Potreste aver notato strutture tubolari piegate nello scarico della vostra auto o moto, che rappresentano un'applicazione tipica della piegatura di tubi e condotte. Il processo di piegatura può modellare tubi in acciaio inossidabile, acciaio al carbonio, ferro, alluminio, rame, ottone e molti altri materiali nella forma desiderata.
Esistono diverse tecniche di piegatura dei tubi, tra cui scegliere in base al numero di piegature richiesto e ad altre specifiche di progettazione. È disponibile un elevato livello di personalizzazione in termini di dimensioni, geometria e precisione.
Le sezioni successive approfondiranno i diversi tubi e metodi di piegatura dei tubi, utensili per la piegatura dei tubi, considerazioni di progettazione, applicazioni e calcoli correlati.
Fondamenti di piegatura di tubi e condotte
Nel contesto delle procedure di fabbricazione, la piegatura dei tubi e la curvatura dei tubi stessi sono spesso utilizzate in modo intercambiabile; la differenza principale risiede nel livello di precisione e nel controllo degli utensili. La piegatura dei tubi richiede tolleranze più strette e utensili precisi, mentre la piegatura dei tubi si concentra su raggi più ampi e flussi più ampi piuttosto che sulle tolleranze.
Nozioni di base sulla piegatura dei tubi
Un tubo o una condotta è un pezzo cilindrico cavo definito da linea centrale raggio, diametro nominale, spessore della parete e lunghezzaTrova ampio impiego nei sistemi di controllo dei fluidi e talvolta come componente strutturale.
La deformazione avviene sulla parete del tubo. Quando viene applicata la forza di piegatura, il materiale vicino alla parete interna subisce una compressione, mentre la superficie esterna subisce un allungamento. Questo allungamento e compressione influenzano il raggio di curvatura interno ed esterno.
Progettisti e costruttori considerano una linea centrale (asse neutro) come base per le operazioni di disegno, lavorazione e formatura. Questa illustrazione è visibile nello schema sottostante.
Illustrazione di piegatura
Le variabili di curvatura (mostrate nel diagramma sopra) contribuiscono a determinare il comportamento del materiale durante la deformazione e le potenziali deviazioni dimensionali. Ad esempio, un leggero errore nello spessore compromette la precisione del raggio di curvatura, influenzando le prestazioni e l'adattamento.
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Tipi di metodi di piegatura dei tubi
Per la piegatura di tubi e condotte, esistono quattro metodi diversi: piegatura a rulli, piegatura a trazione rotativa, piegatura a compressione e piegatura a pressione. Ognuno di questi metodi differisce nelle procedure di piegatura e presenta specifiche preferenze applicative.
Discutiamoli brevemente.
Piegatura rotatoria
Piegatura rotante del tubo di trazione
Questo metodo prevede l'impiego di una matrice di pressione, una matrice di serraggio, una matrice di piegatura rotante, una matrice di raschiamento e un mandrino. La forza di deformazione viene applicata tramite la rotazione della matrice di piegatura rotante.
Gli utensili per la piegatura dei tubi per i metodi di trafilatura rotativa sono:
- Morsetto di serraggio: Tiene il tubo in modo che la matrice di piegatura possa disegnare il tubo per piegarlo attorno al contorno
- Matrice tergicristallo: Viene utilizzato per compensare lo spazio tra la curva e la matrice di pressione, consentendo al tubo di ricevere un supporto migliore durante la trafilatura.
- Matrice di piegatura: Definisce il profilo di curvatura; il tubo viene disegnato attorno a questo.
- Matrice di pressione: Supporta la superficie esterna e la matrice si muove lungo la linea piegata mentre la matrice piegata rotante disegna il tubo.
- Mandrino: Un solido supporto dall'interno del tubo per controllare lo spessore della parete.
La piegatura rotativa è precisa e ripetibile; viene solitamente utilizzata per linee idrauliche, roll-bar, tubi per strumenti, linee di carburante in auto e moto e corrimano.
Premere Piegatura
piegatura tubi
La piegatura a pressa, o piegatura a stantuffo, consiste nel premere tubi fissi contro un rullo mobile per ottenere il profilo di piegatura desiderato. È un processo semplice che non offre un maggiore controllo su forma e complessità, ma è più facile ed economico da installare.
È possibile scegliere questo metodo se il progetto non prevede profili di tubi complessi e non sono necessarie tolleranze strette; piuttosto, se si cercano soluzioni semplici ed economiche, ad esempio la piegatura di tubi quadrati e la piegatura di tubi spessi e pesanti.
Piegatura del rotolo 
Curvatura di tubi
Può piegare tubi e tubature con raggi di curvatura più ampi, utili nella fabbricazione pesante. La configurazione prevede tre rulli meccanici assemblati in un orientamento piramidale. Nel frattempo, il raggio di curvatura può essere fissato regolando la loro posizione. Mentre il tubo viene inserito tra i due rulli superiore e inferiore, il rullo superiore esercita pressione sul tubo e i due rulli inferiori forniscono supporto.
Scegli il metodo di piegatura a rullo quando hai bisogno di curve lunghe e ampie con ampi raggi di curvatura, ad esempio per condotti HVAC, strutture architettoniche e telai per lo scafo di una nave.
Piegatura a compressione
Piegatura a compressione del tubo
Un'estremità di un tubo circolare viene fissata con una matrice fissa e un morsetto, mentre una matrice di compressione spinge il tubo verso la matrice fissa dall'altra estremità, formando l'angolo e il raggio di curvatura desiderati. Questo metodo è in genere preferito quando linea centrale il raggio è maggiore di tre volte il diametro esterno.
La piegatura a compressione è adatta per geometrie di piegatura semplici ed è conveniente per grandi volumi, ad esempio semplici corrimano, telai di mobili e condotti elettrici.
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Considerazioni per gli utensili per la piegatura dei tubi
Gli utensili hanno un impatto diretto sulla qualità, la precisione, i costi e l'efficienza del processo di piegatura. Un piccolo errore negli stampi o in altri accessori può causare difetti come ispessimento delle pareti, grinze, distorsioni localizzate e persino rotture del materiale. Questo è particolarmente critico nel processo di trafilatura rotativa.
Di seguito sono riportate le principali considerazioni sugli utensili per una piegatura dei tubi efficiente, precisa e priva di difetti.
- Durezza del mandrino: Scegliere il materiale del mandrino e il livello di durezza in base al materiale del tubo: mandrino morbido per tubi duri e viceversa.
- Crescita radiale: Per i materiali duri, impostare raggi di curvatura più ampi, in genere superiori a tre volte il diametro esterno. Ciò aiuta l'utensile a compensare i problemi legati alla crescita radiale.
- Matrice tergicristallo: Assicurarsi che non vi sia usura nel punto di contatto della matrice tergicristallo e posizionarla leggermente angolata rispetto al pezzo in lavorazione.
- Morsetto di serraggio: Una matrice di serraggio più corta può causare crepe, quindi la sua lunghezza dovrebbe essere tre volte il diametro esterno del tubo
- Lubrificazione: Utilizzare lubrificanti sintetici privi di petrolio nello spazio tra il mandrino e la superficie interna del tubo. Riducono l'attrito durante la piegatura e prevengono anche l'usura.
Calcoli di piegatura dei tubi
Simile a calcolo piegatura lamiera, la piegatura dei tubi richiede diversi calcoli simili, come il fattore k, la tolleranza di piegatura, il ritorno elastico e altre variabili.
Diamo un'occhiata alla principale formula di curvatura dei tubi e ai calcoli più importanti.
Ritorno elastico e fattore K
Il ritorno elastico è la deviazione dalla linea/profilo di piegatura dopo il rilascio della forza di piegatura, dovuta alle sollecitazioni interne e alle proprietà elastiche del materiale. Pertanto, si consiglia di considerare un angolo di piegatura aggiuntivo di 2°–10° per la compensazione, a seconda del tipo di materiale, dello spessore del tubo e di altre variabili. È possibile fare riferimento alle tabelle di piegatura del ritorno elastico.
Inoltre, il fattore K può essere calcolato con la formula indicata: distanza dalla superficie interna del tubo all'asse neutro divisa per lo spessore (d/t).
Raggio interno ed esterno
Il raggio interno è la distanza tra la superficie interna del tubo e il centro di piegatura. Influisce sulla deformazione a compressione e un raggio interno inferiore può causare deformazione del materiale. Il raggio esterno, invece, viene misurato fino alla superficie esterna del tubo.
Di seguito sono riportate le formule di curvatura dei tubi per raggio interno ed esterno.
Raggio interno (Ri) = Raggio della linea centrale (Rc)- Spessore (t)2
Raggio esterno (Ro) = Raggio della linea centrale (Rc) + Spessore (t)2
Indennità di piegatura
Per prima cosa, è necessario determinare il raggio della linea centrale prima di calcolare la tolleranza di curvatura. Nella curvatura di tubi e condotte, è preferibile l'approccio con arco di curvatura e la parete centrale viene presa come riferimento.
Raggio della linea centrale (Rc) = Raggio interno (Ri) + Spessore (t)2
Tolleranza di curvatura (BA)= π180 x Rc
Lunghezza della linea centrale piatta = L1 + L2 + BA (L1 e L2 sono la lunghezza di due gambe del tubo)
Allungamento sulla superficie esterna
Il materiale sulla superficie esterna si allunga durante la piegatura del tubo, ma qual è l'esatta percentuale di allungamento? Può essere calcolata con la seguente formula:
% Allungamento (E)= t / 2Rc x 100
Come piegare i tubi in acciaio?
L'acciaio è uno dei materiali più comunemente scelti nelle applicazioni di tubi grazie alla sua resistenza alla corrosione, alla durata e all'equilibrio tra resistenza e formabilità. Oltre piegare tubi di alluminio and curvatura di tubi in acciaio inoxÈ possibile piegare i tubi d'acciaio anche utilizzando i metodi descritti in precedenza. Tuttavia, la piegatura rotativa rimane la scelta più comune.
Per la piegatura di tubi in acciaio, scegliete matrici realizzate con acciai per utensili temprati e utilizzate acciaio legato o bronzo all'alluminio per i mandrini. Inoltre, quando lavorate con raggi di curvatura ampi, tenete conto del tipo di acciaio, dello spessore della parete e della piegabilità.
Applicazioni della piegatura di tubi e condotte
I componenti e i prodotti piegati per tubi e condotte sono utilizzati in vari settori, dagli elettrodomestici all'edilizia e ai macchinari idraulici. Consentono la fabbricazione di tubi personalizzati per un flusso fluido e strutture rigide.
Successivamente, diamo un'occhiata alle applicazioni di piegatura di tubi e condotte nei settori automobilistico, edile,
Automotive
- Vantaggi: Percorsi di flusso fluidi, giunti resistenti, peso leggero e vibrazioni minime.
- Esempi: Tubi di scarico, tubazioni idrauliche e del carburante, telai ausiliari del telaio e piantone dello sterzo.
Olio e gas
- Vantaggi: La piegatura dei tubi consente di realizzare progetti compatti con giunti di saldatura minimi.
- Esempi: Tubi di alimentazione per collegamenti di raffinerie e recipienti a pressione
HVAC industriale
- Vantaggi: Facili da installare, flusso d'aria efficiente e bassa manutenzione richiesta.
- Esempi: Tubi di alimentazione del refrigerante, linee di distribuzione, tubazioni a serpentina.
Medicale
- Vantaggi: Elevata precisione, superfici interne inalterate, nessun rischio di perdite dovute a flessione, rischio di contaminazione minimo.
- Esempi: Tubi per strumenti, linee di fluidi per apparecchiature diagnostiche, telai per carrelli e mobili medicali.
Architettura e costruzione
- Vantaggi: Elevata resistenza meccanica, strutture rigide e supporto per curvature precise.
- Esempi: Corrimano, facciate estetiche, componenti strutturali in tubi.
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Riassumendo
Nel complesso, la piegatura di tubi e condotte è un processo fondamentale nella produzione di elementi strutturali e sistemi di flusso dei fluidi. Utilizzando la tecnica corretta, è possibile realizzare strutture di tubi complesse con più curve. La piegatura a rotativo può essere ideale per tubi multi-curva precisi, mentre la piegatura a compressione è più indicata per la piegatura di tubi metallici con geometrie semplici e un numero inferiore di curve.
È necessario considerare diversi fattori relativi agli utensili e ai calcoli di piegatura per evitare assottigliamenti delle pareti, imprecisioni del ritorno elastico e pieghe. Se stai cercando tubi e servizio di piegatura lamiereBoda fornisce soluzioni complete, che coprono feedback DFM, analisi degli elementi finiti (FEA), utensili, piegatura CNC, assemblaggio e post-elaborazione.