Навигация по таблицам
- Таблица диаметров и усилий вальцовки
- Таблица степеней деформации по материалам
- Таблица инструментов и серий вальцовок
- Таблица рабочих давлений и параметров
Диаметры труб и требуемые усилия вальцовки
| Внутренний диаметр трубы, мм | Толщина стенки, мм | Крутящий момент, Н·м | Серия вальцовки | Материал трубы |
|---|---|---|---|---|
| 6-8 | 0,5-1,0 | 8-15 | Т-6, Т-8 | Медь, латунь |
| 9-11 | 0,8-1,2 | 12-20 | Т-9, Т-11 | Медь, алюминий |
| 12-16 | 1,0-2,0 | 20-35 | Р-12, СР-16 | Сталь, медь |
| 18-25 | 1,5-3,0 | 35-60 | Р-18, Р-25 | Сталь углеродистая |
| 28-32 | 2,0-4,0 | 60-100 | Р-28, Р-32 | Сталь легированная |
| 38-40 | 3,0-5,0 | 100-150 | СР-38, СР-40 | Сталь котельная |
Степени деформации по типам материалов
| Материал трубы | Предел текучести, МПа | Допустимая деформация, % | Температура обработки, °C | Коэффициент расширения |
|---|---|---|---|---|
| Медь М1 | 70-90 | 15-25 | 20-150 | 0,12-0,18 |
| Латунь Л63 | 120-150 | 12-20 | 20-200 | 0,10-0,15 |
| Алюминий АД1 | 40-60 | 20-30 | 20-100 | 0,15-0,25 |
| Сталь 20 | 245-295 | 8-15 | 20-300 | 0,08-0,12 |
| Сталь 12Х18Н10Т | 200-250 | 10-18 | 20-400 | 0,09-0,14 |
| Сталь 15ХМ | 295-345 | 6-12 | 150-450 | 0,06-0,10 |
Типы вальцовок и области применения
| Серия вальцовки | Диапазон диаметров, мм | Глубина вальцевания, мм | Тип привода | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| Т (фиксированная) | 6-11 | 8-15 | Ручной | Теплообменники, радиаторы |
| СТ (самоподающая) | 6-11 | 10-18 | Ручной/пневмо | Кондиционеры, вакуум-аппараты |
| Р (регулируемая) | 12-40 | 15-40 | Пневматический | Котлы, теплообменники |
| СР (силовая) | 16-40 | 20-50 | Гидравлический | Энергетические установки |
| К (крепежная) | 25-60 | 30-80 | Электрический | Котельные трубы |
| 5Р (пятироликовая) | 20-35 | 15-25 | Ручной | Тонкостенные трубы |
Рабочие давления и контрольные параметры
| Рабочее давление, МПа | Контактное давление, МПа | Перемещение конуса, мм | Удлинение трубы, мм | Время вальцовки, сек |
|---|---|---|---|---|
| 0,6-1,0 | 150-200 | 2-4 | 0,8-1,2 | 30-45 |
| 1,0-2,5 | 200-300 | 3-6 | 1,0-1,8 | 45-75 |
| 2,5-6,0 | 300-450 | 4-8 | 1,5-2,5 | 60-90 |
| 6,0-10,0 | 450-600 | 6-12 | 2,0-3,5 | 75-120 |
| 10,0-16,0 | 600-800 | 8-15 | 3,0-5,0 | 90-150 |
Оглавление статьи
Основы технологии вальцовки труб
Вальцовка труб представляет собой технологический процесс пластической деформации металлических трубных изделий с целью изменения их геометрических параметров без нарушения целостности материала. Этот метод обработки получил широкое распространение в промышленности благодаря своей эффективности и возможности получения высококачественных соединений.
Процесс вальцевания основан на принципе холодной или горячей пластической деформации металла под воздействием радиального давления. В ходе операции происходит изменение внутреннего диаметра трубы, что обеспечивает плотное механическое соединение с сопрягаемыми деталями. Основными преимуществами данной технологии являются отсутствие необходимости в дополнительных материалах для соединения, высокая герметичность получаемых соединений и возможность многократного использования.
Основная формула расчета усилия вальцовки:
P = σт × S × K
где: P — требуемое усилие (Н), σт — предел текучести материала (МПа), S — площадь деформируемой поверхности (мм²), K — коэффициент запаса (1,2-1,5)
Виды и классификация режимов вальцевания
Современная технология вальцевания труб включает несколько основных разновидностей процесса, каждая из которых имеет свои особенности и области применения. Развальцовка представляет собой увеличение диаметра концевой части трубы для обеспечения соединения с элементами большего диаметра. Привальцовка выполняется на начальной стадии и обеспечивает предварительное закрепление трубы в отверстии. Завальцовка направлена на окончательное формирование герметичного соединения с максимальным контактным давлением.
По температурному режиму различают холодную и горячую вальцовку. Холодная обработка применяется для пластичных материалов и обеспечивает высокую точность размеров. Горячая вальцовка используется для высокопрочных и труднодеформируемых материалов, требующих предварительного нагрева до температур 150-450°C в зависимости от типа стали.
Пример расчета для медной трубы диаметром 12 мм:
Материал: медь М1, σт = 80 МПа
Толщина стенки: 1,0 мм
Площадь деформации: π × 12 × 15 = 565 мм²
Требуемое усилие: P = 80 × 565 × 1,3 = 58760 Н ≈ 58,8 кН
Расчет степеней деформации и усилий
Определение оптимальных параметров деформации является критически важным аспектом процесса вальцевания. Степень деформации характеризует относительное изменение размеров трубы и рассчитывается как отношение приращения диаметра к первоначальному диаметру. Для различных материалов установлены предельные значения деформации, превышение которых может привести к образованию трещин или разрушению изделия.
Усилие вальцовки зависит от множества факторов, включая механические свойства материала, геометрические параметры трубы, требуемую степень деформации и условия процесса. Особое внимание уделяется расчету контактного давления, которое должно обеспечивать надежное соединение при сохранении целостности материала.
Формула расчета степени деформации:
ε = (Dк - Dн) / Dн × 100%
где: ε — степень деформации (%), Dк — конечный диаметр (мм), Dн — начальный диаметр (мм)
Оборудование и инструменты для вальцовки
Современное оборудование для вальцевания труб включает широкий спектр инструментов и механизмов, от простых ручных приспособлений до сложных автоматизированных комплексов. Ручные вальцовки применяются для труб малого диаметра и в условиях ограниченного доступа. Пневматические и гидравлические системы обеспечивают высокую производительность и стабильность параметров процесса.
Выбор типа вальцовки определяется диаметром обрабатываемых труб, требуемой глубиной вальцевания и характеристиками материала. Серии Т и СТ предназначены для труб диаметром 6-11 мм, серии Р и СР — для труб 12-40 мм, а серии К и КО используются для котельных труб большого диаметра. Специальные пятироликовые вальцовки серии 5Р применяются для обработки тонкостенных труб, где требуется особая осторожность.
Контроль качества и параметры процесса
Контроль качества вальцевания включает несколько ключевых параметров, обеспечивающих надежность и долговечность соединений. Основным методом контроля является измерение перемещения конуса вальцовки относительно корпуса инструмента с помощью нониусных устройств. Этот параметр непосредственно связан со степенью деформации трубы и позволяет обеспечить воспроизводимость результатов.
Дополнительными методами контроля служат измерение продольного удлинения трубы и контроль крутящего момента. Продольное удлинение характеризует пластическую деформацию материала и не должно превышать установленных норм. Крутящий момент автоматически контролируется в современных вальцовочных машинах и обеспечивает стабильность процесса.
Критерии качественного вальцевания:
• Равномерность деформации по периметру трубы
• Отсутствие трещин и надрывов на поверхности
• Соответствие размеров техническим требованиям
• Обеспечение требуемой герметичности соединения
Нормативные требования и стандарты
Технология вальцевания труб регламентируется комплексом нормативных документов, включающих государственные стандарты, отраслевые технические условия и стандарты предприятий. ГОСТ 34347-2017 "Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия" остается актуальным на 2025 год и устанавливает требования к изготовлению сосудов и аппаратов, включая нормы термической обработки элементов, изготовленных вальцовкой. ГОСТ Р 55601-2013 "Аппараты теплообменные и аппараты воздушного охлаждения. Крепление труб в трубных решетках" определяет технические требования к процессу развальцовки, хотя в настоящее время проходит актуализацию специалистами отрасли.
Особые требования предъявляются к вальцевочным соединениям в котлах высокого давления, где напряжения в стенках барабанов оказывают значительное влияние на работоспособность соединений. Ширина вальцовочного пояса должна составлять не менее 40 мм для обеспечения необходимой плотности при давлениях 100-120 атм, что значительно меньше толщины стенки барабана.
Формула расчета относительной деформации (ГОСТ 34347-2017):
εост = (Dн - Dрасч) / Dрасч × 100%
где: εост — относительная остаточная деформация (%), Dн — наружный диаметр после вальцовки (мм), Dрасч — расчетный диаметр (мм)
Практические рекомендации и расчеты
Практическое применение технологии вальцевания требует тщательного планирования и соблюдения технологической дисциплины. Подготовка трубы включает точную резку под прямым углом, тщательную зачистку торца и восстановление круглости сечения при необходимости. Зазор между трубой и зажимным устройством должен составлять 4-6 мм для обеспечения оптимального качества развальцовки.
Скорость процесса вальцевания должна быть умеренной, особенно для материалов с низкой пластичностью. Чрезмерная скорость может привести к неравномерной деформации или образованию дефектов. Для автоматических систем рекомендуется использование программируемых режимов с контролем усилия и времени обработки.
Последовательность операций вальцевания:
1. Подготовка трубы и проверка размеров
2. Установка трубы в зажимное устройство
3. Позиционирование вальцовки с контролем глубины
4. Выполнение привальцовки с малым усилием
5. Основная вальцовка с контролем параметров
6. Контроль качества и размеров соединения
Часто задаваемые вопросы
Отказ от ответственности: Данная статья носит ознакомительный характер и предназначена для получения общих знаний о технологии вальцевания труб. Информация не может служить заменой профессиональных консультаций и технической документации. Автор не несет ответственности за возможные последствия применения изложенных сведений на практике.
Источники информации: Материал подготовлен на основе анализа технической документации производителей оборудования, требований ГОСТ 34347-2017, научных публикаций в области обработки металлов давлением и практического опыта специалистов отрасли.
