Los tubos y caños de aluminio son fundamentales en diferentes industrias, ya que facilitan el paso de fluidos específicos o funcionan como elemento estructural. Para obtener los diferentes perfiles de tubos curvados y angulados se emplean métodos de doblado como el doblado rotatorio, el doblado por laminación y el doblado con mandril.
La maleabilidad y la ligereza de las aleaciones de aluminio permiten que los tubos se doblen sin sufrir daños físicos ni comprometer sus propiedades. En este artículo se tratarán los mecanismos, métodos, grados de aleación y cálculos relacionados con el doblado de tubos de aluminio.
¿Qué aleaciones de aluminio son adecuadas para doblar? Seleccione el material adecuado
Aleación de aluminio doblada
Si necesita piezas o productos de doblado de tubos de aluminio, es necesario elegir el tipo de aleación adecuado, especialmente en caso de curvaturas y radios de doblado grandes. La razón es que la calidad del doblado depende en gran medida de la ductilidad, el alargamiento y el estado del tratamiento térmico del material de trabajo.
Los siguientes son los grados comunes de aluminio que se pueden utilizar en trabajos de doblado de tubos;
Aleación 3003
Este tipo de aluminio contiene principalmente manganeso como componente principal de la aleación (entre el 1 y el 1.5 %), junto con cobre, silicio y hierro en cantidades menores. El aluminio 3003 proporciona una resistencia mecánica moderada, una excelente formabilidad y resistencia a la corrosión. Puede doblar tubos de aleación 3003 para techos, piezas arquitectónicas, tanques e incluso algunas aplicaciones de tubos químicos.
Aleación 6061
Ofrece más resistencia que el 3003 y tiene buena conformabilidad, pero la ductilidad se puede aumentar con un tratamiento térmico de templado. En el mercado, se pueden encontrar directamente aleaciones de aluminio 6061 tratadas térmicamente. Por ejemplo, el 6061 T4 es la mejor forma templada disponible en el mercado para trabajos de doblado de tubos.
Las aplicaciones se pueden encontrar en la industria automotriz, aeroespacial, construcción, hardware de maquinaria y marina, y son más adecuadas para un alto rendimiento que el 3003.
( Lea una comparación detallada con 3003 en el artículo “3003 aluminio vs 6061, todo, desde su composición y propiedades hasta las preferencias de aplicación.)
Aleación 5052
Este grado también ofrece mayor resistencia en comparación con el 3003. La conformabilidad es alta y resiste la corrosión en atmósferas húmedas. Sus aplicaciones para doblado de tubos son equipos marinos comunes, tubos hidráulicos y dispositivos médicos.
Aleación de aluminio 5083
La característica más llamativa de la aleación de aluminio 5083 es su comportamiento excepcional en entornos extremos y aplicaciones de alta resistencia. Mantiene una alta resistencia y una muy buena resistencia a la corrosión en aplicaciones marinas. Además, proporciona un equilibrio entre resistencia mecánica y conformabilidad.
Los tubos doblados de aluminio 5083 son populares en la construcción naval, recipientes a presión, vehículos automotores y equipos industriales.
¿Cómo seleccionar la aleación de aluminio adecuada para doblar tubos?
Ya sea que elija aleación para fabricar el tubo primero y luego doblarlo o directamente tubos de aluminio, hay algunas consideraciones para encontrar la opción correcta;
- Identifique los requisitos de su aplicación, como resistencia mecánica, tenacidad, capacidad de resistencia a la corrosión, formabilidad, etc.
- Tenga en cuenta el espesor del material del tubo según el radio de curvatura deseado para evitar grietas u otro debilitamiento estructural.
- El estado de templado también es importante, por ejemplo, T4, T6, etc.
- Si produce en grandes volúmenes, considere también la disponibilidad en el mercado y las dificultades de la cadena de suministro.
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¿Cómo calcular los radios de curvatura, la curvatura y el factor K? Fórmulas para doblar tubos
Para prevenir grietas, debilitamiento de la resistencia y fallas se necesitan variables de diseño y procesamiento precisas, como el diámetro del tubo, los radios permitidos, la fuerza de curvatura, el espesor, etc. Para encontrar las variables óptimas para doblar tubos de aluminio, se utilizan diferentes fórmulas de doblado de tubos.
Primero, veamos las terminologías básicas a través de un diagrama esquemático que representa el mecanismo de doblado de tubos;
Doblado de tubos
Arco de flexión: La parte curva de un tubo después de doblarlo.
Línea central del tubo: La línea central imaginaria del tubo/tubería cilíndrica
Radio de doblaje: El ángulo en el que se dobla el tubo, referencia a la línea central.
Longitud de la pierna: La Las secciones rectas del tubo se extienden desde la curva.
Diámetro exterior (OD):La medida del ancho exterior del tubo.
Diámetro interior (DI): La medida a través de la superficie interna del tubo, excluyendo el espesor del diámetro exterior.
| Parámetro | Fórmula |
| “D” de Curva | CLR/OD |
| Diámetro interior (ID) | OD – 2 × T |
| Radio interior (IR) | CLR – (OD/2) |
| Radio exterior (OR) | CLR+(OD/2) |
| Factor K | t / T |
| Factor de pared (WF) | WF = DO / T |
| Longitud del tubo en curva | CLR × Fecha de nacimiento × 0.01745 |
Dónde;
CLR = Radio de la línea central
DE = diámetro exterior
DOB = Grado de curvatura (en grados)
T = Espesor de la pared
t = Distancia desde la superficie interior hasta el eje neutro
Además, la principal diferencia con cálculo de plegado de chapa El doblado de tubos implica geometrías huecas y necesita soporte mientras se aplica la fuerza de doblado, pero el doblado de láminas se centra en el espesor de las láminas sólidas.
¿Qué método utilizan los maquinistas para doblar tubos de metal?
Hay tres métodos clave que los ingenieros y maquinistas utilizan para doblar tubos de aluminio: estirado rotatorio, compresión y doblado de tubos por laminación. Echemos un vistazo a Cómo doblar aluminio Tubería con estos tres métodos en breve;
- Doblado rotativo
Curvado de tubos por tracción rotativa
Para el doblado por tracción rotativa se utilizan varias matrices, mientras que los mandriles se insertan en función del tamaño y la complejidad del doblado. Esto implica sujetar un tubo de aluminio sobre una matriz de doblado mientras se aplica presión con una matriz de presión para guiar el tubo durante el doblado. En consecuencia, la matriz limpiadora elimina las arrugas en el punto de doblado. A medida que la matriz de doblado gira, forma el tubo con el radio deseado con precisión.
- Flexión por compresión
Curvado de tubo por compresión
Es un método más sencillo y no necesita un mandril dentro del tubo durante el proceso de doblado. Dos matrices trabajan juntas para lograr las curvas: una matriz estacionaria da soporte al tubo y una matriz de compresión empuja el tubo a lo largo del cuerpo de la matriz estacionaria tangencialmente.
Aunque el doblado por compresión no es tan preciso como el estirado rotatorio, puede manejar radios de curvatura más grandes y tubos de aluminio más gruesos.
- Doblado de tubos en rollo
Curvado de tubos por rodillos
El método de doblado de tubos por rodillos incluye tres rodillos en una configuración triangular (normalmente orientados verticalmente). Los dos rodillos inferiores sostienen y dirigen la curvatura de doblado, mientras que la presión hacia abajo de los rodillos superiores curva el tubo en el radio deseado a medida que pasa. Se utiliza principalmente para doblar tubos de aluminio con radios y longitudes de curvatura grandes.
Más información: Doblado de tubos y tuberías: tipos de métodos, herramientas y usos
Doblado de tubos cuadrados de aluminio
Doblado de tubo cuadrado
Doblar tubos cuadrados no es tan fácil como doblar tubos cilíndricos normales. Normalmente se hace con una dobladora de tubos a presión especialmente diseñada para tubos cuadrados. La dobladora contiene una matriz que sujeta el tubo y sirve de apoyo en el extremo del tubo donde se aplica la fuerza para doblarlo.
Otro aspecto del doblado de tubos cuadrados es calentar los tubos para aumentar su formabilidad para que puedan doblarse sin agrietarse ni rasgarse en los bordes de la línea de doblado.
A veces, los maquinistas también cortan muescas en la posición de curvatura desde el interior si los tubos doblados no son para aplicaciones de alto estrés.
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Diferencias entre doblado de tubos y doblado de chapas
El doblado de chapas y tubos implica diferentes enfoques de fabricación; doblado de chapa Implica una configuración de troquel y punzón para doblar láminas de trabajo en piezas complejas. Se aplican técnicas como doblado por aire, doblado por abajo, doblado rotatorio, acuñado, plegado, etc.
Doblado de tubos vs. doblado de chapas
Las prensas plegadoras se utilizan principalmente para doblar chapas metálicas, incluidas las de aluminio. Se pueden convertir en carcasas, soportes, etc. Además, el doblado de chapa metálica es más versátil y tiene aplicaciones distintas a las del doblado de tubos.
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¿Qué es la conformabilidad? ¿Cómo afecta al doblado de tubos?
La conformabilidad de cualquier metal se refiere a su capacidad de transformarse en diversas geometrías sin que se produzcan grietas ni cuellos en el material. En el doblado, una mayor conformabilidad significa que el metal puede adaptarse a radios de curvatura más estrechos y geometrías de curvatura compactas.
|
Material |
Conformabilidad |
Presión de flexión |
Capacidad para formas complejas |
|
Aluminio: |
Alto |
Bajo |
Alto |
|
Acero |
Moderado |
Moderado |
Moderado |
|
Acero Inoxidable |
Bajo |
Alto |
Bajo |
|
Cobre |
Alto |
Bajo |
Alto |
|
Hierro |
Bajo |
Alto |
Bajo |
Las aleaciones de aluminio se consideran materiales dúctiles, lo que significa que tienen una gran capacidad de conformado y los tubos pueden sufrir una deformación plástica durante las operaciones de doblado sin presentar defectos. En consecuencia, la rigidez con la que se pueden doblar depende del espesor y del diámetro del tubo.
Otros materiales utilizados en el doblado de tubos
Además del aluminio, se pueden doblar otros tubos de metal en la forma o curvatura deseada, como por ejemplo: doblado de tubos de acero inoxidable, tubos de cobre, tubos de bronce, tubos de latón, etc.
Aunque se pueden utilizar los mismos métodos y configuraciones para doblar estos tubos de metal, los parámetros de procesamiento y la lubricación varían de uno a otro.
- Acero Inoxidable
- Aleación de acero
- Hierro
- Cobre
- Latón
- Bronce
Estos tubos de metal tienen preferencias de aplicación distintas: el doblado de tubos de acero inoxidable es más favorable para uso estructural, mientras que los tubos pequeños de cobre y latón tienen amplias aplicaciones en las industrias electrónica, eléctrica y médica.
Aplicaciones industriales para doblar tubos de aluminio
Tubos de aluminio doblados
Las propiedades materiales del aluminio son beneficiosas para diversas industrias, doblar sus tubos ayuda a realizar diferentes estructuras y componentes en automoción, arquitectura, energía, medicina, etc.
La siguiente tabla describe qué tipos de piezas de productos se fabrican con tubos de aluminio doblados en diferentes sectores;
|
Aplicación |
Mareas Ideales para Lecciones |
Ejemplos |
|
Sistemas de iluminación |
Las propiedades de disipación de calor soportan altas temperaturas. |
Luminarias LED, marcos de lámparas |
|
Industria automotriz: |
Reducen el peso del vehículo y mejoran la eficiencia del combustible. |
Cuadros de bicicletas, cuadros de motocicletas y componentes de automóviles. |
|
Estructuras arquitectónicas |
Adecuado tanto para elementos estructurales como decorativos. |
Señalética, fachadas de edificios, barandillas. |
|
Industria aeroespacial: |
Una alta relación resistencia-peso lo hace adecuado para piezas aeroespaciales |
Componentes de aeronaves y estructuras de soporte. |
|
Aplicaciones marinas |
Elegido por su resistencia a la corrosión en ambientes marinos. |
Barandillas, escaleras y marcos para barcos |
|
Fabricación de muebles |
Preferido para crear diseños livianos y estéticos. |
Sillas, mesas, pasamanos. |
Recapitulación
Los tubos de aluminio se doblan mediante distintos métodos para producir piezas cruciales en distintas industrias. El uso es diverso, desde los accesorios de baño hasta los componentes aeroespaciales. Con los procedimientos y las consideraciones adecuadas, puede doblar tubos cilíndricos, cuadrados y de otros tipos. Además, las propiedades del material del aluminio también afectan la calidad del doblado; es fácil doblar aleaciones muy dúctiles y moldeables como la 3003.
Preguntas Frecuentes
¿Cómo se dobla un tubo de aluminio?
Se pueden aplicar diferentes técnicas para doblar tubos de aluminio: estirado rotativo, presión, laminado, compresión y doblado. Normalmente, se insertan mandriles (varillas sólidas o conexiones segmentadas) dentro de los tubos de aluminio y se doblan utilizando una técnica adecuada.
¿Cómo doblar tubos cuadrados de aluminio?
Puede utilizar una dobladora de tubos con matrices diseñadas para tubos cuadrados, que normalmente sujeta el tubo y aplica una presión constante. A menudo, los ingenieros prefieren calentarlos durante o justo antes de la operación de doblado.
¿Cuál es la regla general para doblar tubos?
Una regla general para doblar tubos es “Mantener un radio de curvatura mínimo de dos veces su diámetro externo y no más de 7 veces su diámetro.."
¿Cuál es el radio de curvatura mínimo recomendado?
El radio de curvatura mínimo recomendado para el tubo es el doble de su diámetro. Por ejemplo, un diámetro de 2 mm se puede doblar con un radio de tan solo 40 mm.