Московский политехнический университет, Москва, Россия

М. А. Петров, доцент кафедры обработки материалов давлением и аддитивные технологии (ОМДиАТ), канд. техн. наук, эл. почта: petrovma_mospolytech@mail.ru
Е. В. Крутина, доцент кафедры ОМДиАТ, канд. техн. наук, эл. почта: lenakrutina@mail.ru

Изготовление труб и трубопроводов небольшого диаметра, применяемых во всех областях машиностроения, является актуальной задачей, поэтому производственные процессы постоянно совершенствуются. Рассмотрено численное моделирование свободной холодной гибки трубы диаметром 30 мм из коррозионностойкой стали. Расчетным способом определены такие технологические параметры, как радиус гибки, коэффициент тонкостенности и угол пружинения. При помощи конечно-элементного моделирования установлены направления преимущественного утонения стенок трубы и определены дефекты (овальность сечения, разрывы и гофры). Для рассматриваемого угла гибки 90 град. и при заданных радиусах гибки разрушений материала установлено не было. Однако есть области с повышенными значениями главных напряжений, что является показателем наличия существенных растягивающих напряжений. Сила деформирования изменяется пропорционально толщине стенки, что подтверждает первостепенное влияние геометрического фактора и второстепенное — технологического показателя. Коэффициент сплющивания зависит как от коэффициента тонкостенности, так и от радиуса гибки. Во избежание чрезмерного снижения общей жесткости трубы необходимо учитывать этот факт. При определении пружинения выявлено существенное расхождение теоретических и расчетных значений, что указывает на необходимость проведения экспериментов, по результатам которых будет определена степень достоверности результатов и проведена их корректировка.

1. Мошнин Е. Н. Гибка и правка на ротационных машинах. — М. : Машиностроение, 1967. — 172 с.
2. Мосин Ф. В. Технология изготовления деталей из труб. — Ленинград : Машгиз, 1962. — 172 с.
3. Welo T., Paulsen F. Predicting tube ovalization in cold bending: an analytical approach // Key Engineering Materials. 2015. Vol. 651-653. P. 1146–1152.
4. Thinvongp ituk C., Poonaya S., Choksawadee S., Lee M. The ovalisation of thin-walled circular tubes subjected to bending // Proceedings of the World Congress on Engineering (WCE), July 2–4, 2008, London, U.K. 2008. Vol. 2. P. 1571–1575.
5. Zhang Z. Modelling and simulation for cross-sectional ovalization of thin-walled tubes in continuous rotary straightening process // International Journal of Mechanical Sciences. 2019. Vol. 153-154. P. 83–102.
6. Zhang Z. Theoretical prediction for maximum residual cross-sectional deformation of thin-walled cylindrical steel tubes under pure plastic bending // Thin-Walled Structures. 2018. Vol. 133. P. 120–133.
7. Hong M., Zhang W. Springback prediction of free bending based on experimental method // Applied Sciences. 2023. Vol. 13. 8288.
8. Zhang S., Fu M ., Wang Z., Fang D. et al. Springback prediction model and its compensation method for the variable curvature metal tube bending forming // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 112. P. 3151–3165.
9. Ahn K., Lee K.- H., Lee J.-S., Won C., Yoon J. Analytic springback prediction in cylindrical tube bending for helical tube steam generator // Nuclear Engineering and Technology. 2020. Vol. 52, Iss. 9. P. 2100–2106.
10. Fang J., Lu S., Wang K., Gu Q., Shang S. Springback behaviors of high strength stainless steel tube after numerical control rotary draw bending // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 423. 012184.
11. Пилипенко С. В., Дудан А. В., Радулевич Д. О. Влияние радиуса гибки труб на прочностные параметры автомобильных трубопроводов // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. 2019. № 11. С. 24–30.
12. Козлов А. В., Боб ылев А. В., Халиулин Е. В. Проверка возможности холодной гибки труб из нержавеющих и титановых сплавов // Технические науки — от теории к практике. 2012. № 14. С. 104–111.
13. Hu S., Cheng C., El -Aty A. A., Zheng S. et al. Influence of deformation zone length on bending radius of SS304 tubes with small diameters manufactured via free bending-based active motion // Chinese Journal of Aeronautics. 2023. Vol. 36, Iss. 6. P. 420–434.
14. Tipalin S. A., Petro v M. A., Morgunov Yu. A. Theoretical investigation of the bending process of the pre-strained metal sheet // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299. P. 351–357.

15. Roein M., Elyasi M., Mirnia M. J. Introduction of a new method for bending of AISI 304L stainless steel micro-tubes with micro-wire mandrel // Journal of Manufacturing Processes. 2021. Vol. 66. P. 27–38.
16. Гуськова Д. В., Максименков В. И. Формообразование труб для топливной системы самолета // Научная опора Воронежской области : сборник трудов победителей конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов ВГТУ по приоритетным направлениям развития науки и технологий. — Воронеж : Воронежский государственный технический университет, 2019. — URL: https://cchgeu.ru/upload/iblock/7a0/sbornik-trudov-_-nauchnaya-opora-voronezhskoy-oblasti-2019.pdf (дата обращения : 31.08.2023).
17. Cheng C., Chen H., Guo J., Guo X., Shi Y. Investigation on the influence of mandrel on the forming quality of thin-walled tube during free bending process // Journal of Manufacturing Processes. 2021. Vol. 72. P. 215–226.
18. Malekipour E., Sharifi E. Effect of high-power ultrasonic vibration on the flexible bending process of thin-walled circular tubes: Numerical and experimental research // Ultrasonics. 2023. Vol. 134. 107059.
19. Максименков В. И., Федосеев В. И., Шевченко О. И. Исследование технологии изготовления трубопроводных систем среднемагистрального самолета // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. № 11 (2). С. 76–79.
20. ГОСТ 11068–81. Трубы электросварные из коррозионностойкой стали. — Введ. 01.01.1983.
21. Гальперин А. И. Машины и оборудование для гнутья труб. — М. : Машгиз, 1963. — 161 с.
22. Филин А. П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Сопротивление материалов с элементами теории сплошных сред и строительной механики. Т. II. — М. : Наука, 1978. — 616 с.
23. Никитин В. А. Проектирование станков холодной и горячей гибки труб. — СПб. : ЦТСС, 2011. — 236 с.
24. Севастьянов М. И. Технологические трубопроводы нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. — М. : Химия, 1972. — 312 с.
25. Stebunov S., Vlasov A., Biba N. Prediction of the fracture in cold forging with modified Cockcroft-Latham criterion // Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 15. P. 519–526.