Обзор оборудования для накатки желобков

1. Что такое накатка желобков. Это механический процесс формирования желобка на конце трубы для создания надежного разъемного соединения. Технически формирование желобка это холодное деформирование внешней поверхности трубы с формированием кольцевого уплотняющего и фиксирующего элемента соединения. Для накатки желобков используется специальное профессиональное оборудование.

2. Для чего зто нужно. Накатка желобков необходима для получения трубного соединения типа"грувлок". Соединения грувлок широко используются в различных отраслях промышленности.

3. Области использования. Наибольшее применение грувлочные соединения нашли в системах противопожарного водопровода и хозяйственно-питьевого водоснабжения внутри зданий, а также вентиляция и кондиционирование воздуха. К системам пожаротушения прежде всего относятся дренчерные и спринклерные системы. Монтаж системы вентиляции на грувлочных соединениях активно вытесняет фланцевые соединения в Росси, а в Европе и США используется повсеместно. В горнодобывающей промышленности шахтные трубопроводы для сжатого воздуха монтируются с помощью грувлока.

4. Стандарты и требования. Единого ГОСТ, который регламентировал бы процесс накатки желобков на данный момент не существует. Есть требования к трубам с таким видом обработки и их применению содержатся в ряде стандартов и сводов правил. ГОСТ 8732-78 [1], ГОСТ 10705-80 [2], ГОСТ 10704-91 [3] и ГОСТ 8734-75 [4] определяют сортамент труб и основные геометрические параметры труб (диаметры, толщины стенок), которые являются исходными для последующей накатки. Имеющийся ГОСТ Р55430-2013 [6] устанавливает требования обеспечивающие безопасность при эксплуатации разъемных соединений. Глубина канавки для каждого диаметра трубы приводится в таблице производителя фитингов GROOVE. При монтаже пожарных систем руководствуются ГОСТ Р 59247-2020 [5]. Этот стандарт распространяется на муфты используемые в системах противопожарного трубопровода. Он устанавливает требования к прочности и герметичности, огнестойкости и коррозионной стойкости.

Принцип сборки соединения
На стык труб надевается уплотнительное кольцо из термостойкого полимера (эластомера). Затем на кольцо устанавливается муфта попадая выступами в желобки (канавки) обеих труб. Канавка работает как ребро жесткости, повышая сопротивление трубы деформациям при нагрузках. Муфта стягивается болтами сжимая кольцо и надежно перекрывает утечку жидкости или газа.

Критерии выбора оборудования для накатки
При выборе следует обращать внимание на:
• точность накатки в процессе работы
• производительность
• диапазон обрабатываемых изделий (диаметр труб)
• надежность и сервис оборудования
• стоимость
Для накатки используются ручные и стационарные накатные станки. Ручные оптимально подходят для работ с трубами малых и средних диаметров. Используются в единичном и мелкосерийном производстве. Стационарные станки с электроприводом обеспечивают процесс изготовления больших партий изделий. Они отличаются высокой производительностью и накаткой желобков на трубах больших диаметров. Отличным балансом цены и качества обладают следующие модели станков: REMS, RIDGID, Rothenberger, REX. Наиболее используемый диапазон диаметров труб 1-12". Станок RIDGID 920 обладает самым большим диапазоном обработки 2 (50 мм) - 24" (600мм). Модели станков этих производителей позволяют выполнять самые сложные и ответственные задачи при создании грувлочных соединений.

Какие трубы пригодны для накатки желобков
Прежде всего это стальные трубы. Идеально подходят благодаря хорошему сочетанию прочности и пластичности. Затем трубы из нержавеющей стали. Используются в пищевой, фармацевтической и химической промышленности, где важны гигиена и коррозионная стойкость. Трубы из цветных металлов и сплавов. Алюминиевые - легко накатываются. Используются в авиационной и автомобильной промышленности. Медные - отличная пластичность. Используются в системах кондиционирования, холодильных установках и в сантехнике. Латунные трубы - в некоторых специфических технических системах. Чугунные трубы из-за их хрупкости непригодны для накатки желобков. Трубы из ПВХ не пригодны для накатки желобков классическим методом. Для их монтажа используются другие альтернативные методы соединения.

Требования к трубам для успешной накатки
1. Труба должна иметь достаточную толщину стенки, чтобы после формирования желобка сохранить свою прочность. Производители оборудования указывают минимальную толщину стенки для каждого диаметра трубы.
2. Труба не должна иметь ржавчины, глубоких рисок, окалины и сильной деформации. Наличие этих факторов ускоряет износ роликов и может привести к браку. Пред накаткой трубу рекомендуют зачистить.
3. Не пригодны для накатки желобков трубы из закаленной высокоуглеродистой стали из-за их хрупкости, т.к. при накатке на них образуются трещины.

Преимущества грувлочных соединений
1. Основным достоинством является их быстрая разъемность и сборка. На это уходят буквально минуты.
2. Надежность соединения обеспечивается равномерным уплотнением металла по всей окружности, стойкость к вибрации и перепадам давления.
3. Отсутствие огневых работ и риска возгорания.
4. Сохраняется прочность трубы, т.к. в отличие от сварки не происходит термического воздействия и изменения структуры металла.
5. Процесс накатки легко повторяем для массового производства.

Область применения
1. Системы кондиционирования и вентиляции
2. Гидравлические и пневматические системы высокого давления
3. Пищевая и фармацевтическая промышленность
4. Строительная отрасль

Пошаговая инструкция по накатке желобков

Материалы и инструменты
• Труба, требуемого диаметра, с необходимой толщиной стенки
• Желобонакатной станок с электрическим приводом
• СОЖ
• Надфиль или шабер для удаления заусенцев
• Калибр или штангенциркуль для контроля глубины желобка
• Средства защиты: очки, перчатки

Подготовка трубы
1. Отрежьте трубу нужной длины. Торец трубы должен быть строго перпендикулярен оси трубы. Желательно использовать труборез.
2. Снимите наружную фаску с края трубы (примерно 0,5-1,0 мм под углом 45°). Это облегчит надевание муфты и предотвратит повреждение уплотнительного кольца.
3. Убедитесь, что участок трубы, где буден желобок, чистый, без окалины, грязи и вмятин.
4. При необходимости сделайте метку маркером в месте, где должен быть центр желобка.

Настройка желобонакатного станка
• Правильно выберите комплект накатных роликов в зависимости от материала трубы ( сталь, нержавеющая сталь, медь, алюминий)
• Размер роликов должен соответствовать диаметру выбранной трубы
• Установите требуемую глубину желобка с помощью точной настройки. Глубина канавки составляет 10-20% от толщины стенки трубы
• При необходимости установите дополнительную опору для длинной трубы

Процесс накатки
• Установите желобонакатной станок в зоне свободного доступа.
• Нанесите СОЖ на зону контакта ролика с трубой.
• Слегка подтяните регулировочный винт, чтобы зафиксировать его на трубе без люфта, не создавая давления на трубу.
• Медленно и плавно закрутите регулировочный винт на 1/4 - 1/2 оборота. Сделайте 2-3 полных оборота роликов вокруг трубы.
• Не пытайтесь получить готовую канавку за один проход. Это может привести к поломке инструмента, деформации трубы и быстрому износу роликов.
• Снова подтяните регулировочный винт на 1/4 оборота. Нанесите СОЖ в зону контакта и сделайте 2-3 оборота ролика вокруг трубы.
• Продолжайте формирование желобка. Периодически проверяйте глубину и ширину желобка.
• Доведите желобок до нужного размера. Сравните с требуемыми значениями.

Окончание накатки
• После завершения накатки снимите металлический грат (заусенцы) по краям желобка, особенно с внутренней стороны. Для этого используйте гратосниматель, шабер или круглый напильник.
• Тщательно очистите трубу от металлической стружки и остатков смазки. Дальнейшее из присутствие нежелательно.

Проверка качества
• Визуальный осмотр. Желобок должен быть ровным, без рваных краев, идти строго по окружности.
• Проверьте еще раз глубину и ширину желобка с помощью калибра или штангенциркуля.
• Попробуйте установить на трубу муфту. Она должна с легким усилием сесть на место, а зажимные кольца четко войти в канавку.
• Всегда сверяйтесь с техническими требованиями производителя фитинговой системы. Это окончательное руководство перед монтажом трубопровода.

Дефекты и их устранение
Смещение желобка. Причина - недостаточно жесткое крепление заготовки. Решение - усилить зажим на заготовке.
Недокат или перекат. Причина - неправильно прилагаемое усилие. Решение - проверьте работу регулировочного винта или гидравлического насоса.
Трещины после накатки. Причина - неправильная установка заготовки. Решение - правильный выбор высоты опоры.
Труба смещается при вращении вперед/назад. Причина - изгиб заготовки по длине. Решение - использовать ровную трубу, т.к. настройкой эту причину не устранить.

Универсальный алгоритм решения проблем
Определите дефект: Смещение, недокат (перекат), износ ролика, трещина
Проверьте ролик: Износ, профиль, твердость. Это самый нагруженный элемент.
Проверьте смазку (СОЖ): Смазка должна быть специальной для холодной деформации и подаваться в достаточном количестве и попадать точно в зону контакта.
Оптимизируйте процесс: Разделите накатку на несколько проходов. Это снизит нагрузку на ролик и станок, уменьшит риск получения трещин и деформаций.

Выводы
Накатка желобков - это блестящий пример того, как простой и недорогой метод может решить сразу несколько инженерных задач: от функциональности до безопасности. Накатка желобков на трубах превращает обычную трубу в высокотехнологичный компонент. Это экономически выгодный и надежный способ создания соединений, который нашел широкое применение в различных отраслях промышленности.

Приложение:
[1] ГОСТ 8732-78 "Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент".
[2] ГОСТ 10705-80 "Трубы стальные электросварные. Технические условия".
[3] ГОСТ 10704-91 " Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент".
[4] ГОСТ 8734-75 "Трубы стальные бесшовные холодно- и теплодеформированные. Сортамент".
[5] ГОСТ Р 59247-2020 " Системы противопожарные. Муфты для соединения трубопроводов. Общие технические требования. Методы испытаний".
[6] ГОСТ Р 55430-2013 " Соединения трубопроводов разъемные".