Doblado de tubos - Tube bending
Tubo de flexión es cualquier metal que forma los procesos usados para formar permanentemente tuberías o tubos . El doblado de tubos puede estar ligado a la forma o usar procedimientos de doblado de forma libre, y puede usar procedimientos de conformado en frío o soportados por calor.
Se utilizan procedimientos de doblado de encofrado como "doblado en prensa" o "doblado por estirado giratorio" para dar forma a la pieza de trabajo en forma de troquel . El material de tubo recto se puede formar usando una máquina dobladora para crear una variedad de dobleces simples o múltiples y dar forma a la pieza en la forma deseada. Estos procesos se pueden utilizar para formar formas complejas a partir de diferentes tipos de tubos de metal dúctil. Los procesos de doblado de forma libre, como el doblado de empuje de tres rodillos, dan forma a la pieza de trabajo de forma cinemática, por lo que el contorno de doblado no depende de la geometría de la herramienta.
Generalmente, se utiliza material redondo para doblar tubos. Sin embargo, los tubos y tuberías cuadrados y rectangulares también se pueden doblar para cumplir con las especificaciones del trabajo. Otros factores involucrados en el proceso de doblado son el grosor de la pared, las herramientas y los lubricantes que necesita el doblador de tubos y tuberías para dar la mejor forma al material, y las diferentes formas en que se puede usar el tubo (tubo, alambres de tubería).
Geometría
Un tubo se puede doblar en múltiples direcciones y ángulos. Las curvas simples comunes consisten en formar codos, que son curvas, y curvas en U, que son curvas de 180 °. Las geometrías más complejas incluyen múltiples pliegues bidimensionales (2D) y pliegues tridimensionales (3D). Un tubo 2D tiene las aberturas en el mismo plano; un 3D tiene aberturas en diferentes planos.
Un pliegue de dos planos o pliegue compuesto se define como un pliegue compuesto que tiene un pliegue en la vista del plano y un pliegue en la elevación. Al calcular una curva en dos planos, se debe conocer el ángulo de curvatura y la rotación (ángulo diedro).
Un efecto secundario de doblar la pieza de trabajo son los cambios de espesor de la pared; la pared a lo largo del radio interior del tubo se vuelve más gruesa y la pared exterior se vuelve más delgada. Para reducir esto, el tubo puede apoyarse interna o externamente para preservar la sección transversal . Según el ángulo de curvatura, el grosor de la pared y el proceso de curvado, el interior de la pared puede arrugarse.
Procesos
El doblado de tubos como proceso comienza con cargar un tubo en un tubo o dobladora de tubos y sujetarlo en su lugar entre dos troqueles, el bloque de sujeción y el troquel de formación. El tubo también está sujeto sin apretar por otros dos troqueles, el troquel del limpiador y el troquel de presión.
El proceso de doblado de tubos implica el uso de fuerza mecánica para empujar la tubería o la tubería de material de stock contra un troquel, lo que obliga a la tubería o tubo a adaptarse a la forma del troquel. A menudo, la tubería de stock se mantiene firmemente en su lugar mientras el extremo se gira y se enrolla alrededor del dado. Otras formas de procesamiento incluyen empujar el material a través de rodillos que lo doblan en una curva simple. Para algunos procesos de doblado de tubos, se coloca un mandril dentro del tubo para evitar que se colapse. El tubo se mantiene en tensión mediante un troquel de limpiaparabrisas para evitar que se arrugue durante la tensión. Un troquel de limpiaparabrisas generalmente está hecho de una aleación más blanda, como aluminio o latón, para evitar rayar o dañar el material que se dobla.
Gran parte de las herramientas están hechas de acero endurecido o acero para herramientas para mantener y prolongar la vida útil de la herramienta. Sin embargo, cuando existe la preocupación de rayar o rayar la pieza de trabajo, se utiliza un material más blando como el aluminio o el bronce. Por ejemplo, el bloque de sujeción, el bloque de forma giratoria y la matriz de presión se forman a menudo de acero endurecido porque la tubería no se mueve más allá de estas partes de la máquina. La matriz de presión y la matriz de limpieza están formadas de aluminio o bronce para mantener la forma y la superficie de la pieza de trabajo a medida que se desliza.
Máquinas de doblado de tubos son típicamente humano accionado, neumático accionado, hidráulica asistida, hidráulica accionada, o servomotor eléctrico.
Presione doblado
El plegado a presión es probablemente el primer proceso de plegado que se utiliza en tuberías y tubos fríos. En este proceso, se presiona una matriz con la forma de la curva contra la tubería, lo que obliga a la tubería a adaptarse a la forma de la curva. Debido a que la tubería no está soportada internamente, existe cierta deformación de la forma de la tubería, lo que resulta en una sección transversal ovalada. Este proceso se utiliza cuando no se requiere una sección transversal consistente de la tubería. Aunque un solo dado puede producir varias formas, solo funciona para un tamaño de tubo y radio.
Doblado giratorio
El doblado por tracción rotatoria (RDB) es una tecnología precisa, ya que se dobla utilizando herramientas o "juegos de matrices" que tienen un radio de línea central constante (CLR), alternativamente indicado como radio de flexión medio (Rm). Las dobladoras giratorias de tracción se pueden programar para almacenar múltiples trabajos de doblado con diferentes grados de doblado. A menudo, se adjunta una tabla de índice de posicionamiento (IDX) al doblador, lo que permite al operador reproducir curvas complejas que pueden tener múltiples curvas y planos diferentes.
Las dobladoras giratorias son las máquinas más populares para su uso en el doblado de tubos, tuberías y sólidos para aplicaciones como: pasamanos , marcos, jaulas antivuelco de vehículos de motor , manijas, líneas y mucho más. Las dobladoras de tracción rotativas crean curvas estéticamente agradables cuando la herramienta adecuada se adapta a la aplicación. Las máquinas dobladoras de estirado rotativo CNC pueden ser muy complejas y utilizan herramientas sofisticadas para producir curvas severas con requisitos de alta calidad.
El herramental completo se requiere solo para el doblado de alta precisión de tubos difíciles de doblar con una relación de diámetro exterior / t (diámetro / espesor) relativamente grande y una relación relativamente pequeña entre el radio de curvatura medio Rm y el diámetro exterior. El uso de refuerzo axial en el extremo libre del tubo o en la matriz de presión es útil para evitar un adelgazamiento excesivo y el colapso del extradós del tubo. El mandril, con o sin bola con eslabones esféricos, se utiliza principalmente para prevenir arrugas y ovalizaciones. Para procesos de doblado relativamente fáciles (es decir, a medida que disminuye el factor de dificultad BF), el herramental se puede simplificar progresivamente, eliminando la necesidad de la asistencia axial, el mandril y el troquel de limpieza (que en su mayoría previene las arrugas). Además, en algunos casos particulares, las herramientas estándar deben modificarse para cumplir con los requisitos específicos de los productos.
Doblado de rodillos
Durante el proceso de doblado de rodillos, la tubería, extrusión o sólido pasa a través de una serie de rodillos (típicamente tres) que aplican presión a la tubería, cambiando gradualmente el radio de curvatura en la tubería. Los dobladores de rollos de estilo piramidal tienen un rollo móvil, generalmente el rollo superior. Las dobladoras de rodillos de doble pellizco tienen dos rodillos ajustables, normalmente los rodillos inferiores, y un rodillo superior fijo. Este método de doblado provoca muy poca deformación en la sección transversal de la tubería. Este proceso es adecuado para producir bobinas de tubería, así como curvas largas y suaves como las que se utilizan en los sistemas de truss.
Doblado de empuje de tres rodillos
El plegado por empuje de tres rodillos (TRPB) es el proceso de plegado de forma libre más utilizado para fabricar geometrías de plegado que constan de varias curvas de plegado planas. Sin embargo, es posible dar forma a 3D. El perfil se guía entre el rodillo de doblado y el rodillo de soporte, mientras se empuja a través de las herramientas. La posición del rodillo formador define el radio de curvatura. El punto de flexión es el punto tangente entre el tubo y el rodillo de flexión. Para cambiar el plano de flexión, el empujador hace girar el tubo alrededor de su eje longitudinal. Generalmente, un juego de herramientas TRPB se puede aplicar en una máquina dobladora rotativa convencional . El proceso es muy flexible ya que con un juego de herramientas único, se pueden obtener varios valores de radios de curvatura Rm, aunque la precisión geométrica del proceso no es comparable a la del curvado giratorio . Se pueden fabricar contornos de flexión definidos como funciones spline o polinomial.
Doblado simple de tres rodillos
El doblado de tres rodillos de tubos y perfiles abiertos también se puede realizar con máquinas más simples, a menudo semiautomáticas y no controladas por CNC, capaces de alimentar el tubo en la zona de doblado por fricción. Estas máquinas tienen a menudo una disposición vertical, es decir, los tres rodillos se encuentran en un plano vertical.
Doblado por inducción
Se coloca una bobina de inducción alrededor de una pequeña sección de la tubería en el punto de curvatura. Luego se calienta por inducción entre 800 y 2,200 grados Fahrenheit (430 y 1,200 C). Mientras la tubería está caliente, se ejerce presión sobre la tubería para doblarla. Luego, la tubería puede enfriarse con aire o agua rociada o enfriarse contra el aire ambiente.
La flexión por inducción se utiliza para producir curvas para una amplia gama de aplicaciones, como tuberías (de paredes delgadas) para los segmentos de aguas arriba y aguas abajo y en tierra y mar adentro de la industria petroquímica, piezas estructurales de gran radio para la industria de la construcción, Curvas de paredes gruesas y radio corto para la industria de generación de energía y sistemas de calefacción urbana.
Las grandes ventajas del doblado por inducción son:
- sin necesidad de mandriles
- los radios y ángulos de curvatura (1 ° -180 °) se pueden seleccionar libremente
- radios y ángulos de curvatura de alta precisión
- se pueden producir fácilmente carretes de tubería precisos
- Se pueden obtener ahorros significativos en soldaduras de campo
- Se puede acomodar una amplia gama de tamaños de tubería en una máquina (1 ”DE a 80” DE)
- excelentes valores de adelgazamiento de la pared y de ovalidad
Embalaje
Embalaje de hielo
La tubería se llena con una solución de agua, se congela y se dobla mientras está fría. El soluto (se puede usar jabón) hace que el hielo sea flexible. Esta técnica se utiliza para hacer trombones.
Embalaje de tono
Anteriormente se usaban técnicas similares que usaban brea, pero se suspendieron porque la brea era difícil de limpiar sin calor excesivo.
Empaque de arena / conformado de losas en caliente
En el proceso de empaque con arena, la tubería se llena con arena fina y los extremos se tapan. La tubería llena se calienta en un horno a 1,600 ° F (870 ° C) o más. Luego se coloca sobre una losa con pasadores colocados en ella y se dobla alrededor de los pasadores con un cabrestante, una grúa o alguna otra fuerza mecánica. La arena en la tubería minimiza la distorsión en la sección transversal de la tubería.
Mandril s
Un mandril es una varilla de acero o una bola unida que se inserta en el tubo mientras se dobla para darle al tubo un soporte adicional y reducir las arrugas y la rotura del tubo durante este proceso. Los diferentes tipos de mandriles son los siguientes.
- Mandril de tapón: una varilla sólida que se utiliza en curvas normales
- Mandril de forma: una varilla sólida con extremo curvo que se usa en la curva cuando se necesita más soporte
- Mandril de bolas sin cable: rodamientos de bolas de acero no ligados insertados en el tubo, utilizados en curvas críticas y precisas
- Mandril de bolas con cable: rodamientos de bolas enlazados insertados en el tubo, utilizados en curvas críticas y curvas precisas
- Arena: arena empaquetada en tubo
En la producción de un producto donde la curvatura no es crítica, se puede utilizar un mandril de tapón. Un tipo de forma ahusa el extremo del mandril para proporcionar más soporte en la curva del tubo. Cuando se necesita un doblado preciso, se debe utilizar un mandril de bola (o un mandril de bola con cable de acero). Los discos combinados en forma de bola se insertan en el tubo para permitir que se doblen manteniendo el mismo diámetro en todas partes. Otros estilos incluyen el uso de arena, cerrobend o agua helada. Estos permiten un diámetro algo constante al tiempo que brindan una alternativa económica a los estilos antes mencionados.
El tubo de escape de alto rendimiento para automóviles o motocicletas es una aplicación común para un mandril.
Muelles de flexión
Estos son resortes fuertes pero flexibles que se insertan en una tubería para soportar las paredes de la tubería durante el doblado manual. Tienen diámetros solo ligeramente menores que el diámetro interno de la tubería a doblar. Solo son adecuados para doblar tubos de cobre blando de 15 y 22 mm (0,6 y 0,9 pulgadas) (normalmente utilizados en plomería doméstica) o tubos de PVC.
El resorte se empuja dentro del tubo hasta que su centro esté aproximadamente donde debe estar la curva. Se puede unir un trozo de cable flexible al extremo del resorte para facilitar su extracción. La tubería generalmente se sostiene contra la rodilla flexionada y los extremos de la tubería se levantan para crear la curva. Para que sea más fácil recuperar el resorte de la tubería, es una buena idea doblar la tubería un poco más de lo necesario y luego aflojarla un poco. Los resortes son menos engorrosos que los dobladores rotatorios, pero no son adecuados para doblar tramos cortos de tubería cuando es difícil obtener el apalancamiento requerido en los extremos de la tubería.
Los resortes de flexión para tuberías de diámetro más pequeño (tubería de cobre de 10 mm) se deslizan sobre la tubería en lugar de hacia adentro.
Ver también
- Flexión (mecánica)
- Dobladora (fabricación)
- Freno (doblado de chapa)
- Compensación de retorno por resorte