Doblado de tubos A menudo se le llama "arte oscuro", un proceso misterioso lleno de ensayo y error. Pero los principios fundamentales detrás doblado de tubos Se han mantenido prácticamente sin cambios durante décadas. Si bien la tecnología ha avanzado considerablemente en los métodos para doblar piezas tubulares, la física subyacente del proceso sigue siendo la misma. Ya sea que trabaje con tubos o tuberías, la clave para lograr un doblado perfecto se reduce a cuatro factores críticos: el material, la máquina, las herramientas y la lubricación.
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Comprensión de los conceptos básicos de las técnicas de doblado de tubos metálicos
El doblado comienza con la comprensión de las propiedades del tubo o tubería. Las tuberías, que suelen utilizarse para transportar fluidos o aire, se especifican por su tamaño nominal (ver Figura 1). Sin embargo, al especificar una máquina dobladora, el radio central, el diámetro exterior y el espesor de la pared del material son parámetros cruciales a considerar.
Además, cada cédula de tubería tiene un espesor de pared nominal, pero este puede variar ligeramente. Estas variaciones deben tenerse en cuenta, especialmente en procesos de doblado que utilizan herramientas de ajuste preciso en radios de curvatura pequeños. Otras variables importantes de doblado incluyen el radio de curvatura interior (también conocido como intradós), el radio de curvatura exterior (extradós) y el radio de la línea central (también conocido como línea neutra, donde no se produce compresión ni estiramiento). El ángulo de curvatura se refiere al ángulo complementario de la curva. Por ejemplo, cuando un tubo se dobla a "45 grados", se denomina curva complementaria de 45 grados o curva incluida de 135 grados.ver Figura 2). La distancia entre curvas (DBB) es simplemente la distancia entre dos puntos tangentes, donde una sección recta comienza a curvarse y la curva comienza o termina.
Al igual que en el conformado con prensa plegadora, los tubos experimentan recuperación elástica tras el doblado, lo que provoca un crecimiento radial de la curva. Cuanto más duro sea el tubo y menor sea el radio central de la curva, mayor será la recuperación elástica y el crecimiento radial. Por ejemplo, el cobre experimenta un menor crecimiento radial que el acero, y el acero experimenta un menor crecimiento elástico que el acero inoxidable.
Aunque algunos tubos no tienen costura, la mayoría se fabrican con una soldadura longitudinal. En el doblado de tubos, la calidad, el tamaño y la consistencia de la soldadura son factores cruciales. Si los dos bordes de la unión están desalineados o si el cordón de soldadura es demasiado grande o irregular, estas imperfecciones pueden afectar la redondez del tubo, lo que dificulta lograr un doblado perfecto.
El alargamiento se produce durante el doblado a medida que el radio exterior se estira, lo que provoca un adelgazamiento de la pared. El material resiste este estiramiento y, al estirarse la superficie exterior del doblez, puede deformarse, creando ovalidad o un cambio en la forma de la sección transversal. Cierta ovalidad puede ser aceptable para ciertas aplicaciones, pero para trabajos de precisión, incluso pequeñas distorsiones pueden ser inaceptables. Esto se debe a que, al estirarse el exterior, el radio interior se comprime y, en cierto punto, el interior comienza a arrugarse.
Procesos comunes de doblado de tubos
Los requisitos de la aplicación a menudo determinan la elección de doblado de tubos Proceso. Los procesos de doblado de tubos especiales varían en antigüedad y complejidad. Sin embargo, la mayoría de los tubos se doblan mediante uno de estos cuatro métodos principales: flexión tipo ariete, doblado de rollos, flexión por compresión y doblado por estirado rotatorio.
Doblado tipo ariete
El doblado con ariete es uno de los métodos más antiguos y sencillos, frecuente en los talleres de silenciadores. El proceso utiliza un ariete hidráulico para empujar el tubo contra rodillos o bloques pivotantes, logrando un radio de línea central (RCC) de aproximadamente tres a cuatro veces el diámetro exterior (DE) de la pieza.ver Figura 3).
Este método no soporta el diámetro interior (DI) del tubo, lo que resulta en un estiramiento significativo en el exterior de la curva. Este método se utiliza a menudo para tubos cuadrados, donde la herramienta de ariete está diseñada intencionalmente para comprimir y deformar ligeramente el radio de curvatura interior.ver Figura 4). Esta compresión ayuda a prevenir las arrugas y fuerza la superficie exterior de la curva hacia adentro, creando una superficie cóncava y minimizando el estiramiento en el exterior de la curva.
Si bien el doblado con ariete es económico y de uso común, no es el método más preciso. Si la estética de la pieza o las tolerancias de doblado ajustadas son importantes, este método podría no ser adecuado.
Doblado de rodillos
El doblado por rodillos se utiliza generalmente para piezas de gran tamaño en industrias como la construcción. El proceso implica tres rodillos dispuestos en forma de pirámide (ver Figura 5Los rodillos se ajustan para formar radios específicos, a menudo grandes, lo que los hace ideales para crear espirales y bobinas. Una variante del doblado con rodillos, la dobladora de pinza de dos rodillos, utiliza un rodillo superior e inferior con guías ajustables para doblar el tubo. El doblado con rodillos ofrece una excelente versatilidad para crear bobinas largas y continuas, especialmente en aplicaciones como tuberías o elementos estructurales.
Flexión por compresión
El doblado por compresión consiste en doblar el tubo alrededor de una matriz estacionaria mediante un rodillo o matriz de compresión (también llamado bloque de seguimiento). El tubo se sujeta justo detrás del punto tangente trasero y el rodillo lo comprime eficazmente contra la matriz de doblado central.ver Figura 6El doblado por compresión funciona bien con piezas simétricas, y suele utilizarse para crear productos con dobleces idénticos en cada lado. Este método es común para producir artículos como toalleros y funciona mejor con tubos doblados a un diámetro exterior (CLR) al menos tres veces su diámetro exterior (DE).
Este método puede causar un ligero aplanamiento de la superficie exterior de los tubos, ya que el diámetro interior no tiene soporte. Por lo tanto, generalmente no se recomienda el doblado por compresión para tubos con un CLR inferior al triple del diámetro exterior, especialmente para piezas que requieren tolerancias ajustadas.ver Figura 7).
Doblado rotativo
Para trabajos de precisión, el doblado por estirado rotatorio es el método preferido, especialmente para aplicaciones que requieren radios estrechos, a veces tan pequeños como un CLR de 0.7 veces el diámetro exterior del tubo (denominado menor de 1×D). Este proceso proporciona el mayor control sobre el adelgazamiento de la pared y la ovalidad, razón por la cual se utiliza a menudo en industrias altamente especializadas, como la aeroespacial y la automotriz. El proceso implica un mandril que soporta el diámetro interior (DI) del tubo durante el doblado, así como herramientas precisas en el diámetro exterior (DE).ver Figura 8). El doblado por estirado rotatorio permite radios estrechos sin comprometer la integridad estructural del tubo.
El sistema para el doblado por estirado rotatorio incluye una matriz de presión para sujetar la sección recta (la tangente) del tubo, una matriz de sujeción para girar el tubo alrededor de la matriz de doblado y un mandril, a menudo equipado con bolas articuladas, para sujetar el interior del tubo durante el doblado. Además, una matriz de arrastre evita la formación de arrugas en el radio interior, al arrastrar el material justo antes del punto de la tangente.ver Figura 9).
El papel de las herramientas para doblar tubos
La configuración del herramental es crucial para lograr curvas de alta calidad, especialmente en el doblado por estirado rotativo. Las consideraciones del herramental incluyen la dureza del mandril, que debe elegirse para que coincida con el material del tubo. Se utiliza un mandril blando para tubos más duros, mientras que se necesita uno más duro para tubos más blandos, a fin de garantizar un proceso de doblado suave.
El crecimiento radial durante el plegado puede provocar que el radio al inicio del plegado difiera del radio al final. Esto es especialmente importante al doblar materiales duros con un CLR superior a 3×D. Puede ser necesario un radio de matriz de plegado menor para compensar el crecimiento radial excesivo.ver Figura 10).
Lubricación: Cómo garantizar un rendimiento óptimo
Una lubricación adecuada es esencial para reducir la fricción y el desgaste durante el doblado de tubos.ver Figura 11Esto es especialmente cierto al utilizar mandriles con bolas articuladas dentro del tubo. Los lubricantes sintéticos sin base de petróleo, a menudo suministrados en forma de gel o pasta, se utilizan comúnmente en operaciones de doblado de tubos. La viscosidad del lubricante debe ajustarse según el material y los requisitos de doblado. Para doblados de alta resistencia, se utilizan lubricantes más espesos para garantizar un funcionamiento suave, reducir el desgaste de componentes críticos del herramental, como la matriz rascadora, y mejorar el rendimiento general.
Cómo elegir la máquina adecuada para doblar tubos
Las máquinas dobladoras de tubos modernas, en particular las controladas por CNC, ofrecen un alto grado de precisión, a menudo con múltiples ejes de control. Una dobladora de tubos CNC típica puede contar con hasta 10 ejes que controlan diversos aspectos del proceso de doblado, como la distancia entre curvas (Y), el plano de rotación de la curva (B), el ángulo de curva (C), los desplazamientos horizontal y vertical (X y Z) y el movimiento del mandril (YM).ver Figura 12). Los ejes se describen de la siguiente manera:
- Y:Distancia entre curvas
- B: Plano de rotación de la curva
- C:Ángulo de curvatura
- X: Desplazamiento horizontal de la pieza de trabajo
- Z: Desplazamiento vertical de la pieza de trabajo
- XR:Diapositiva de reacción
- XC:Movimiento de sujeción.
- YB: Impulsar el movimiento
- YM: Movimiento del mandril
- YSFO:La presión del seguidor muere el movimiento.
Algunas máquinas avanzadas combinan múltiples procesos de doblado, como el doblado con rodillos y el doblado por estirado rotatorio en una sola unidad, para mejorar la versatilidad y la eficiencia de piezas complejas que requieren diferentes radios de curvatura.
Conclusión: El arte y la ciencia del doblado de tubos
La combinación de las capacidades de las máquinas modernas, el software avanzado y las herramientas de precisión ha transformado el doblado de tubos en un proceso altamente controlado, confiable y eficiente. Si bien la variabilidad de los materiales y los desafíos específicos de cada aplicación pueden añadir complejidad, la combinación adecuada de material, herramientas, lubricación y máquina garantiza la obtención de curvas perfectas de forma consistente. Con la habilidad de operadores cualificados y la tecnología adecuada, las máquinas dobladoras de tubos se han convertido en un elemento esencial en industrias como la automotriz, la aeroespacial y la construcción. La precisión, versatilidad y confiabilidad que ofrecen los sistemas de doblado de tubos los hacen indispensables para la producción de componentes de alta calidad para diversas aplicaciones.
