La operación de doblado con mandril comienza su ciclo. El mandril se inserta en el diámetro interior del tubo. El dado de doblado (izquierda) determina el radio. El dado de sujeción (derecha) guía el tubo alrededor del dado de doblado para determinar el ángulo.
En todas las industrias, la necesidad de doblar tubos complejos continúa sin disminuir. Ya se trate de componentes estructurales, equipos médicos móviles, marcos para vehículos todo terreno o vehículos utilitarios, o incluso barras de seguridad de metal en baños, cada proyecto es diferente.
Lograr los resultados deseados requiere un buen equipo y especialmente la experiencia adecuada. Como cualquier otra disciplina de fabricación, el doblado eficiente de tubos comienza con la vitalidad central, los conceptos fundamentales que subyacen en cualquier proyecto.
Cierta vitalidad central ayuda a determinar el alcance de una tubería o un proyecto de doblado de tuberías. Factores como el tipo de material, el uso final y el uso anual estimado afectan directamente el proceso de fabricación, los costos involucrados y los plazos de entrega.
El primer núcleo crítico es el grado de curvatura (DOB), o el ángulo formado por la curvatura. El siguiente es el radio de la línea central (CLR), que se extiende a lo largo de la línea central de la tubería o el tubo que se va a doblar. Por lo general, el CLR más ajustado que se puede lograr es el doble del diámetro de la tubería o el tubo. Duplique el CLR para calcular el diámetro de la línea central (CLD), que es la distancia desde el eje de la línea central de la tubería o la tubería a través de otra línea central de una curva de retorno de 180 grados.
El diámetro interior (ID) se mide en el punto más ancho de la abertura dentro de la tubería o tubo. El diámetro exterior (OD) se mide sobre el área más ancha de una tubería o tubo, incluida la pared. Finalmente, el espesor de pared nominal se mide entre las superficies exterior e interior de la tubería o tubo.
La tolerancia estándar de la industria para el ángulo de curvatura es de ±1 grado. Cada empresa tiene un estándar interno que puede basarse en el equipo utilizado y la experiencia y el conocimiento del operador de la máquina.
Los tubos se miden y cotizan de acuerdo con su diámetro exterior y calibre (es decir, grosor de la pared). Los calibres comunes incluyen 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18 y 20. Cuanto menor sea el calibre, más gruesa será la pared: calibre 10. El tubo tiene una pared de 0,134 pulgadas y calibre 20. El tubo tiene una pared de 0,035 pulgadas. Tubería OD. La pared se llama "1½-in" en la parte impresa. Tubo de calibre 20 ".
La tubería se especifica mediante un tamaño de tubería nominal (NPS), un número adimensional que describe el diámetro (en pulgadas) y una tabla de espesor de pared (o Sch.). Las tuberías vienen en una variedad de espesores de pared, según su uso. Los programas populares incluyen Sch.5, 10, 40 y 80.
Un tubo de 1.66″.OD y 0.140 pulgadas.NPS marcó la pared en el dibujo de la pieza, seguido por el programa, en este caso, “1¼”.Tubos Shi.40.El gráfico del plan de tubería especifica el diámetro exterior y el espesor de la pared del NPS asociado y el plan.
El factor de pared, que es la relación entre el diámetro exterior y el grosor de la pared, es otro factor importante para los codos. El uso de materiales de pared delgada (igual o inferior a 18 ga.) puede requerir más apoyo en el arco de curvatura para evitar arrugas o caídas. En este caso, la calidad de la curvatura requerirá mandriles y otras herramientas.
Otro elemento importante es la curvatura D, el diámetro del tubo en relación con el radio de curvatura, a menudo denominado radio de curvatura muchas veces mayor que el valor de D. Por ejemplo, un radio de curvatura 2D es de 3 pulgadas de diámetro externo de una tubería de 6 pulgadas. Cuanto mayor sea la D de la curvatura, más fácil será formar la curvatura. Y cuanto menor sea el coeficiente de pared, más fácil será doblarla.
Figura 1. Para calcular el porcentaje de ovalidad, divida la diferencia entre el OD máximo y mínimo por el OD nominal.
Algunas especificaciones del proyecto exigen tubos o tuberías más delgadas para administrar los costos de materiales. Sin embargo, las paredes más delgadas pueden requerir más tiempo de producción para mantener la forma y la consistencia del tubo en las curvas y eliminar la posibilidad de arrugas. En algunos casos, estos mayores costos de mano de obra superan los ahorros de materiales.
Cuando el tubo se dobla, puede perder el 100 % de su forma redonda cerca y alrededor de la curva. Esta desviación se denomina ovalidad y se define como la diferencia entre las dimensiones mayor y menor del diámetro exterior del tubo.
Por ejemplo, un tubo de 2″ OD puede medir hasta 1,975″ después de doblarse. Esta diferencia de 0,025 pulgadas es el factor de ovalidad, que debe estar dentro de tolerancias aceptables (consulte la Figura 1). Según el uso final de la pieza, la tolerancia de ovalidad puede estar entre 1,5 % y 8 %.
Los principales factores que afectan la ovalidad son el codo D y el grosor de la pared. Puede ser difícil doblar radios pequeños en materiales de paredes delgadas para mantener la ovalidad dentro de la tolerancia, pero se puede hacer.
La ovalidad se controla colocando el mandril dentro del tubo o tubería durante el doblado, o en algunas especificaciones de piezas, usando tubería (DOM) dibujada en el mandril desde el principio. (La tubería DOM tiene tolerancias de ID y OD muy ajustadas). Cuanto menor sea la tolerancia de ovalidad, más herramientas y tiempo de producción potencial se requieren.
Las operaciones de doblado de tubos utilizan equipos de inspección especializados para verificar que las piezas formadas cumplan con las especificaciones y tolerancias (consulte la Figura 2). Cualquier ajuste necesario se puede transferir a la máquina CNC según se requiera.
rodillo.Ideal para producir curvas de radio grande, el doblado con rodillo implica alimentar el tubo o la tubería a través de tres rodillos en una configuración triangular (consulte la Figura 3). Los dos rodillos exteriores, generalmente fijos, soportan la parte inferior del material, mientras que el rodillo interior ajustable presiona la parte superior del material.
Doblado por compresión. En este método bastante simple, el troquel de doblado permanece estacionario mientras el contratroquel dobla o comprime el material alrededor del accesorio. Este método no utiliza un mandril y requiere una coincidencia precisa entre el troquel de doblado y el radio de doblado deseado (vea la Figura 4).
Gire y doble. Una de las formas más comunes de doblado de tubos es el doblado por estiramiento rotacional (también conocido como doblado con mandril), que utiliza moldes y mandriles para doblar y presionar. Los mandriles son insertos o núcleos de varillas de metal que sostienen la tubería o el tubo cuando se dobla.
Esta disciplina incluye el plegado de radios múltiples para piezas complejas que requieren dos o más radios de línea central. El plegado de radios múltiples también es excelente para piezas con radios de línea central grandes (las herramientas duras pueden no ser una opción) o piezas complejas que deben formarse en un ciclo completo.
Figura 2. El equipo especializado proporciona diagnósticos en tiempo real para ayudar a los operadores a confirmar las especificaciones de las piezas o abordar las correcciones necesarias durante la producción.
Para realizar este tipo de doblado, se proporciona una dobladora rotativa con dos o más juegos de herramientas, uno para cada radio deseado. Las configuraciones personalizadas en una prensa plegadora de cabezal doble, una para doblar hacia la derecha y otra para doblar hacia la izquierda, pueden proporcionar radios pequeños y grandes en la misma pieza. La transición entre los codos izquierdo y derecho se puede repetir tantas veces como sea necesario, lo que permite formar formas complejas sin quitar el tubo ni involucrar ninguna otra maquinaria (consulte la Figura 6).
Para comenzar, el técnico configura la máquina de acuerdo con la geometría del tubo que se indica en la hoja de datos de doblado o en la impresión de producción, ingresando o cargando las coordenadas de la impresión junto con los datos de longitud, rotación y ángulo. Luego viene la simulación de doblado para garantizar que el tubo pueda despejar la máquina y las herramientas durante el ciclo de doblado. Si la simulación muestra una colisión o interferencia, el operador ajusta la máquina según sea necesario.
Si bien este método generalmente se requiere para piezas hechas de acero o acero inoxidable, se pueden acomodar la mayoría de los metales industriales, espesores de pared y longitudes.
Doblado libre. Un método más interesante, el doblado libre utiliza un troquel del mismo tamaño que la tubería o el tubo que se está doblando (vea la Figura 7). Esta técnica es ideal para dobleces angulares o de múltiples radios de más de 180 grados con pocos segmentos rectos entre cada doblez (los dobleces rotacionales tradicionales requieren algunos segmentos rectos para que la herramienta los agarre). El doblado libre no requiere sujeción, por lo que elimina cualquier posibilidad de marcar tubos o tuberías.
Los tubos de paredes delgadas, a menudo utilizados en maquinaria de alimentos y bebidas, componentes de muebles y equipos médicos o de atención médica, son ideales para la flexión libre. Por el contrario, las piezas con paredes más gruesas pueden no ser candidatos viables.
Se requieren herramientas para la mayoría de los proyectos de doblado de tuberías. En el doblado por estiramiento rotativo, las tres herramientas más importantes son las matrices de doblado, las matrices de presión y las matrices de sujeción. Según el radio de curvatura y el grosor de la pared, también se puede requerir un mandril y una matriz limpiadora para lograr curvas aceptables. Las piezas con múltiples curvas requieren un collar que agarre y cierre suavemente el exterior del tubo, gire según sea necesario y mueva el tubo a la siguiente curva.
El corazón del proceso es doblar el troquel para formar el radio de la línea central de la pieza. El troquel de canal cóncavo del troquel encaja con el diámetro exterior del tubo y ayuda a sujetar el material mientras se dobla. Al mismo tiempo, el troquel de presión sostiene y estabiliza el tubo mientras se enrolla alrededor del troquel de doblado. material, apoyar las paredes del tubo y evitar arrugas y bandas.
Mandriles, inserciones de aleación de bronce o acero cromado para soportar tuberías o tubos, evitar el colapso o la torsión de los tubos y minimizar la ovalidad. El tipo más común es el mandril de bola. Ideal para curvas de radios múltiples y para piezas de trabajo con espesores de pared estándar, el mandril de bola se usa junto con el limpiador, el accesorio y el dado de presión;juntos aumentan la presión necesaria para sujetar, estabilizar y suavizar la curva. El mandril de tapón es una varilla sólida para codos de radio grande en tuberías de paredes gruesas que no requieren rascadores. Los mandriles de formación son varillas sólidas con extremos doblados (o formados) que se utilizan para soportar el interior de tubos de paredes más gruesas o tubos doblados a un radio promedio. Además, los proyectos que requieren tubos cuadrados o rectangulares requieren mandriles especializados.
El doblado preciso requiere herramientas y configuración adecuadas. La mayoría de las empresas de doblado de tuberías tienen herramientas en stock. Si no están disponibles, las herramientas deben obtenerse para adaptarse al radio de curvatura específico.
El cargo inicial para crear un troquel de doblado puede variar ampliamente. Esta tarifa única cubre los materiales y el tiempo de producción necesarios para crear las herramientas requeridas, que generalmente se usan para proyectos posteriores. Si el diseño de la pieza es flexible en términos de radio de doblado, los desarrolladores de productos pueden ajustar sus especificaciones para aprovechar las herramientas de doblado existentes del proveedor (en lugar de usar herramientas nuevas). Esto ayuda a administrar los costos y acortar los plazos de entrega.
Figura 3. Ideal para la producción de curvas de gran radio, doblar con rodillos para formar un tubo o tubo con tres rodillos en una configuración triangular.
Los orificios, ranuras u otras características específicas en o cerca de la curva agregan una operación auxiliar al trabajo, ya que el corte por láser debe realizarse después de doblar el tubo. Las tolerancias también afectan el costo. Los trabajos muy exigentes pueden requerir mandriles o troqueles adicionales, lo que puede aumentar el tiempo de configuración.
Hay muchas variables que los fabricantes deben tener en cuenta al buscar codos o curvas personalizados. Factores como las herramientas, los materiales, la cantidad y la mano de obra juegan un papel importante.
Aunque las técnicas y los métodos de doblado de tuberías han avanzado a lo largo de los años, muchos fundamentos de doblado de tuberías siguen siendo los mismos. Comprender los fundamentos y consultar con un proveedor experto lo ayudará a obtener los mejores resultados.
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