Quizás haya notado estructuras tubulares dobladas en el escape de su automóvil o motocicleta, una aplicación típica del doblado de tubos y tuberías. Este proceso permite moldear tubos de acero inoxidable, acero al carbono, hierro, aluminio, cobre, latón y otros materiales para darles la forma deseada.
Existen diversas técnicas de doblado de tubos que se pueden elegir según el número de curvas necesarias y otras especificaciones de diseño. Existe un alto grado de personalización en cuanto a tamaño, geometría y precisión.
Las siguientes secciones profundizarán en los diferentes tubos y métodos de doblado de tuberíasHerramientas para doblar tubos, consideraciones de diseño, aplicaciones y cálculos relacionados.
Fundamentos del doblado de tubos y tuberías
En el contexto de los procedimientos de fabricación, el doblado de tuberías y el doblado de tubos suelen utilizarse indistintamente; la principal diferencia radica en el nivel de precisión y el control del utillaje. El doblado de tubos implica tolerancias más estrictas y utillaje preciso, mientras que el doblado de tuberías se centra en radios mayores y flujo, más que en las tolerancias.
Conceptos básicos del doblado de tubos
Un tubo o caño es una pieza cilíndrica hueca definida por línea central radio, diámetro nominal, espesor de pared y longitudTiene amplios usos en sistemas de control de fluidos y, a veces, como componentes estructurales.
La deformación se produce en la pared del tubo. Al aplicar la fuerza de flexión, el material cercano a la pared interior se comprime y la superficie exterior se estira. Este estiramiento y compresión afectan los radios de curvatura interior y exterior.
Los diseñadores y fabricantes consideran una línea central (eje neutro) como base para las operaciones de dibujo, mecanizado y conformado. Puede ver esta ilustración en el diagrama esquemático a continuación.
Ilustración de flexión
Las variables de flexión (mostradas en el diagrama anterior) ayudan a determinar el comportamiento del material durante la deformación y las posibles desviaciones dimensionales. Por ejemplo, un pequeño error en el espesor compromete la precisión del radio de curvatura, lo que influye en el rendimiento y el ajuste.
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Tipos de métodos de doblado de tubos
Para el doblado de tubos y tuberías, existen cuatro métodos diferentes: doblado por rodillos, doblado por estirado rotatorio, doblado por compresión y doblado por prensa. Cada uno de estos métodos difiere en sus procedimientos de doblado y tiene distintas preferencias de aplicación.
Analicémoslos brevemente.
Doblado rotativo
Doblado de tubos de tracción rotatoria
Este método utiliza una matriz de presión, una matriz de sujeción, una matriz de plegado rotatorio, una matriz de rascador y un mandril. La fuerza de deformación se aplica mediante la rotación de la matriz de plegado rotatorio.
Las herramientas de doblado de tubos para métodos de estirado rotatorio son:
- Matriz de sujeción: Sujeta el tubo para que la matriz de curvatura pueda dibujar el tubo para doblarlo alrededor del contorno.
- Troquel de limpiaparabrisas: Se utiliza para compensar el espacio entre la curva y la matriz de presión, permitiendo que el tubo reciba un mejor soporte durante el trefilado.
- Doblar morir: Define el perfil de la curvatura; alrededor de éste se dibuja el tubo.
- Troquel de presión: Sostiene la superficie exterior y la matriz se mueve a lo largo de la línea doblada a medida que la matriz doblada giratoria dibuja el tubo.
- Ánima: Un soporte sólido desde el interior del tubo/tubería para controlar el espesor de la pared.
El doblado por tracción rotatoria es preciso y repetible; normalmente se utiliza para líneas hidráulicas, jaulas antivuelco, tubos de instrumentos, líneas de combustible en automóviles y motocicletas y pasamanos.
Presione Doblado
Doblado de tubos con prensa
El doblado a presión, o doblado con ariete, consiste en presionar tubos o tuberías estacionarios contra un rodillo móvil para lograr el perfil de curvatura deseado. Es un proceso sencillo que no ofrece mayor control sobre la forma ni la complejidad, pero es más fácil y rentable de configurar.
Puede elegir este método si el diseño no tiene perfiles de tubos complejos y no son necesarias tolerancias estrictas; más bien, si está buscando soluciones sencillas y rentables, por ejemplo, doblado de tubos cuadrados y doblado grueso y pesado.
Doblado de rodillos 
Curvado de tubos en rollo
Puede doblar tubos y tuberías con radios de curvatura más amplios, lo que resulta útil en la fabricación pesada. La configuración consta de tres rodillos mecánicos montados en una orientación piramidal. El radio de curvatura se puede fijar ajustando sus posiciones. A medida que el tubo se introduce entre los dos rodillos superior e inferior, el superior le aplica presión y los inferiores le brindan soporte.
Elija el método de curvado con rodillo cuando necesite curvas amplias y largas con radios de curvatura grandes, por ejemplo, conductos de HVAC, estructuras arquitectónicas y marcos para el casco de un barco.
Flexión por compresión
Doblado por compresión de tubos
Un extremo de un tubo o tubería circular se fija con una matriz fija y una abrazadera, mientras que una matriz de compresión empuja el tubo hacia la matriz fija desde el otro extremo, formando el ángulo y el radio de curvatura deseados. Este método suele preferirse cuando... línea central el radio es mayor que tres veces el diámetro exterior.
El doblado por compresión es adecuado para geometrías de doblado simples y es rentable para grandes volúmenes, por ejemplo, pasamanos simples, marcos de muebles y conductos eléctricos.
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Consideraciones sobre las herramientas para doblar tubos
El herramental impacta directamente la calidad, precisión, costo y eficiencia del proceso de plegado. Un pequeño error en las matrices u otros accesorios del herramental puede causar defectos como engrosamiento de la pared, arrugas, distorsión local e incluso fallas del material. Esto es especialmente crítico en el proceso de embutición rotativa.
Las siguientes son las consideraciones clave sobre herramientas para un doblado de tubos eficiente, preciso y sin defectos.
- Dureza del mandril: Elija el material del mandril y el nivel de dureza según el material del tubo; mandril blando para tubos duros y viceversa.
- Crecimiento radial: Para materiales duros, configure radios de curvatura mayores, generalmente superiores a tres veces el diámetro exterior. Esto ayuda a que las herramientas compensen los problemas relacionados con el crecimiento radial.
- Troquel de limpiaparabrisas: Asegúrese de que no haya desgaste en el punto de contacto de la matriz limpiadora y colóquela en un ligero ángulo con respecto a la pieza de trabajo.
- Matriz de sujeción: Una matriz de abrazadera más corta puede provocar grietas, por lo que su longitud debe ser tres veces el diámetro exterior del tubo.
- lubricación: Utilice lubricantes sintéticos sin petróleo en el espacio entre el mandril y la superficie interior del tubo. Esto reduce la fricción durante el doblado y previene el desgaste por rozamiento.
Cálculos de doblado de tubos
Similar a cálculo de plegado de chapaEl doblado de tubos requiere varios cálculos similares, como el factor k, el margen de curvatura, la recuperación elástica y otras variables.
Veamos la fórmula principal de doblado de tubos y los cálculos principales.
Recuperación elástica y factor K
La recuperación elástica es la desviación de la línea/perfil de flexión tras liberar la fuerza de flexión, debido a la tensión interna y a las propiedades elásticas del material. Por lo tanto, considere un ángulo de flexión adicional de 2° a 10° para compensar, dependiendo del tipo de material, el espesor del tubo y otras variables. Puede consultar las tablas de recuperación elástica.
Además, el factor K se puede calcular mediante la fórmula dada: distancia desde la superficie interior del tubo hasta el eje neutro dividida por el espesor (d/t).
Radio interior y exterior
El radio interior es la distancia entre la superficie interior del tubo y el centro para doblarlo. Afecta la deformación por compresión, y un radio interior menor puede causar pandeo del material. Por otro lado, el radio exterior se mide hasta la superficie exterior del tubo.
A continuación se detallan las fórmulas de doblado de tubos para radio interior y exterior.
Radio interior (Ri) = Radio de la línea central (Rc) - Espesor (t)2
Radio exterior (Ro) = Radio de la línea central (Rc) + Espesor (t)2
Asignación de curva
Primero debe determinar el radio de la línea central antes de calcular la tolerancia de curvatura. En el doblado de tubos y tuberías, se prefiere el método de arco de línea central, tomando como referencia la pared central.
Radio de la línea central (Rc) = Radio interior (Ri) + Espesor (t)2
Tolerancia de curvatura (BA)= π180 x Rc
Longitud de la línea central plana = L1 + L2 + BA (L1 y L2 son la longitud de dos patas del tubo)
Elongación en la superficie exterior
El material en la superficie exterior se estira durante el doblado del tubo, pero ¿cuál es el porcentaje exacto de elongación? Se puede calcular con la siguiente fórmula:
% Elongación (E)= t / 2Rc x 100
¿Cómo doblar tubos de acero?
El acero es uno de los materiales más comunes en aplicaciones de tuberías debido a su resistencia a la corrosión, durabilidad y equilibrio entre resistencia y conformabilidad. doblar tubos de aluminio y doblado de tubos de acero inoxidableTambién se pueden doblar tubos de acero utilizando los métodos descritos anteriormente. Sin embargo, el doblado rotatorio sigue siendo la opción más común.
Para el doblado de tubos de acero, seleccione matrices fabricadas con aceros para herramientas endurecidos y utilice acero aleado o bronce de aluminio para los mandriles. Además, tenga en cuenta el grado del acero, el espesor de la pared y la capacidad de doblado al trabajar con radios grandes.
Aplicaciones del doblado de tubos y tuberías
Las piezas y productos doblados para tubos y tuberías se utilizan en diversas industrias, desde electrodomésticos hasta maquinaria de construcción e hidráulica. Permiten la fabricación de tubos a medida para un flujo de fluidos uniforme y estructuras rígidas.
A continuación, veamos las aplicaciones de doblado de tubos y tuberías en la industria automotriz y de construcción.
Motorium
- Beneficios: Trayectorias de flujo suaves, uniones duraderas, peso ligero y vibración mínima.
- Ejemplos: Tubos de escape, líneas de combustible e hidráulicas, subchasis de chasis y columna de dirección.
Petróleo y gas
- Beneficios: El doblado de tubos admite diseños compactos con juntas de soldadura mínimas.
- Ejemplos: Tuberías de alimentación para conexiones de refinerías y recipientes a presión
HVAC industrial
- Beneficios: Fácil instalación, flujo de aire eficiente y bajos requisitos de mantenimiento.
- Ejemplos: Tubos de suministro de refrigerante, líneas de distribución, tuberías de serpentín.
Médical Scientific
- Beneficios: Alta precisión, superficies internas no afectadas, sin riesgo de fugas por flexión, riesgo mínimo de contaminación.
- Ejemplos: Tubos para instrumentos, líneas de fluidos para equipos de diagnóstico, marcos para carros y muebles médicos.
Arquitectura y construcción
- Beneficios: Alta resistencia mecánica, estructuras rígidas y soporte para curvaturas precisas.
- Ejemplos: Pasamanos, fachadas estéticas, componentes de tubería estructural.
Más información: Técnicas de doblado de chapa metálica
Recapitulación
En general, el doblado de tubos y tuberías es un proceso crucial en la fabricación de elementos estructurales y sistemas de flujo de fluidos. Con la técnica adecuada, se pueden formar estructuras tubulares complejas con múltiples curvas. El doblado rotativo es ideal para doblar tubos precisos con múltiples curvas, mientras que el doblado por compresión/ariete es mejor para doblar tubos metálicos con geometrías simples y un número menor de curvas.
Debe considerar varios factores de herramientas y cálculos de doblado para evitar el adelgazamiento de la pared, la imprecisión en la recuperación elástica y la formación de arrugas. Si busca tubos de alta calidad y servicio de doblado de chapaBoda ofrece soluciones integrales que abarcan retroalimentación DFM, análisis de elementos finitos (FEA), herramientas, doblado CNC, ensamblaje y posprocesamiento.