър. Струговете са с различни функции и възможности - с тях може да се извършва точно рязане на тръби с диаметри от 6 до 200 mm.

Със струг могат успешно и ефективно да се режат големи количества тръби, но времето за настройка на машината варира от 30 минути до час. В зависимост от използваните режещи инструменти отнетият от тръбата материал може да е с дебелина до 3 mm.

Пресножицата е напълно автоматична, високоскоростна машина за рязане на тръби под много висок натиск. Операцията на срязване с такава машина е една и съща за тръби с всякакви диаметри и дебелини на стените. Предимствата на тази технология са високата скорост на обработка и възможностите за масово производство.

Колкото по-къси са отрязаните тръбни детайли (при минимална дължина 6 mm), толкова по-производителна е машината. С тази високоскоростна технология на рязане могат да бъдат обработвани до 7000 детайла за един час.

При рязането с пресножица няма загуба на материал, т. е. при масово рязане на големи количества тръби с малки външни диаметри може да се постигнат значителни спестявания на суровина.

Недостатък на тази технология е цената на машините – матриците и щанците се произвеждат за специфични вътрешни диаметри на тръбите. Процесът по настройка на машината също е продължителен и може да отнеме до два часа. Поради тази причина рязането на тръби с пресножица не е ценово ефективно при малки обеми продукция.

Много машини за рязане на тръби са усъвършенствани и изпълняват допълнителни функции, които традиционно се считат за вторични операции – например оформяне на ръбовете на отрязаните тръби или огъване.

Предвид необходимостта от намаляване на разходите в индустрията за производство на тръби, концепцията за интегриране на повече операции в една машина става все по-атрактивна.

Ползването на една комбинирана система позволява намаляване на необходимия труд, подобряване на качествения контрол, редуциране площта на производствения цех, осигуряване на по-добър контрол на разхода на материали и понижаване на капиталовите разходи.

Видове процеси на огъване
При един от най-старите и най-простите методи се използва бутало с хидравлично задвижване, което упражнява натиск върху тръбата, опряна на ролки или неподвижни опорни блокове от двете страни на точката на прилагане на силата.

В най-общия случай с този метод може да се постигне радиус на осевата линия на тръбата, равен на три или четири пъти външния й диаметър. Този метод се използва широко при огъване на тръби с квадратно сечение, като за целта огъващата машина се проектира така, че нарочно да оказва натиск и леко да деформира тръбата по вътрешния радиус на огъване.

Така се предотвратява нагъването и външната страна на огънатия участък “хлътва” навътре, като образува вдлъбната повърхност и редуцира прекомерния опън от външната страна на тръбата.

Засега този процес е най-евтиният начин за огъване на тръби, но не предоставя такава възможност за управление, както другите методи. Ако външният вид на огънатата тръба е от значение или ако в техническата спецификация са зададени много ограничаващи допуски за огъване на тръбите, този метод може да не е най-добрият избор.

Огъването чрез валцоване най-често се използва в строителството за обработка на големи тръби. При него се използват три вала, позиционирани във формата на пирамида във вертикално направление, или за по-дълги тръби – в хоризонтално.

Валците се въртят, огъвайки тръбите с точно определен, обикновено много голям радиус. Това, кои валци се въртят, зависи от конкретната машина. При някои горният вал се движи нагоре и надолу за огъване на тръбата под желания ъгъл, докато при други двата долни вала се движат, а горният остава неподвижен.

Друг тип машина за огъване на тръби е с два вала. При тази система тръбата преминава през горен и долен вал, а в двата й края два регулируеми водача се движат, създавайки желания ъгъл на огъване на тръбата. Много производители използват огъването на тръби чрез валцоване за изработване на тръбни спирали.

Ако обработваната тръба се огъва със стъпка, равна на един диаметър, под голям радиус, операторът може да повдигне тръбата след първия оборот, за да направи непрекъсната серпентина. В някои случаи при по-голяма стъпка на серпентината е необходим допълнителен вал, който да насочва тръбата навън след формирането на серпентината.

При процес с натиск се използва вал за огъване на обработваната тръба около стационарна форма. Системата захваща тръбата в единия край, а валът я притиска към централно разположената форма за огъване.

Този метод най-често се използва за изготвяне на симетрични детайли – такива с еднаква дължина и форма на мястото на огъване от двете страни. Такива тръби се огъват най-често на един път, на машина с две огъващи глави. Този метод е най-подходящ за огъване на тръби, когато радиусът на огъване по осевата им линия е поне тройно по-голям от външния им диаметър.

Машините за ротационно огъване се използват най-често, когато се изисква висока точност, например когато радиусът на огъване на тръбата трябва да е равен само на 0,7 от външния й диаметър. Тази технология осигурява максимален контрол над процесите на изтъняване на стените и придаване на овална форма на сечението.

Машините за ротационно огъване поддържат правилното движение на тръбата с помощта на дорник във вътрешността й и чрез прецизни инструменти от външната й страна. Те са оборудвани с притискаща глава, която поддържа правата част на тръбата, и захващаща глава, която завърта тръбата около кръглата форма.

Машината за огъване има и заглаждаща глава, която влиза в контакт с тръбата непосредствено до точката на съприкосновение на вътрешната й повърхност и заглажда материала, за да предотврати образуването на гънки по вътрешната повърхност на огънатото място на тръбата.

Притискащата глава може да бъде фиксирана или подвижна и да се движи след тръбата, плъзгайки се на ролки със скоростта на тръбата по посока на главата за огъване или с по-висока скорост с помощта на хидравлика или чрез електрически сервомотори, намалявайки допълнително изтъняването на стените. Всички тези елементи поддържат ефективно вътрешния и външния диаметър на тръбата по време на процеса на огъване.

Машини за огъване на тръби
Проектирани и създадени за специфичните цели на конкретен проект, специализираните машини за огъване на тръби най-често работят чрез натиск. Правите тръби се подават към устройството за огъване, машината изпълнява работния цикъл и огънатата тръба се изважда от нея. Времето за изпълнение на един работен цикъл зависи от броя на извършваните огъвания.

Огъването на тръби посредством машини с ЦПУ е бърз и ефективен метод. Машинните инструменти могат да бъдат програмирани така, че да сменят ъгъла на огъване и ъгъла между огънатите места, което е много удобно в случай на промени на проекта по време на изпълнение на процеса.

Най-често подобно оборудване се използва, когато се изпълняват процеси с множество огъвания, например 10 огъвания под подобни един на друг ъгли. Машините за огъване на тръби с ЦПУ обикновено работят на принципа на ротационното огъване. Времената на работните цикли на огъващите машини с ЦПУ обикновено са по-дълги от тези на специализираните машини.

Автоматизираните производствени клетки съчетават по-бързите производствени процеси, характерни за специализираното оборудване, с гъвкавостта и възможността за програмиране на огъващите машини с ЦПУ. Автоматизираните клетки могат да използват машини с натиск или с ротационно огъване, със или без дорник.

Оборудването обикновено включва бункер и система за зареждане и рязане на тръби. Следват един или повече модули за огъване, които използват устройства за пренос или роботи за прехвърляне на обработваните детайли от една глава за огъване на друга.

Автоматизираният пренос на тръбите от една глава за огъване на друга има за резултат по-кратки работни цикли, което позволява на оборудването да произвежда повече части за по-малко време. Например ако тръбата е с четири места на огъване, две от тях могат да бъдат направени при първата глава, а останалите две – при втората.

Работните цикли на една производствена клетка обикновено са по-къси, отколкото при специализираните машини и тези с ЦПУ. За по-дълги тръби модулите за огъване може да бъдат позиционирани от двете страни, захващайки тръбата в центъра. Те могат да обработват тръби с дължина до 5 m в зависимост от техния диаметър и от материала, от който са направени.

Подобно на огъващите машини с ЦПУ, тези модули са напълно програмируеми. Промените на ъгъла на огъване, на ъгъла между местата на огъване и на разстоянието между тях могат да бъдат програмирани. Това позволява на производителите на тръби да извършват частични промени на проектите, а по този начин се ускорява и производството на напълно различни части.

Новият брой 5/2017

брой 5-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top