Dobrando tubos de alumínio: materiais, métodos e aplicações

Tubos e canos de alumínio são cruciais em diferentes indústrias; eles facilitam o fluxo de fluidos específicos ou funcionam como um elemento estrutural. Para obter os diferentes perfis de tubos curvos e angulados, métodos de dobra como rotativo, laminação e dobra por mandril são empregados. 

A conformabilidade e a natureza leve das ligas de alumínio permitem que os tubos se dobrem sem nenhum dano físico ou comprometimento das propriedades. Este artigo cobrirá mecanismos, métodos, graus de liga e cálculos sobre a dobra de tubos de alumínio. 

Quais ligas de alumínio são adequadas para dobrar? Selecione o material certo 

Liga de alumínio dobrada 

Se você precisa de peças ou produtos de dobra de tubo de alumínio, é necessário escolher o tipo certo de liga, especialmente em caso de grandes curvaturas e raios de dobra. O motivo é que a qualidade da dobra depende muito da ductilidade, alongamento e estado de tratamento térmico do material de trabalho.

A seguir estão os graus comuns de alumínio que podem ser usados ​​em trabalhos de dobra de tubos;

Liga 3003

Este grau de alumínio contém principalmente manganês como principal constituinte de liga (1 a 1.5%), juntamente com cobre, silício e ferro em quantidades menores. O alumínio 3003 fornece resistência mecânica moderada, excelente conformabilidade e resistência à corrosão. Você pode dobrar tubos de liga 3003 para telhados, peças arquitetônicas, tanques e até mesmo algumas aplicações de tubos químicos. 

Liga 6061

Ele oferece mais resistência do que 3003 e tem boa conformabilidade, mas a ductilidade pode ser aumentada com tratamento térmico de têmpera. No mercado, você pode encontrar diretamente ligas de alumínio 6061 tratadas termicamente. Por exemplo, o 6061 T4 é a melhor forma temperada disponível no mercado para trabalhos de dobra de tubos.

As aplicações podem ser encontradas nos setores automotivo, aeroespacial, construção, hardware de máquinas e marítimo, mais adequadas para alto desempenho do que 3003.

( Leia uma comparação detalhada com 3003 no artigo “3003 alumínio vs 6061, desde sua composição e propriedades até preferências de aplicação) 

Liga 5052

Este grau também oferece mais resistência em comparação ao 3003. A conformabilidade é alta e resiste à corrosão em atmosferas úmidas. Suas aplicações de dobra de tubos são equipamentos marítimos comuns, tubos hidráulicos e dispositivos médicos. 

Liga de Alumínio 5083

A característica mais marcante da Liga de Alumínio 5083 é seu comportamento excepcional para aplicações ambientais extremas e de alta resistência. Ela mantém alta resistência e muito boa resistência à corrosão na marinha. Além disso, ela fornece um equilíbrio de resistência mecânica e conformabilidade.

Tubos de alumínio 5083 para curvatura de tubos são populares na construção naval, vasos de pressão, veículos automotivos e equipamentos industriais. 

Como selecionar a liga de alumínio correta para dobrar tubos?

Quer você esteja escolhendo uma liga para fabricar o tubo primeiro e depois dobrá-lo ou diretamente tubos de alumínio, há algumas considerações para encontrar a opção certa;

1. Identifique os requisitos da sua aplicação, como resistência mecânica, tenacidade, capacidade de resistência à corrosão, conformabilidade, etc.
2. Considere a espessura do material do tubo de acordo com o raio de curvatura desejado para evitar rachaduras ou outros enfraquecimentos estruturais.
3. O estado de têmpera também é importante, por exemplo, T4, T6, etc. 
4. Se você estiver produzindo em grandes volumes, considere também a disponibilidade no mercado e as dificuldades da cadeia de suprimentos. 

Como calcular raios de curvatura, curvatura e fator K? Fórmulas de Dobramento de Tubos 

Evitar rachaduras, enfraquecimento da resistência e falhas requer variáveis ​​precisas de projeto e processamento, como diâmetro do tubo, raios permitidos, força de curvatura, espessura, etc. Para encontrar variáveis ​​ideais para dobrar tubos de alumínio, são usadas diferentes fórmulas de dobra de tubos.

Primeiro, vamos analisar as terminologias básicas por meio de um diagrama esquemático que representa o mecanismo de dobra de tubos;

Dobragem de tubos 

Arco de Curvatura: A parte curva de um tubo após a flexão

Linha central do tubo: A linha central imaginária do tubo/cano cilíndrico

Raio de curvatura: O ângulo em que o tubo é dobrado, em referência à linha central. 

Comprimento da perna: O As seções retas do tubo se estendem a partir da curva. 

Diâmetro externo (OD): A medição através da largura externa do tubo.

Diâmetro interno (ID): A medição na superfície interna do tubo, excluindo a espessura do DE.

Onde; 

CLR = Raio da linha central

OD = Diâmetro Externo

DOB = Grau de Curvatura (em graus)

T = Espessura da parede

t = Distância da superfície interna ao eixo neutro

Além disso, a principal diferença com cálculo de dobra de chapa metálica é espessura e raio de curvatura. A curvatura de tubos envolve geometrias ocas e precisa de suporte ao aplicar força de curvatura, mas a curvatura de chapas foca nas espessuras das chapas sólidas. 

Qual método os maquinistas usam para dobrar tubos de metal

Existem três métodos principais que engenheiros e maquinistas usam para dobrar tubos de alumínio: trefilação rotativa, compressão e dobra de tubos por rolo. Vamos dar uma olhada em como dobrar alumínio tubulação com esses três métodos em resumo;

1. Dobragem por Tração Rotativa

Dobramento rotativo de tubos 

Múltiplas matrizes são usadas para dobra rotativa, enquanto mandris são inseridos com base no tamanho e na complexidade da dobra. Envolve prender um tubo de alumínio em uma matriz de dobra enquanto aplica pressão com uma matriz de pressão para guiar o tubo durante a dobra. Consequentemente, a matriz limpadora elimina vincos no ponto de dobra. Conforme a matriz de dobra gira, ela forma o tubo no raio desejado com precisão.

2. Dobra de compressão 

Compressão de flexão de tubo 

É um método mais simples e não precisa de um mandril dentro do tubo durante o processo de dobra. Duas matrizes trabalham juntas para obter as dobras; uma matriz estacionária dá suporte ao tubo, e uma matriz de compressão empurra o tubo ao longo do corpo da matriz estacionária tangencialmente. 

Embora a dobra por compressão não seja tão precisa quanto a trefilação rotativa, ela pode lidar com raios de curvatura maiores e tubos de alumínio mais grossos.  

3. Dobramento de tubos de rolo 

Dobramento de rolo de tubo

O método de dobra de tubo de rolo inclui três rolos em uma configuração triangular (normalmente orientados verticalmente). Os dois rolos inferiores suportam e direcionam a curvatura de dobra, enquanto a pressão descendente dos rolos superiores curva o tubo no raio desejado conforme ele passa. É usado principalmente para dobrar tubos de alumínio com grandes raios e comprimentos de dobra. 

Leia mais: Dobramento de Tubos e Canos: Tipos de Métodos, Ferramentas e Aplicações

Dobramento de tubo quadrado de alumínio 

Curvatura de tubo quadrado 

Dobrar tubos quadrados não é tão fácil quanto os cilíndricos normais. Normalmente, isso é feito com um dobrador de tubos de pressão especialmente projetado para tubos quadrados. O dobrador contém uma matriz que segura o tubo e os suportes onde a força é aplicada na extremidade do tubo para dobrar.

Outro aspecto da dobra de tubos quadrados é aquecê-los para aumentar sua conformabilidade, de modo que possam ser dobrados sem rachar ou rasgar nas bordas da linha de dobra.

Às vezes, os maquinistas também fazem entalhes na posição de dobra, de dentro para fora, se os tubos dobrados não forem para aplicações de alto estresse. 

Diferenças entre dobra de tubos e dobra de chapas 

Dobrar chapas metálicas e tubos são abordagens de fabricação diferentes; dobra de chapa de metal envolve uma configuração de matriz e punção para dobrar planilhas em partes complexas. Aplicou técnicas como dobra de ar, dobra de fundo, dobra rotativa, cunhagem, dobra, etc. 

Dobramento de tubos vs. dobramento de chapas 

Principalmente máquinas de prensa-dobra são usadas para dobrar chapas metálicas, incluindo chapas de alumínio. Elas podem ser convertidas em gabinetes, suportes, etc. Além disso, a dobra de chapas metálicas é mais versátil e tem aplicações distintas do que a dobra de tubos. 

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O que é conformabilidade? Como isso impacta a curvatura de tubos? 

 A conformabilidade de qualquer metal se refere à sua capacidade de ser convertido em várias geometrias sem nenhuma rachadura ou pescoço de material. Na dobra, maior conformabilidade significa que o metal pode acomodar raios de dobra mais apertados e geometrias de dobra compactas.  

Ligas de alumínio são consideradas materiais dúcteis, o que significa alta conformabilidade, e tubos podem entrar em deformação plástica durante operações de dobra com quaisquer defeitos. Consequentemente, o quão apertado você pode dobrar depende da espessura e do diâmetro do tubo. 

Outros materiais usados ​​na dobra de tubos 

Além do alumínio, vários outros tubos de metal podem ser dobrados no formato ou curvatura desejada, como tubo de aço inoxidável dobrado, tubos de cobre, tubos de bronze, tubos de latão, etc. 

Embora os mesmos métodos e configurações possam ser usados ​​para dobrar esses tubos de metal, os parâmetros de processamento e lubrificação variam de um para outro.

• Aço inoxidável
• Liga de aço
• Ferro
• Cobre
• Resina
• Bronze

Esses tubos de metal têm preferências de aplicação distintas; a curvatura de tubos de aço inoxidável é mais favorável para uso estrutural, enquanto pequenos tubos de cobre e latão têm amplas aplicações nas indústrias eletrônica, elétrica e médica.

Aplicações industriais para dobrar tubos de alumínio

Tubos de alumínio dobrados

As propriedades materiais do alumínio são benéficas para vários setores; dobrar seus tubos ajuda a fazer diferentes estruturas e componentes nos setores automotivo, de arquitetura, de energia, médico, etc.

A tabela abaixo descreve quais tipos de peças de produtos são feitas com tubos de alumínio dobrados em diferentes setores;

Resumindo 

Tubos de alumínio são dobrados usando diferentes métodos para produzir peças cruciais em todas as indústrias. O uso é diverso, desde nossos acessórios de banheiro até componentes aeroespaciais. Com os procedimentos e considerações corretos, você pode dobrar tubos cilíndricos, quadrados e outros tipos de tubos. Além disso, as propriedades do material do alumínio também impactam a qualidade da dobra; é fácil dobrar ligas altamente dúcteis e moldáveis ​​como 3003. 

Perguntas Frequentes

Como dobrar tubos de alumínio?

Diferentes técnicas podem ser aplicadas para dobrar tubos de alumínio, tração rotativa, pressão, rolamento, compressão e dobra. Normalmente, mandris (hastes sólidas ou conexões segmentadas) são inseridos dentro dos tubos de alumínio e são dobrados usando uma técnica adequada.

Como dobrar tubos quadrados de alumínio? 

Você pode usar um dobrador de tubos com matrizes projetadas para tubos quadrados, que normalmente segura o tubo e aplica uma pressão constante. Frequentemente, os engenheiros preferem aquecê-los durante ou logo antes da operação de dobra.

Qual é a regra geral para dobrar tubos?

Uma regra prática para dobrar tubos é “manter um raio de curvatura mínimo duas vezes maior que seu diâmetro externo e não mais que 7 vezes o diâmetro. " 

Qual é o raio de curvatura mínimo recomendado?

O raio mínimo de curvatura recomendado para o tubo é 2 vezes seu diâmetro. Por exemplo, um diâmetro de 40 mm pode ser curvado com um raio tão baixo quanto 80 mm.