L'operació de doblegat del mandril comença el seu cicle. El mandril s'insereix al diàmetre interior del tub. La matriu de doblegat (esquerra) determina el radi. La matriu de subjecció (dreta) guia el tub al voltant de la matriu de doblegat per determinar l'angle.
En totes les indústries, la necessitat de doblegar tubs complexos continua sense disminuir. Tant si es tracta de components estructurals, equips mèdics mòbils, xassís per a vehicles tot terreny o vehicles utilitaris, o fins i tot barres de seguretat metàl·liques en banys, cada projecte és diferent.
Aconseguir els resultats desitjats requereix un bon equipament i, sobretot, l'experiència adequada. Com qualsevol altra disciplina de fabricació, el doblegat eficient de tubs comença amb la vitalitat central, els conceptes fonamentals que fonamenten qualsevol projecte.
Una part de la vitalitat bàsica ajuda a determinar l'abast d'un projecte de canonada o de doblegat de canonades. Factors com el tipus de material, l'ús final i l'ús anual estimat afecten directament el procés de fabricació, els costos implicats i els terminis de lliurament.
El primer nucli crític és el grau de curvatura (DOB), o l'angle format pel corb. A continuació, hi ha el radi de la línia central (CLR), que s'estén al llarg de la línia central de la canonada o tub que s'ha de doblegar. Normalment, el CLR més ajustat que es pot aconseguir és el doble del diàmetre de la canonada o tub. Dupliqueu el CLR per calcular el diàmetre de la línia central (CLD), que és la distància des de l'eix de la línia central de la canonada o tub a través d'una altra línia central d'un corb de retorn de 180 graus.
El diàmetre interior (DI) es mesura al punt més ample de l'obertura dins del tub o canonada. El diàmetre exterior (OD) es mesura sobre la zona més ampla d'un tub o canonada, inclosa la paret. Finalment, el gruix nominal de la paret es mesura entre les superfícies exterior i interior del tub o canonada.
La tolerància estàndard de la indústria per a l'angle de flexió és de ±1 grau. Cada empresa té un estàndard intern que es pot basar en l'equip utilitzat i en l'experiència i els coneixements de l'operador de la màquina.
Els tubs es mesuren i es cotitzen segons el seu diàmetre exterior i calibre (és a dir, el gruix de la paret). Els calibres comuns inclouen 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 i 20. Com més baix sigui el calibre, més gruixuda serà la paret: calibre 10. El tub té una paret de 0,134 polzades i calibre 20. El tub té una paret de 0,035 polzades. Tub de calibre 20 amb un diàmetre exterior d'1½" i 0,035". La paret s'anomena "1½" a la impressió de la peça. Tub de calibre 20.
La canonada s'especifica mitjançant una mida nominal de canonada (NPS), un nombre adimensional que descriu el diàmetre (en polzades) i una taula de gruixos de paret (o Sch.). Les canonades vénen en una varietat de gruixos de paret, segons el seu ús. Els programes populars inclouen Sch.5, 10, 40 i 80.
Una canonada d'1,66 polzades de diàmetre exterior i 0,140 polzades de diàmetre neumàtic (NPS) marcava la paret al dibuix de la peça, seguit de la programació; en aquest cas, tubs d'1¼ polzades de diàmetre interior (1¼ polzades de diàmetre interior) i 0,40 polzades de diàmetre neumàtic. El gràfic del pla de canonades especifica el diàmetre exterior i el gruix de la paret del NPS i el pla associats.
El factor de paret, que és la relació entre el diàmetre exterior i el gruix de la paret, és un altre factor important per als colzes. L'ús de materials de paret prima (igual o inferior a 18 ga.) pot requerir més suport a l'arc de doblegat per evitar arrugues o afluixaments. En aquest cas, un doblegat de qualitat requerirà mandrils i altres eines.
Un altre element important és la corba D, el diàmetre del tub en relació amb el radi de corba, sovint anomenat radi de corba moltes vegades més gran que el valor de D. Per exemple, un radi de corba 2D és de 3 polzades de diàmetre exterior de la canonada i és de 6 polzades. Com més alta sigui la D de la corba, més fàcil serà formar la corba. I com més baix sigui el coeficient de paret, més fàcil serà doblegar-la. Aquesta correlació entre el factor de paret i la corba D ajuda a determinar què es requereix per iniciar un projecte de corba de canonades.
Figura 1. Per calcular el percentatge d'ovalitat, dividiu la diferència entre el diàmetre exterior màxim i mínim pel diàmetre exterior nominal.
Algunes especificacions de projecte requereixen tubs o canonades més prims per gestionar els costos de materials. Tanmateix, les parets més primes poden requerir més temps de producció per mantenir la forma i la consistència del tub en els corbes i eliminar la possibilitat d'arrugues. En alguns casos, aquests costos laborals més elevats superen l'estalvi de materials.
Quan el tub es doblega, pot perdre el 100% de la seva forma rodona a prop i al voltant de la corba. Aquesta desviació s'anomena ovalitat i es defineix com la diferència entre les dimensions més gran i més petita del diàmetre exterior del tub.
Per exemple, un tub de 2″ de diàmetre exterior pot mesurar fins a 1,975″ després de doblegar-se. Aquesta diferència de 0,025 polzades és el factor d'ovalitat, que ha d'estar dins de les toleràncies acceptables (vegeu la Figura 1). Depenent de l'ús final de la peça, la tolerància per a l'ovalitat pot estar entre l'1,5% i el 8%.
Els principals factors que afecten l'ovalitat són el colze D i el gruix de la paret. Corbar radis petits en materials de paret prima pot ser difícil de mantenir dins de la tolerància, però es pot fer.
L'ovalitat es controla col·locant el mandrí dins del tub o canonada durant el doblegat o, en algunes especificacions de peces, utilitzant tubs (DOM) estirats al mandrí des del principi. (Els tubs DOM tenen toleràncies de diàmetre interior i exterior molt ajustades.) Com més baixa sigui la tolerància d'ovalitat, més eines i temps de producció potencial es requereixen.
Les operacions de doblegat de tubs utilitzen equips d'inspecció especialitzats per verificar que les peces conformades compleixen les especificacions i les toleràncies (vegeu la figura 2). Qualsevol ajust necessari es pot transferir a la màquina CNC segons calgui.
rotlle. Ideal per produir corbes de gran radi, el corbat per rotlle consisteix a alimentar la canonada o el tub a través de tres rodets en una configuració triangular (vegeu la figura 3). Els dos rodets exteriors, generalment fixos, suporten la part inferior del material, mentre que el rodet interior ajustable pressiona la part superior del material.
Flexió per compressió. En aquest mètode bastant senzill, la matriu de flexió roman immòbil mentre la contramatriu doblega o comprimeix el material al voltant de la fixació. Aquest mètode no utilitza un mandril i requereix una coincidència precisa entre la matriu de flexió i el radi de flexió desitjat (vegeu la figura 4).
Girar i doblegar. Una de les formes més comunes de doblegar tubs és la flexió per estirament rotacional (també coneguda com a flexió per mandril), que utilitza matrius i mandrils de flexió i pressió. Els mandrils són insercions o nuclis de vareta metàl·lica que suporten la canonada o el tub quan es dobleguen. L'ús d'un mandril evita que el tub s'esfondri, s'aplani o s'arrugui durant la flexió, mantenint i protegint així la forma del tub (vegeu la figura 5).
Aquesta disciplina inclou el doblegat multirradi per a peces complexes que requereixen dos o més radis centrals. El doblegat multirradi també és ideal per a peces amb radis centrals grans (l'utillatge dur pot no ser una opció) o peces complexes que s'han de formar en un cicle complet.
Figura 2. L'equipament especialitzat proporciona diagnòstics en temps real per ajudar els operadors a confirmar les especificacions de les peces o a abordar les correccions necessàries durant la producció.
Per realitzar aquest tipus de plegat, una plegadora rotativa està proveïda de dos o més jocs d'eines, un per a cada radi desitjat. Les configuracions personalitzades en una plegadora de doble capçal (una per doblegar a la dreta i l'altra per doblegar a l'esquerra) poden proporcionar radis petits i grans a la mateixa peça. La transició entre els colzes esquerre i dret es pot repetir tantes vegades com calgui, permetent que es formin completament formes complexes sense treure el tub ni involucrar cap altra maquinària (vegeu la Figura 6).
Per començar, el tècnic configura la màquina segons la geometria del tub que apareix a la fitxa tècnica del doblegat o a la impressió de producció, introduint o carregant les coordenades de la impressió juntament amb les dades de longitud, rotació i angle. A continuació, es fa la simulació de doblegat per garantir que el tub pugui passar per la màquina i les eines durant el cicle de doblegat. Si la simulació mostra una col·lisió o interferència, l'operador ajusta la màquina segons calgui.
Tot i que aquest mètode es requereix normalment per a peces fetes d'acer o acer inoxidable, es poden adaptar a la majoria de metalls industrials, gruixos de paret i longituds.
Corbat lliure. Un mètode més interessant, el corbat lliure, utilitza una matriu de la mateixa mida que la canonada o el tub que es doblega (vegeu la figura 7). Aquesta tècnica és ideal per a corbes angulars o de diversos radis superiors a 180 graus amb pocs segments rectes entre cada corba (les corbes d'estirament rotacional tradicionals requereixen alguns segments rectes perquè l'eina els pugui agafar). El corbat lliure no requereix subjecció, de manera que elimina qualsevol possibilitat de marcar tubs o canonades.
Els tubs de paret fina, que s'utilitzen sovint en maquinària per a aliments i begudes, components de mobles i equips mèdics o sanitaris, són ideals per a la flexió lliure. En canvi, les peces amb parets més gruixudes poden no ser candidates viables.
La majoria de projectes de doblegat de canonades requereixen eines. En el doblegat per estirament rotatiu, les tres eines més importants són les matrius de doblegat, les matrius de pressió i les matrius de subjecció. Depenent del radi de doblegat i del gruix de la paret, també es pot requerir un mandril i una matriu de rascador per aconseguir doblegats acceptables. Les peces amb múltiples doblegats requereixen una pinça que s'agafi i es tanqui suaument a l'exterior del tub, giri segons calgui i mogui el tub al següent doblegat.
El cor del procés és doblegar la matriu per formar el radi de la línia central de la peça. La matriu del canal còncau de la matriu s'adapta al diàmetre exterior del tub i ajuda a subjectar el material mentre es doblega. Al mateix temps, la matriu de pressió subjecta i estabilitza el tub mentre s'enrotlla al voltant de la matriu de doblegat. La matriu de subjecció funciona conjuntament amb la matriu de premsatge per subjectar el tub contra el segment recte de la matriu de doblegat mentre es mou. A prop de l'extrem de la matriu de doblegat, utilitzeu una matriu de metge quan sigui necessari per allisar la superfície del material, subjectar les parets del tub i evitar arrugues i bandes.
Mandrils, insercions d'aliatge de bronze o acer cromat per suportar canonades o tubs, evitar el col·lapse o la torçada del tub i minimitzar l'ovalitat. El tipus més comú és el mandril de bola. Ideal per a corbes de diversos radis i per a peces amb gruixos de paret estàndard, el mandril de bola s'utilitza conjuntament amb el rascador, el fixador i la matriu de pressió; junts augmenten la pressió necessària per subjectar, estabilitzar i suavitzar la corba. El mandril de tap és una vareta sòlida per a colzes de radi gran en canonades de paret gruixuda que no requereixen rascadors. Els mandrils de conformació són varetes sòlides amb extrems doblegats (o formats) que s'utilitzen per suportar l'interior de tubs de paret gruixuda o tubs doblegats a un radi mitjà. A més, els projectes que requereixen tubs quadrats o rectangulars requereixen mandrils especialitzats.
El doblegat precís requereix eines i configuració adequades. La majoria de les empreses de doblegat de canonades tenen eines en estoc. Si no estan disponibles, s'han de buscar eines que s'adaptin al radi de doblegat específic.
El cost inicial per crear una matriu de plegat pot variar molt. Aquesta tarifa única cobreix els materials i el temps de producció necessaris per crear les eines necessàries, que normalment s'utilitzen per a projectes posteriors. Si el disseny de la peça és flexible pel que fa al radi de plegat, els desenvolupadors de productes poden ajustar les seves especificacions per aprofitar les eines de plegat existents del proveïdor (en lloc d'utilitzar eines noves). Això ajuda a gestionar els costos i a escurçar els terminis de lliurament.
Figura 3. Ideal per a la producció de corbes de gran radi, corbat per rodets per formar un tub o tub amb tres rodets en configuració triangular.
Els forats, ranures o altres característiques especificades al doblec o a prop d'aquest afegeixen una operació auxiliar a la feina, ja que el tall amb làser s'ha de fer després de doblegar el tub. Les toleràncies també afecten el cost. Les feines molt exigents poden requerir mandrils o matrius addicionals, cosa que pot augmentar el temps de configuració.
Hi ha moltes variables que els fabricants han de tenir en compte a l'hora d'obtenir colzes o corbes personalitzats. Factors com les eines, els materials, la quantitat i la mà d'obra hi influeixen.
Tot i que les tècniques i els mètodes de doblegat de canonades han avançat al llarg dels anys, molts fonaments del doblegat de canonades continuen sent els mateixos. Comprendre els fonaments i consultar amb un proveïdor expert us ajudarà a obtenir els millors resultats.
FABRICATOR és la revista líder a Amèrica del Nord en la indústria de conformació i fabricació de metalls. La revista ofereix notícies, articles tècnics i casos d'estudi que permeten als fabricants fer la seva feina de manera més eficient. FABRICATOR ha estat al servei de la indústria des del 1970.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal ja és totalment accessible i proporciona un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Gaudeix d'accés complet a l'edició digital de STAMPING Journal, que ofereix els darrers avenços tecnològics, les millors pràctiques i les notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The Fabricator en espanyol, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.