Dobra de tubos É frequentemente referida como uma "arte obscura", um processo misterioso repleto de tentativas e erros. Mas os princípios fundamentais por trás disso são... curvatura de tubos Os princípios da curvatura de peças tubulares permaneceram praticamente inalterados por décadas. Embora a tecnologia tenha avançado consideravelmente nos métodos utilizados para curvar peças tubulares, a física subjacente ao processo continua a mesma. Seja trabalhando com tubos ou canos, a chave para obter a curvatura perfeita reside em quatro fatores críticos: o material, a máquina, as ferramentas e a lubrificação.
Índice
Entendendo os princípios básicos das técnicas de curvatura de tubos metálicos
A curvatura de tubos começa com a compreensão das propriedades do tubo. Os tubos, normalmente usados para transportar fluidos ou ar, são especificados pelo seu diâmetro nominal (Veja a Figura 1.No entanto, ao especificar uma máquina de dobra, o raio da linha central, o diâmetro externo e a espessura da parede do material são parâmetros cruciais a serem considerados.
Além disso, cada classe de tubos possui uma espessura de parede nominal, mas esta pode variar ligeiramente. Essas variações devem ser consideradas, especialmente em processos de curvatura que utilizam ferramentas de ajuste preciso em raios de curvatura pequenos. Outras variáveis importantes na curvatura incluem o raio de curvatura interno (também conhecido como intradorso), o raio de curvatura externo (extradorso) e o raio da linha central (também conhecido como linha neutra, onde não ocorrem compressão nem alongamento). O ângulo de curvatura refere-se ao ângulo complementar da curva. Por exemplo, quando um tubo é curvado a “45 graus”, isso é chamado de curva complementar de 45 graus ou curva incluída de 135 graus.ver Figura 2A distância entre curvas (DBB) é simplesmente a distância entre dois pontos de tangência, onde um trecho reto começa a curvar e a curva começa ou termina.
Assim como na conformação por prensa dobradeira, os tubos sofrem retorno elástico após a curvatura, o que causa o alargamento radial da curva. Quanto mais rígido o tubo e menor o raio da linha central da curva, maior será o retorno elástico e o alargamento radial. Por exemplo, o cobre sofre menos alargamento radial do que o aço, e o aço sofre menos retorno elástico do que o aço inoxidável.
Embora alguns tubos sejam sem costura, a maioria é produzida com solda longitudinal. Na curvatura de tubos, a qualidade, o tamanho e a consistência da solda são fatores cruciais. Se as duas bordas da junta estiverem desalinhadas ou se o cordão de solda for muito grande ou inconsistente, essas imperfeições podem afetar a circularidade do tubo, causando problemas na tentativa de criar uma curvatura perfeita.
Durante a curvatura, ocorre alongamento à medida que o raio externo se estica, causando o afinamento da parede. O material resiste a esse estiramento e, conforme a superfície externa da dobra se estica, ela pode se deformar, criando ovalização ou uma alteração na forma da seção transversal. Alguma ovalização pode ser aceitável para certas aplicações, mas para trabalhos de precisão, mesmo pequenas distorções podem ser inaceitáveis. Isso ocorre porque, à medida que a parte externa se estica, o raio interno se comprime e, em determinado ponto, a parte interna começa a enrugar.
Processos comuns de curvatura de tubos
Os requisitos da aplicação muitas vezes ditam a escolha de curvatura de tubos Processo. Os processos especiais de curvatura de tubos variam em idade e complexidade. No entanto, a maioria dos tubos é curvada utilizando um dos quatro métodos principais: curvatura tipo aríete, curvatura de rolos, flexão por compressão, e dobra por tração rotativa.
Dobra tipo aríete
A curvatura por pistão é um dos métodos mais antigos e simples, frequentemente visto em oficinas de escapamentos. O processo utiliza um pistão acionado hidraulicamente para empurrar o tubo contra rolos ou blocos de pivô, atingindo um raio da linha central (RLC) de aproximadamente três a quatro vezes o diâmetro externo (DE) da peça de trabalho (ver Figura 3).
Este método não oferece suporte ao diâmetro interno (DI) do tubo, resultando em um alongamento significativo na parte externa da curva. Este método é frequentemente usado para tubos quadrados, onde a ferramenta de compressão é projetada intencionalmente para comprimir e deformar ligeiramente o raio interno da curva (ver Figura 4Essa compressão ajuda a evitar rugas e força a superfície externa da dobra para dentro, criando uma superfície côncava e minimizando o estiramento na parte externa da dobra.
Embora a dobra por martelo seja barata e comumente usada, não é o método mais preciso. Se a estética da peça ou tolerâncias de dobra rigorosas forem importantes, esse método pode não ser adequado.
Dobra de rolos
A curvatura por rolos é normalmente usada para peças grandes em indústrias como a da construção civil. O processo envolve três rolos dispostos em uma formação semelhante a uma pirâmide (ver Figura 5Os rolos se ajustam para formar raios específicos, geralmente grandes, tornando o processo ideal para criar espirais e bobinas. Uma variação da curvatura por rolos, a curvadora de dois rolos com guias ajustáveis, utiliza um rolo superior e um inferior com guias ajustáveis para curvar o tubo. A curvatura por rolos oferece excelente versatilidade para a criação de bobinas longas e contínuas, especialmente em aplicações como tubulações ou elementos estruturais.
Dobramento por compressão
A curvatura por compressão envolve dobrar o tubo em torno de uma matriz estacionária usando um rolo ou matriz de compressão (também chamada de bloco seguidor). O tubo é fixado logo atrás do ponto de tangência traseiro, e o rolo efetivamente "comprime" o tubo contra a matriz de curvatura central (ver Figura 6A curvatura por compressão funciona bem para peças simétricas, sendo frequentemente usada para criar produtos com curvaturas idênticas em cada lado. Esse método é comum na produção de itens como barras de toalha e funciona melhor para tubos curvados com uma relação de curvatura (CLR) de pelo menos três vezes o diâmetro externo (DE) do tubo.
Este método pode causar um ligeiro achatamento da superfície externa dos tubos, uma vez que o diâmetro interno não está suportado. Portanto, a curvatura por compressão geralmente não é recomendada para tubos com um CLR inferior a três vezes o diâmetro externo, especialmente para peças que exigem tolerâncias rigorosas.ver Figura 7).
Dobra por tração rotativa
Para trabalhos de precisão, a curvatura rotativa por tração é o método preferido, especialmente para aplicações que exigem raios de curvatura pequenos, às vezes tão pequenos quanto um CLR de 0,7 vezes o diâmetro externo do tubo (referido como menos de 1×D). Esse processo proporciona o maior controle sobre o afinamento da parede e a ovalização, razão pela qual é frequentemente usado em indústrias altamente especializadas, como a aeroespacial e a automotiva. O processo envolve um mandril que suporta o diâmetro interno (DI) do tubo durante a curvatura, bem como ferramentas de precisão na parte externa (DE).ver Figura 8A curvatura por tração rotativa permite raios de curvatura pequenos sem comprometer a integridade estrutural do tubo.
O sistema de curvatura rotativa inclui uma matriz de pressão para segurar a seção reta (a tangente) do tubo, uma matriz de fixação para girar o tubo em torno da matriz de curvatura e um mandril, frequentemente equipado com esferas articuladas, para suportar o interior do tubo durante toda a curvatura. Além disso, uma matriz de limpeza garante que não se formem rugas no raio interno, limpando o material imediatamente antes do ponto de tangência.ver Figura 9).
O papel das ferramentas de curvatura de tubos
A configuração das ferramentas é crucial para obter curvas de alta qualidade, principalmente na curvatura por tração rotativa. As considerações sobre as ferramentas incluem a dureza do mandril, que deve ser escolhida de acordo com o material do tubo. Um mandril macio é usado para tubos mais duros, enquanto um mandril mais duro é necessário para tubos mais macios, a fim de garantir um processo de curvatura suave.
O crescimento radial durante a curvatura pode fazer com que o raio no início da curvatura seja diferente do raio no final da curvatura. Isso é especialmente importante ao curvar materiais duros com um CLR maior que 3×D. Um raio de matriz de curvatura menor pode ser necessário para compensar o crescimento radial excessivo.ver Figura 10).
Lubrificação: Garantindo o Desempenho Ideal
A lubrificação adequada é essencial para reduzir o atrito e o desgaste durante a curvatura de tubos.ver Figura 11Isso é especialmente verdadeiro ao usar mandris com esferas articuladas dentro do tubo. Lubrificantes sintéticos não derivados de petróleo, geralmente fornecidos em forma de gel ou pasta, são comumente usados em operações de curvatura de tubos. A viscosidade do lubrificante deve ser ajustada com base no material e nos requisitos de curvatura. Para curvaturas pesadas, lubrificantes mais viscosos são usados para garantir uma operação suave, reduzir o desgaste em componentes críticos da ferramenta, como a matriz de limpeza, e melhorar o desempenho geral.
Como escolher a máquina certa para dobrar tubos
As máquinas modernas de curvatura de tubos, particularmente as máquinas controladas por CNC, oferecem um alto grau de precisão, frequentemente com múltiplos eixos de controle. Uma curvadora de tubos CNC típica pode apresentar até 10 eixos que controlam vários aspectos do processo de curvatura, como a distância entre as curvas (Y), o plano de rotação da curva (B), o ângulo de curvatura (C), os deslocamentos horizontal e vertical (X e Z) e o movimento do mandril (YM).ver Figura 12Os eixos são descritos da seguinte forma:
- YDistância entre curvas
- BPlano de rotação da curvatura
- CÂngulo de curvatura
- XDeslocamento horizontal da peça de trabalho
- ZDeslocamento vertical da peça de trabalho
- XRSlide de reação
- XCMovimento de fixação.
- YB: Aumentar o movimento
- YMMovimento do mandril
- YSFOA pressão do seguidor interrompe o movimento.
Algumas máquinas avançadas combinam múltiplos processos de curvatura, como a curvatura por laminação e a curvatura por tração rotativa em uma única unidade, para melhorar a versatilidade e a eficiência na fabricação de peças complexas que exigem diferentes raios de curvatura.
Conclusão: A Arte e a Ciência da Curvatura de Tubos
A combinação de recursos modernos de máquinas, software avançado e ferramentas de precisão transformou a curvatura de tubos em um processo altamente controlado, confiável e eficiente. Embora a variabilidade do material e os desafios específicos de cada aplicação possam adicionar complexidade, a combinação correta de material, ferramentas, lubrificação e máquina garante a obtenção de curvaturas perfeitas de forma consistente. Com a habilidade de operadores qualificados e a tecnologia adequada, as máquinas de curvatura de tubos tornaram-se essenciais para setores como o automotivo, aeroespacial e da construção civil. A precisão, a versatilidade e a confiabilidade oferecidas pelos sistemas de curvatura de tubos os tornam indispensáveis na produção de componentes de alta qualidade para uma variedade de aplicações.
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