Дорнование отверстий, стволов, труб: назначение и разновидности

Виды дорнования

При обработке металла применяют два вида дорнования:

  • объемная обработка металла;
  • поверхностное дорнование.

Объемная обработка металла. Данный вид обработки подходит для отверстий большой протяженности. Это могут быть длинные участки труб и предметы в форме гильзы. Объемное дорнование вытеснило на второй план менее эффективную черновую расточку заготовки. После пропуска дорна можно увидеть, что деталь сохраняет прежнюю прямолинейность, а точность металлообработки соответствует показателю 11 единиц.

Поверхностное дорнование. При таком воздействии степень шероховатости и точность обработки значительно меньше, чем в первом. Поверхностное дорнование отверстий представляет собой альтернативу шлифованию, развертыванию, выглаживанию. После проведения дорнования внутренняя поверхность металла покрывается прочным слоем.

Оба вида позволяют обрабатывать внутренние стенки изделия без удаления стружки.

В зависимости от технологического процесса дорнирование подразделяется на свободное и несвободное. Свободное обрабатывание выполняется для труб со средней толщиной стенок, значение которых не превышает 200 мм. Преимущественно это бесшовная и электросварная труба.

Несвободное дорнирование применяют для тонкостенных труб. По окончании операции на обработанных изделиях отсутствует искривление оси и наличие некачественно выглаженных участков металла. В продольном направлении труба остается устойчивой к нагрузкам. Процедура дорнования отверстий выполняется в жестком закреплении. Нередки случаи дополнительного применения холодного редуцирования с сужением сечения отверстия.

Несвободное и свободное дорнирование

Основные параметры

Специалисты руководствуются такими параметрами дорнования, как:

  • обычный и относительный натяг;
  • скорость выполнения;
  • сила выполнения;
  • относительная деформация.

Для нормального дорнования допуск на размеры обрабатываемого отверстия должен быть в несколько раз меньше половины натяга

Натяг, который является одним из основных параметров дорнования, представляет собой разницу между диаметрами обрабатываемого отверстия и размером поперечного сечения используемого инструмента. Если данный показатель слишком велик, то в процессе обработки не получится сформировать поверхность с требуемым уровнем шероховатости. Выбирая данный параметр, следует учитывать как степень пластичности обрабатываемого изделия, так и его прочностные характеристики. Под относительным натягом дорнования понимают величину, получаемую отношением размера обработанного или необработанного отверстия к величине обычного натяга.

При дорновании прикладываемая к инструменту сила раскладывается на осевую и радиальную составляющие

Под силой, с которой выполняется дорнирование, подразумеваются усилия, которые инструмент оказывает на стенки отверстия в радиальном и осевом направлениях. При помощи усилия, оказываемого инструментом в радиальном направлении, увеличивается поперечное сечение обрабатываемого отверстия, а сила, создаваемая дорном в направлении оси обрабатываемой заготовки, позволяет удалить мельчайшие неровности с ее внутренней поверхности.

Относительная деформация, измеряемая в процентах, дает возможность определить, насколько изменился при дорновании наружный диаметр обрабатываемого изделия.

Чем смазывать обрабатываемы детали

Веретенное масло

В качестве смазочной жидкости используют веретенное масло с добавлением олеиновой кислоты. Состав имеет хорошие эксплуатационные характеристики, такие как текучесть и проникающая способность, необходимые для контактирующих поверхностей. Олеиновая кислота является разновидностью поверхностно-активных веществ и при воздействии на металлическое покрытие, снижает твердость металла, силу трения, возникающую при контакте дорна и поверхности отверстия.

Температура нагрева контактирующих тел уменьшается, в результате обрабатываемая покрытие получается менее шероховатым и на кромке деформирующего дорна не остается никаких наростов.

Количество кислоты в составе смазочного средства не должно превышать 10 процентов. Прекрасные качественные характеристики достигаются именно при такой концентрации. Превышение этого показателя будет нецелесообразно и не даст лучшего эффекта.

Метод дорнования с помощью ударных импульсов является наиболее совершенным и распространенным, по сравнению с другими схемами деформации внутренней поверхности детали.

Виды дорновых трубогибов

Трубогиб может быть автоматический или полуавтоматический. Полуавтоматические трубогибы стоят дешевле. Но часть работы производится вручную, а это часто требует больших усилий.
Управление автоматизированным рабочим процессом производит машина ЧПУ, оснащённая компьютером. Предварительно в него заносят схему сгиба со всеми параметрами и цифрами. Для обслуживания всего процесса достаточно одного человека.

Трубогиб может придавать трубе самые разные углы загиба. Но радиус не должен превышать двух радиусов самой трубы. Если исключить изгибание и придать нужную форму конструкции с помощью соединительных элементов (фитингов), то прочность и надёжность конструкции будет гораздо ниже, нежели у её монолитного аналога.

Типы трубогибов:

  • арбалетный — рама в форме буквы «Т». Включает в себя держатель трубы и подвижной рычаг, расположенный перпендикулярно. Ручной аппарат применяется в основном при монтаже отопительных и водопроводных систем. Способен загибать трубы, образуя угол до 180°;
  • гидравлический — бывает ручным и стационарным. Ручные предназначены для сгиба труб с небольшим диаметром, а стационарные используются на производствах и могут сгибать заготовки размеров в поперечнике до 100 мм. Такой трубогиб выполняет угол вплоть до 90°;
  • электрический — этот тип применяется в широкопрофильном смысле. Выполняет сгибы практически любой сложности. Его работа полностью контролируется автоматикой, поэтому точность сгиба детали получается идеальной.

Дорновый трубогиб может быть ручным, его применяют при небольших объемах работ

Дорновые трубогибы используют разные схемы выполнения работы. В гидравлических, а также арбалетных системах деталь подвергается точной обработке. Широко распространены схемы, в которых присутствуют роликовые детали. В таких случаях изгибание происходит постепенным наматыванием детали на ролики.
Из-за специфичности своей конструкции этот аппарат является стационарным оборудованием. Для работы трубогиба серийного типа требуется обязательное наличие электропитания.

Технологические схемы

Дорнирование, которое при наличии соответствующего оборудования и инструмента можно выполнить и в домашних условиях, осуществляется:

  • методом растяжения;
  • сжатием;
  • путем комбинирования двух вышеуказанных методик.

Схемы дорнования отверстий

Выбор технологической схемы для дорнования влияет на величину осевой нагрузки, которой будет подвергаться обрабатываемое изделие. Если такая нагрузка будет слишком большой, она может стать причиной возникновения в обрабатываемой детали осевых напряжений.

При использовании схемы растяжения или сжатия нагрузка, создаваемая дорном, приходится на отдельные участки обрабатываемой поверхности, а комбинированный метод позволяет распределять нагрузку равномерно.

Схема деформации при обработке поверхности многозубым дорном

В последнее время объемное дорнирование все чаще выполняется по инновационным схемам, предполагающим использование пассивного, нейтрального и активного противонатяжения. Такие схемы, которые достаточно сложно реализовать в домашних условиях, предполагают применение специальных опор, выполняющих функции натяжных подвижных механизмов.

Основные преимущества эксплуатации дорнового трубогиба

Бездорновый трубогиб сгибает трубы под давлением, которое создаётся при помощи различных видов приводов — от гидравлического до ручного. На трубу, которая подвергается обработке, действует давление и стенка, находящаяся на внутреннем радиусе сгиба, начинает деформироваться, образуя угол. В процессе сгиба на её поверхности образуется гофра — волнистый участок. Стенка на внешней стороне, наоборот, растягивается, что влечёт за собой её ослабление. В результате такого сгиба труба после окончания работы деформируется и теряет свою прочность.

Дорн является элементом, благодаря которому можно свести к минимуму изменения поверхности детали. С дорном стенки изделия деформируются плавно и максимально ровно.

На бездорновом трубогибе можно обрабатывать толстостенные трубы без риска испортить заготовку

Преимущества использования трубогибов с дорном

Чтобы понять, зачем потребовалось изобретать трубогиб с дорном, следует разобраться в том, как протекает процесс и чем он для нее чреват.

Как уже говорилось выше, трубы изгибают, воздействуя на них давлением, создаваемым при помощи гидравлического, электрического или ручного привода. В стенках изгибаемого участка действуют силы, которые имеют противоположное направление. Так, стенка, расположенная на внутреннем радиусе загиба, начинает деформироваться на сжатие, в результате чего на ее поверхности образуется волнистость – гофра. Стенка изделия на внешнем радиусе загиба, наоборот, растягивается и истончается. Это, естественно, приводит к ее ослаблению, которое в отдельных случаях (при гибке на большие радиусы) может доходить до 50%.

Слева – труба, согнутая в дорновом трубогибе, справа – испорченная в простом приспособлении заготовка

В результате описанных процессов изгибаемая труба деформируется и теряет свою начальную прочность. Особенно сильно деформируются при гибке тонкостенные изделия, изготовленные из мягких металлов.

Если толстостенные стальные изделия еще можно гнуть на бездорновых приспособлениях, получая приемлемое качество сгиба, то трубогиб для тонкостенных труб, изготовленных из мягких металлов, обязательно должен быть дорнового типа. Если вы попытаетесь согнуть такое изделие без использования внутреннего стабилизатора, то гарантированно получите сильно деформированную конструкцию.

В качестве дорна, который перед началом гибки трубы вставляется в ее внутреннюю часть, используют обычно длинную металлическую пружину. Поверхность такой пружины для обеспечения лучшей стабилизации может быть покрыта слоем полиуретана.

Пружины для заполнения внутреннего пространства трубы

Достоинства и недостатки установок

Очевидными преимуществами использования дорновых машин являются:

  • если используется автоматический или полуавтоматический трубогиб с дорном, можно получать деформируемые трубы в режиме серийного производства;
  • исключение появления волнистости («гофры»);
  • деформация заготовки не сопровождается изменением толщины стенок.

Как любой иной промышленный агрегат, трубогибочный станок с дорном требует тщательного ухода. Эта необходимость считается главным недостатком машины. Другими минусами трубогибов являются:

  • большинство установок ограничены в работе с трубами разных форматов;
  • большой вес;
  • устройство занимает много места на производственной площадке, не говоря о невозможности использования его дома;
  • машины требуют регулярных вложений в запчасти и расходные элементы;
  • при необходимости, монтаж и транспортировка обойдутся очень дорого.

Однако достоинства перекрывают недостатки. К тому же, любой бездорновый трубогиб имеет такие же минусы. Теперь — несколько слов о составных частях машины и принципе ее действия.

Тех. процесс дорнования

Этот процесс стал называться благодаря инструменту, оно называется дорном. Конструктивно он сделан в форме стержня с одним или несколькими зубьями. В зависимости от способа использования дорны делятся на инструменты скольжения и качения.

Технологический процесс состоит в холодном деформировании (уплотнении) поверхности детали при помощи движения дорна. В большинстве случаев этой технологией делают дорнование отверстий. В данном случае инструмент передвигается вдоль канала ствола. За счёт сделанного усилия он обеспечивает:

  • уплотнение внутреннего слоя поверхности вдоль всего отверстия;
  • увеличение качества отделываемой детали (убираются оставшиеся шероховатости);
  • возрастает диаметр отверстия с повышением его класса точности.

Оценка качества тех. процесса выполняется за счёт контроля следующих показателей:

  • величины создаваемого натяга;
  • скорости движения инструмента в середине отверстия;
  • значения созданной силы;
  • показателей возникающей деформации.

Величина первого параметра проявляется на качестве получившейся поверхности. Он рассчитывается как разница между внутренним диаметром отделываемой детали и диаметром используемого дорна. Если разница будет очень большой – это не даст возможность получить хорошее уплотнение и освободится от шероховатости.

Очень маленькая величина натяга уменьшает скорость выполнения работ, приводит к ненужной деформации поверхности которая обрабатывается, возникновению излишних внутренних стрессов. По этому величина данного параметра рассчитывается с учитыванием критериев пластичности детали и дорна.

Сила, которая нужна для выполнения работ, разделяется на две составляющие:

  • осевую (направленную вдоль линии движения);
  • радиальную (действует перпендикулярно осевой).

Первая обеспечивает движение инструмента вдоль отверстия, и благодаря этому повышает диаметр внутри. Вторая определяет качество поучаемой поверхности (класс точности после обработки)

В некоторых случаях для уменьшения силы трения, тем более в зоне неконтактной деформации применяют дорнование с противодавлением смазки.

Методом дорнования делают доводку шовных труб

Во время обработки швов сварки очень важно понимать физические свойства металла и толщину стенок. Подобные трубы используются, к примеру, для гидроцилиндров

По этому в результате проведения дорнования в первую очередь проводят проверки на крепость. В качестве критерия можно применять критерий предельной прочности или степень экспандирования.

Это интересно: Доводка и притирка — технология, инструменты, материалы

Виды процесса дорнования

Обработка дорнованием классифицируется по следующим признакам:

  • виду обработки (объёмное и поверхностное);
  • технологическим особенностям (свободное и несвободное);
  • методу воздействия на внутреннюю поверхность (растяжение, сжатие, комбинированное воздействие);
  • количеству и расположению зубьев на поверхности инструмента.

Выбор метода и вида такой обработки зависит от характерных особенностей деталей. Так для получения качественной поверхности стволов или труб с неравножёсткой втулкой применяют метод с обеспечением разного воздействия на отдельные участки внутренней стенки.

Для обработки не осесимметричных заготовок применяют дорны с специально расположенными зубьями.

С помощью свободного дорнования обрабатывают поверхности бесшовных и электросварных труб. Толщина стенок может достигать средних размеров.

Объёмное и поверхностное дорнование

Объёмная обработка производится давлением по всему внутреннему периметру. Для улучшения требуемого качества применяются многозубчатые дорны. Они позволяют добиться высокой точности обработки вплоть до 11 класса. Степень шероховатости Ra получается равной от 0,63 до 0,04 микрон.

Оно позволяет получить следующие показатели точности: IT от 6 до 9 единиц, шероховатость Ra в пределах 0,32-0,04 микрон. Объемным дорнованием осуществляют обработку сварных прямошовных труб.

Пластическое деформирование и калибровка

Такой способ обработки предполагает воздействие на поверхность металла инструмента, создающего давление в точке соприкосновения. В этом случае происходит последовательное изменение внутренней структуры металла. Благодаря процессам скольжения и двойникования происходит изменение структуры слоёв на уровне атомной решётки. Такое воздействие приводит не только к изменению внешней формы детали, но и его физических и механических свойств. При правильно разработанном способе пластического деформирования удаётся получить поверхностный слой с улучшенными характеристиками

Особенно это обстоятельство важно, когда нельзя подвергать металлическую деталь термической обработке, например, изготовленную из аустенитных или ферритных материалов

Методом калибрования обрабатывают отверстия у заготовок, имеющих небольшую длину. Для обработки применяют калибрующие шарики, дорны, другой калибровочный инструмент. В этом случае его проталкивают сквозь отверстие для получения ожидаемого эффекта.

В этом случае основным параметром оценки технологического воздействия является натяг. Он создаётся благодаря разнице внутреннего диаметра отверстия и диаметра инструмента. В зависимости от решаемой задачи калибровка выполняется с малым или большим натягом.

При калибровании с малым натягом воздействию подвергается только поверхностный слой. Такой обработке подвергают трубы, втулки, вкладыши имеющие толстые стенки. Наиболее приемлемым считается отношение величины стенки к радиусу отверстия более 0,5.

Применение большого натяга приводит к увеличению глубины воздействия и может распространяться на всю толщину обрабатываемого изделия. Это приводит к увеличению внутреннего диаметра, изменению внешних размеров, снижению качества обработки, возникновению неравномерных внутренних напряжений (изменение физико-механических свойств).

Для проведения калибровки необходимо провести качественную предварительную обработку. В результате последующего калибрования точность обработки повышается на 30%. Например, для стали класс точности повышается на две единицы, для бронзы на 3, для чугуна на один класс.

Метод ударных импульсов

Он основан на измерении параметров деформации металла после воздействия импульсного механического воздействия. В момент кратковременного удара возникают ультразвуковые колебания, которые вызывают уплотнение поверхности обрабатываемой детали.

Применение различных методов дорнования позволяет обрабатывать внутренние поверхности изделий различной длины и произвольного диаметра. В результате обработки удаётся получить высокое качество поверхностного слоя, без нагрева и механического воздействия (фрезеровки, зенкования и так далее).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Дорновый трубогиб своими руками – Металлы, оборудование, инструкции

В практике выполнения монтажных работ по сборке сантехнических коммуникаций, а также в процессе прокладки трубопроводов сложной пространственной формы требуется двух-, а то и трёхмерная гибка труб. Лучше всего с поставленными задачами справится дорновый трубогиб.

Дорновой трубогиб

Как использовать дорновый трубогиб правильно – правила эксплуатации

Наличие специального оборудования для быстрого и качественного сгибания труб под нужную конфигурацию делает процесс монтажа водопроводных, канализационных, отопительных и прочих систем намного проще и удобнее. В данной статье мы расскажем о таком современном станке, как дорновый трубогиб, о его особенностях, преимуществах и способе обслуживания.

Конструкция такого трубогиба предполагает наличие дорна – детали, размещенной в месте осуществления изгиба трубы, которая исключает заломы, трещины и деформацию изделия.

В этом и состоит основное отличие трубогиба с дорном от прочих типов станков – работы выполняются быстро, с минимальным процентом брака и с высоким качеством. На промышленных предприятиях трубогибы данного типа пользуются спросом, ведь изгиб получается очень ровным.

Тонкости изгибания труб станком с дорном

Сфера применения труб весьма разнообразна – это и оборудование спортивных площадок, и прокладка коммуникаций с водой или жидким топливом, и создание деталей для автомобилестроительного процесса, и множество других направлений.

При этом минимальное количество швов и соединений делает всю конструкцию более монолитной, герметичной и надежной. Нередки случаи, когда в местах швов трубопроводы или иные металлоконструкции лопались, что приводило к утечкам, представляющим опасность для жизни и здоровья людей.

Чтобы этого избежать производится дорновая гибка труб, которая позволяет придать цельному изделию нужную форму и задать определенный угол наклона. Примечательно, что изгиб трубы на станке с дорном получается практически идеальным, чего нельзя сказать о более простых моделях инструмента.

Стоит отметить, что чертежи дорна для трубогиба, а также материалы его исполнения могут быть абсолютно разными – все зависит от конкретного предназначения оборудования. В частности, дорны могут быть как стальными, так и из латуни или пластика.

Разновидности дорновых станков для гибки труб

По способу управления дорновый трубогибочный станок может быть полуавтоматическим или автоматическим. Если это полуавтомат, то оперировать им придется частично вручную, то есть потребуются физические трудозатраты.

А вот работа автоматического оборудования регулируется машиной ЧПУ со встроенным компьютером (подробнее: «Разновидности трубогибов с ЧПУ, преимущества и правила использования»). Туда вносят данные о схеме изгиба, его числовых показателях, поэтому для контроля функционирования аппарата достаточного одного работника.

Хотя конфигурация трубы может быть самой различной, все же радиус загиба трубы не должен быть больше двойного радиуса трубы. В то же время, надежность и герметичность конструкции, в которой вместо изгибания труб использованы фитинговые соединения, будет существенно ниже.

Разновидности конструкции трубогибочного станка с дорном:

  • Арбалетный – оснащен Т-образной рамой. Он состоит из держателя для труб и подвижного рычага, установленного перпендикулярно. Ручной инструмент такого типа способен выполнять изгиб трубы на угол до 180º. А применяется он, как правило, для сборки систем отопления и водопровода.
  • Гидравлического типа – встречаются ручные и стационарные модели. Используя ручной дорновый трубогиб, можно придать форму трубам с маленьким сечением, а вот для работы с изделиями с диаметром до 100 мм в условиях промышленного производства используют стационарные модели. Согнуть заготовку на таком станке можно до значения в 90º.
  • Оборудование с электропитанием. Трубогибы данного типа имеют самое широкое применение в различных сферах жизнедеятельности, поскольку они имеют полностью автоматическое управление и могут придавать трубам самую различную конфигурацию с высоким качеством и точностью.

4 Главные показатели процедуры пластичного деформирования заготовок

К основным параметрам этой обработки относят такие величины:

  • относительный натяг;
  • натяг;
  • скорость;
  • сила;
  • относительная деформация.

Под натягом, как было сказано выше, понимают разницу между номинальными сечениями отверстия и дорна. Чересчур высокий натяг может стать причиной снижения конечного показателя шероховатости, что, конечно же, нежелательно

Поэтому к выбору величины натяга относятся максимально ответственно, принимая во внимание характеристики пластичности и начальной прочности деталей

Относительный же натяг является параметром без размерности. Под ним подразумевают отношение величины обработанного либо начального отверстия к показателю натяга дорнирования.

Сила процесса обработки отверстий подразделяется на два компонента:

  • радиальный;
  • осевой.

Первая требуется для повышения сечения заготовки, которая подвергается деформированию. Данный компонент обеспечивает объемную обработку. А вот осевая сила удаляет мельчайшие неровности. Она нужна для работы трения.

Относительной деформацией называют такой показатель, который определяет реальную деформацию детали по ее наружному сечению. Выражается данный параметр в процентах.

Черчение

Дорнование — прогрессивный бесстружечный точный метод обра­ботки металлов. Он основан на способности пластичных металлов приобре­тать под действием внутреннего давления большие остаточные деформации без разрушения металла заготовки, но со значительным изменением их первоначальных размеров. Кроме того, такой метод снижает расход метал­ла, количество операций, объем обработки резанием.

С помощью дорнования (рис. 91) можно обрабатывать отверстия в деталях типа втулок и гильз, изготовляемых из бесшовных труб. Обработка состоит в следующем: через пустотелую заготовку 2 с внутренней поверхностью, пред­варительно очищенной от коррозии, протягивают дорн 1 с увеличивающими­ся диаметрами рабочих и калибрующих зубьев. Под влиянием внутреннего давления деталь пластически деформируется до нужного размера.

Рис. 91

Этот метод исключает предварительную обработку. За один-два про­хода можно получить весьма точные и чистые отверстия. Одновременно происходит упрочение металла

Это дает дорнованию важное технико-экономическое преимущество перед другими технологичес­кими процессами

Дорнование снижает трудоемкость обработ­ки отверстий примерно в 2 … 4 раза, уменьша­ет расход материала (бесшовных труб) на 15 … 30%, повышает долговечность обработанных деталей.

Процесс обработки осуществляется либо на протяжных станках, либо на гидропрессах.

Назначение и сферы применения дорнирования

Как вкратце говорилось выше, дорнирование необходимо, чтобы укрепить поверхность стволов отверстий, придать им большую прочность, таким образом повышая износостойкость изделия. Все это осуществляется за счет возможности пластически деформировать металл на протяжении зоны контакта при помощи дорна. Дорны бывают двух типов: скольжения и качения. Чаще всего процесс протекает при холодном состоянии заготовки.

Когда инструмент дорн с определенным уровнем натяга движется по стволу, вместе с укреплением стенок решаются и другие задачи:

  • подгонка диаметра отверстия под нужные параметры, стволов отверстий прямоугольного сечения до нужных размеров;
  • избавление от неровностей, любых шероховатостей, которые были допущены предыдущей обработкой ствола;
  • возможность сформировать определенную форму сечения, например, создать шлицы, борозды или оригинальный рисунок на внутренней поверхности.

Дорнирование применяется не только в гражданском машиностроении, но и на оружейном производстве. С его помощью укрепляют оружейные стволы танковых и других машин, используют при изготовлении гильз.

Когда планируется применить дорнирование к тому или иному отверстию, важно, чтобы дорн имел диаметр больший, чем поперечное сечение ствола отверстия на толщину натяжения. Все это очень точно рассчитывается, чтобы не было разрыва заготовки

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий