Формовка вместо врезного кольца: Walform, EO2-FORM и станок LT-KF42
Как собрать трубное соединение на конусе 24° без врезных колец: станок формует торец трубы под гайку и эластомерное уплотнение. В этой статье мы описываем технологию, сравниваем системы формовки и показываем, что все они выполняются на одном станке.
Жёсткие трубопроводы гидросистем в Европе, России и Азии традиционно собирают на соединениях с конусом 24° по DIN 2353 (ISO 8434-1). Классический способ зафиксировать трубу в таком фитинге состоит в применении врезного кольца: при затяжке гайки его закалённые кромки врезаются в наружную поверхность трубы. Технология проверена десятилетиями, однако у неё есть конструктивные недостатки. Формовка торца была разработана, чтобы их устранить.
Классическое соединение: врезное кольцо и его ограничения
Эти недостатки заложены в самой конструкции:
- Надрез трубы. Кромки кольца прорезают поверхность, и в зоне максимальных вибрационных напряжений появляется концентратор. При пульсациях давления и вибрации именно здесь начинаются усталостные трещины.
- Зависимость от монтажника. Если гайку недотянули, кольцо не врезалось: соединение потечёт, а под нагрузкой трубу может вырвать. Если перетянули, кольцо пережало трубу. Требование «полтора оборота после касания» каждый монтажник на практике понимает по-своему.
- Уплотнение металл по металлу. Уплотнение без эластомера чувствительно к микрорельефу и температурным циклам. Небольшие течи на вибронагруженных машинах относятся к типичным жалобам.
- Повторный монтаж. Каждая переборка ослабляет посадку кольца.
Формовка торца: как это работает
Идея систем формовки состоит в том, чтобы перенести самую ответственную операцию из монтажной зоны в станок. Конец трубы один раз холодно формуется: специальный инструмент осаживает торец и выдавливает на трубе кольцевой опорный бурт и посадочную поверхность под уплотнение. Стенка при этом не режется, металл перераспределяется, а волокна остаются непрерывными.
Монтаж после этого прост. На сформованный торец надевается эластомерное уплотнительное кольцо, труба вставляется в стандартный корпус фитинга с конусом 24°, гайка затягивается до жёсткого упора в бурт. Врезные кольца не используются, а результат затяжки не зависит от навыка монтажника.
Преимущества формовки
- Труба не ослаблена. Надреза нет, поэтому нет и концентратора напряжений. Усталостная прочность соединения при вибрации и пульсациях давления существенно выше, чем у соединения с врезным кольцом.
- Герметичность обеспечивает эластомер. Кольцо из FKM или NBR в конусе выдерживает высокое давление, температурные циклы и вибрацию, и соединение не нужно периодически подтягивать.
- Монтаж не зависит от опыта слесаря. Гайка затягивается до жёсткого упора в бурт: перетянуть её сложно, а недотяжку видно сразу.
- Быстрее и дешевле в сборке. В соединении на одну деталь меньше: врезное кольцо не нужно, а вместе с ним исчезает и операция предварительной насадки. Цикл формовки на станке занимает 15–20 секунд.
- Многократная переборка. Бурт сформован навсегда. Соединение разбирается и собирается многократно, меняется только эластомерное кольцо.
- Стандартные корпуса фитингов. Формованная труба входит в обычные корпуса 24° по DIN 2353, поэтому переходить на технологию можно постепенно, меняя только гайки и уплотнения.
Walform, WALFORMplus, EO2-FORM, VOSS Form: в чём разница
Идею формовки развивают несколько фирменных систем. Принцип у всех один, холодная формовка торца под конус 24°, а различаются геометрия контура, конструкция гайки и уплотнительного элемента:
| Система | Гайка | Уплотнение | Особенность |
|---|---|---|---|
| Walform | стандартная DIN | эластомерное кольцо (FKM, H-NBR, NBR, EPDM, по среде) | первая массовая система формовки; корпус и гайка обычные детали DIN 2353 |
| WALFORMplus | стандартная DIN | эластомер (FKM) | развитие WALFORM для высокодинамичных режимов с пульсациями давления и вибрацией |
| EO2-FORM | стандартная, системы EO2 | функциональное кольцо с эластомером | контур под уплотнительный элемент EO2; формовка встраивается в эту линейку фитингов |
| VOSS Form SQR | функциональная гайка SQR со встроенным зажимным кольцом | металл по металлу плюс дополнительное мягкое кольцо FKM | торец садится глубоко, до дна корпуса, опорная поверхность выполнена со скосом, в отличие от прямого торца DIN-систем; зажимное кольцо радиально обхватывает трубу и гасит вибрацию до зоны уплотнения |
| Формовка 24° металл по металлу | стандартная DIN | без эластомера | торец формуется в уплотнительный конус; вариант для сред, где эластомер нежелателен |
Немного истории. Пионером формовки считается немецкая компания Walterscheid: её система WALFORM появилась в 1995 году и первой показала, что врезное кольцо можно заменить контуром на самой трубе. Позднее подразделение трубных соединений Walterscheid вошло в состав концерна Eaton, и система долгое время была известна под именем Eaton Walterscheid WALFORMplus. В 2021 году гидравлический бизнес Eaton, включая Walterscheid, перешёл к Danfoss, а в 2022 году линейка получила название Waltech: в неё входят системы Walpro, Walring и Walform. Система EO2-FORM принадлежит Parker и продолжает линейку фитингов Ermeto. VOSS вышла на рынок со своей системой SQR в 2001 году и сосредоточилась на защите от вибрации: благодаря зажимному кольцу в гайке система сертифицирована в том числе для судостроения и офшорных платформ.
LT-KF42: одна машина для всех контуров
LT-KF42 представляет собой станок формовки концов труб с гидравлическим приводом на 650 бар. Труба зажимается кулачками (комплекты от D6 до D42), пуансон осаживает торец в контур установленной матрицы. Есть ручной и автоматический режимы, инструмент хранится в собственном шкафу станка.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Формовка, сталь ST 37.4 | 6×1 – 38×6 мм, до 42×4 мм |
| Формовка, нержавеющая сталь 1.4571 | 6×1 – 38×5 мм, до 42×3 мм |
| Давление гидросистемы | 650 бар |
| Мощность / питание | 3 кВт · 380/400 В |
| Габариты / масса | 630×750×1150 мм · 251 кг |
Диапазоны покрывают весь типоряд DIN 2353, от лёгкой серии 6×1 до тяжёлой 38×6, включая нержавеющие трубопроводы для судостроения и пищевых производств.
Отдельно отметим материал. LT-KF42 формует не только трубы из углеродистой стали, но и нержавеющие гидравлические трубки. Нержавеющая сталь жёстче и сильнее упрочняется при деформации, поэтому формовка на ней требует запаса усилия и точной геометрии инструмента. У KF42 есть и то и другое, и профиль торца на нержавеющей трубе получается таким же стабильным, как на обычной. Для пищевой, судовой и химической гидравлики, где нержавеющие линии применяются повсеместно, это снимает главный вопрос к технологии.