Dobragem convencional de tubos sem mandril
A dobra convencional sem mandril refere-se a um método de dobra sem enchimento que é comumente usado na produção em temperatura ambiente.
A matriz de dobra primária e o princípio são ilustrados na figura abaixo. Esta técnica envolve processos de dobra por estiramento, dobra por prensa, dobra por bypass, dobra por pressão e dobra por rolo.
Matriz de dobra principal e princípio de dobra
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1. Flexão de tração
A flexão do tubo pode ser obtida adicionando uma tensão axial baseada no momento fletor puro. Isso geralmente pode ser categorizado como flexão por tensão e flexão por tração rotativa.
Todos os processos de flexão por estiramento compartilham uma característica comum. A tensão de tração adicional reduz uma parte da tensão de compressão tangencial no lado côncavo durante a flexão pura. Isto resulta na supressão da espessura da parede e enrugamento na dobra. No entanto, a possibilidade de adelgaçamento da espessura da parede ou mesmo de fissuras no lado convexo da curvatura aumenta inevitavelmente.
(1) Flexão de estiramento
O princípio de funcionamento simplificado de uma conformação por flexão por estiramento comum é mostrado na figura abaixo.
Durante a dobra do tubo, a peça bruta do tubo é passada através de três rolos de suporte horizontais e fixada ao braço rotativo por meio de um mandril. Quando o braço rotativo gira, ele faz com que a peça bruta do tubo sofra deformação por flexão.
O raio de curvatura da curvatura pode ser alterado durante a conformação por flexão por estiramento, ajustando a distância entre o rolo de suporte e o mandril, bem como o eixo do rotor.
Se um dispositivo de aquecimento for instalado antes da peça bruta do tubo entrar na zona de flexão, como uma corrente de indução de média frequência para pré-aquecer a peça bruta do tubo, sua capacidade de deformação plástica pode ser aprimorada. Isto permite a realização de formação de flexão por estiramento por aquecimento.
Princípio de funcionamento simplificado de quatro conformações por flexão por estiramento comuns
(2) Flexão de tração giratória
A figura abaixo ilustra a dobra por tração rotativa, na qual cada parte funcional da matriz de dobra possui uma ranhura que corresponde ao formato do tubo.
O comprimento da curva da seção transversal é ligeiramente menor que o semicírculo da peça bruta do tubo. É usado para prender ou pressionar a peça bruta do tubo durante a dobra.
O raio de curvatura pode ser alterado substituindo a matriz de curvatura rotativa.
A peça bruta do tubo é pressionada contra a matriz de dobra rotativa que pode girar em torno do eixo pela matriz de tração e pelo bloco de fixação.
A matriz de tração gira na trilha de arco circular com um raio fixo e o eixo da matriz de flexão rotativa, que faz com que a peça bruta do tubo gire com a matriz de flexão rotativa sob a pressão radial e o atrito tangencial do bloco de fixação para obter a formação de flexão.
Devido ao aumento da deformação por estiramento tangencial da peça bruta do tubo no lado convexo da flexão, ele tem a propriedade de flexão por estiramento.
Atualmente, a maioria dos equipamentos para dobrar tubos e máquinas para dobrar tubos CNC em produção operam com base no princípio da dobra por tração rotativa.
Dobrador de tubos CNC dobra de tração rotativa
2. Flexão por compressão
A flexão por compressão é a contrapartida da flexão por tensão, que é obtida através da ação conjunta de empuxo axial adicional ou derivado e momento fletor na flexão do tubo.
O impulso axial adicional pode reduzir ou neutralizar a tensão tangencial no lado convexo da curva, evitando assim que a espessura da parede da curva fique mais fina ou rache. No entanto, o aumento da tensão de compressão tangencial no lado côncavo da curva pode fazer com que a parede do tubo fique mais espessa ou mesmo enrugada.
A flexão por compressão do tubo é categorizada principalmente em flexão por compressão, flexão por compressão rotativa e flexão por força axial.
(1) Dobra de pressão
A dobra de tubos, conforme ilustrado na figura abaixo, é semelhante à dobra em V de chapas e é usada para dobrar e moldar produtos em cotovelo de diâmetro médio e pequeno com segmentos de tubos retos.
A matriz de dobra e o rolo de suporte possuem uma ranhura de trabalho com o mesmo diâmetro do tubo e um pouco menor que o semicírculo.
A matriz de dobra, consolidada com a haste e com um raio de curvatura específico, empurra o tubo bruto para fora e rola duas formas de dobra entre os rolos de suporte em ambos os lados.
A substituição da matriz de dobra pode alterar o raio de curvatura do tubo, enquanto o tamanho dos dois ângulos internos de dobra é determinado pelo curso de expulsão da matriz de dobra.
A dobra de tubos apresenta alta eficiência de produção e o ajuste da matriz é simples.
No entanto, a desvantagem é que a força de flexão aplicada durante a flexão está concentrada entre os dois rolos de suporte. O contato inicial entre a peça bruta do tubo e a matriz de dobra provavelmente distorcerá a seção de deslocamento, afetando a qualidade da dobra.
(2) Flexão por compressão rotativa
A flexão por compressão rotativa é semelhante em forma à flexão por tração rotativa, mas o mecanismo para dobrar os tubos é diferente.
Conforme mostrado na figura abaixo, durante o processo de dobra, a matriz ou rolo deslizante aplica pressão radial ao molde do tubo enquanto gira em torno do eixo da matriz de dobra fixa, forçando gradualmente o molde do tubo reto a aderir à superfície da ranhura do molde fixo. dobrar a matriz sob atrito tangencial para dobrar e formar.
Ao contrário da flexão por tração rotativa, a zona de deformação por flexão é gerada entre a matriz deslizante e a matriz de flexão fixa. A superfície da peça bruta do tubo convexo está sempre sujeita à ação combinada de pressão radial e atrito tangencial, o que pode, até certo ponto, reduzir a deformação por tração tangencial da peça bruta do tubo convexo.
(3) Flexão por impulso de força axial
O molde mostrado na figura abaixo consiste em duas metades centradas no plano de dobra.
Sob o impulso axial da matriz, a peça bruta do tubo é forçada a ser dobrada e formada pressionando-a na cavidade do molde após passar pela luva guia.
O processo de deformação por flexão do tubo em branco no molde é complexo. Além de estar sujeito ao torque de flexão, também está sujeito ao empuxo axial e à força de atrito oposta ao seu sentido de movimento.
A flexão por pressão é diferente da flexão comum, pois a camada neutra da deformação da parede do tubo pode se mover para fora da flexão, o que ajuda a aliviar o adelgaçamento da parede externa.
Para evitar enrugamento ou torção dentro do cotovelo, a espessura relativa da parede do tubo que empurra a dobra deve ser maior que 0,06.
Para reduzir o atrito, muitas vezes é necessário lubrificar a peça bruta do tubo ou a cavidade do molde de dobra.
Para cotovelos de paredes finas, geralmente é adotada a flexão por pressão com núcleo para evitar flambagem e enrugamento.
3. Outros métodos comuns de dobra de tubos sem mandril
Além dos métodos mencionados acima, há também dobra por desvio, dobra por rolo e outros.
No entanto, a maioria desses métodos pode não atender aos rigorosos requisitos de precisão e qualidade de dobra. Portanto, eles são normalmente utilizados para dobrar acessórios para tubos que não exigem alta precisão em termos de formato e tamanho.
(1) Formação de flexão de tubo
A dobra de tubos é um processo de fabricação comum que pode ser realizado manualmente ou usando uma máquina dobradora de tubos.
A flexão por desvio, conforme mostrado no diagrama abaixo, é semelhante à flexão por compressão rotativa, exceto que o atrito de rolamento ocorre entre a ranhura de trabalho do rolo e a superfície da peça bruta do tubo.
Durante o processo de dobra, uma extremidade da peça bruta do tubo é fixada na cabeça de fixação da matriz de dobra, enquanto a roda de pressão lateral a pressiona contra a superfície da ranhura da matriz de dobra e gira em torno da matriz de dobra. A cabeça de fixação também gira junto com a peça bruta do tubo.
(2) Formação de rolos de tubos
A dobra de rolos de tubos é comumente usada para dobrar tubos de paredes espessas, conforme mostrado no diagrama abaixo.
A peça bruta do tubo é colocada entre três ou mais rolos, cada um tendo uma ranhura com um diâmetro interno ligeiramente maior que o diâmetro externo do tubo e uma circunferência de seção ligeiramente menor que o semicírculo da peça bruta do tubo.
Cada rolo gira e se move em diferentes direções, o que permite que o tubo em branco seja enrolado em um formato de dobra específico. A flexão de vários rolos pode aumentar a precisão da flexão dos tubos, reduzir a distorção da seção transversal de flexão e melhorar o grau de deformação por flexão uniforme do tubo.
Embora seja usado principalmente para dobrar tubos de paredes espessas, às vezes também pode ser utilizado para dobrar tubos de paredes finas.
(a) Diagrama esquemático de dobra assimétrica de três rolos
(b) Diagrama esquemático da flexão de quatro rolos com balanço lateral
Dobragem de enchimento de tubo
A dobra de enchimento de tubos, também conhecida como dobra de mandril, é um processo comum para dobrar tubos de paredes finas de médio a grande diâmetro.
Para minimizar ou eliminar defeitos como achatamento da seção transversal, colapso da parede e enrugamento durante o processo de dobra, é usado um método chamado dobra de enchimento. Isto envolve o enchimento de vários mandris ou enchimentos na peça bruta do tubo a ser dobrado para fornecer suporte durante o processo de dobramento.
1. Dobragem do mandril
A dobra de mandril é um processo de dobra que fornece controle preciso sobre o formato da seção transversal dos cotovelos.
A principal diferença entre a dobra com mandril e a dobra comum sem mandril é que um mandril é pré-colocado dentro da peça bruta do tubo durante o processo de dobra.
Na produção real, os mandris ou hastes de mandril são categorizados em dois tipos: mandris rígidos e mandris sólidos flexíveis.
Os mandris rígidos incluem mandris de cabeça redonda, mandris em forma de colher e mandris de megafone.
Os mandris flexíveis incluem mandris flexíveis de seção única e mandris flexíveis de múltiplas seções.
2. Enchimento de partículas sólidas, formação de flexão por pressão
O enchimento de partículas sólidas e a formação por flexão por pressão são processos comuns para dobrar membros de paredes finas ou cotovelos com pequena espessura de parede.
Tradicionalmente, a areia de quartzo era usada como enchimento, mas foi gradualmente substituída por partículas de resina ou esferas metálicas.
Antes do processo de dobra por pressão, bolas de grande diâmetro, ligeiramente menores que a vista externa do tubo em bruto, são colocadas na matriz de dobra para evitar que o enchimento do cordão escorregue. Em seguida, o tubo em branco é preenchido com esferas de pequeno diâmetro.
Durante a dobragem por pressão, o controle deslizante da prensa aciona o punção de dobra por pressão para extrusar o enchimento do cordão no molde do tubo. No entanto, deve notar-se que as partículas sólidas não podem ser consideradas como um meio contínuo e a sua deformação no fluxo sob pressão não pode ser aproximada a um volume constante.
Além disso, o uso de esferas de aço duro pode causar defeitos como entalhes na parede interna do cotovelo.
3. Dobra de enchimento líquido
O método de enchimento e dobra usando líquido como enchimento para tubos foi desenvolvido, com dois processos relativamente maduros: dobra hidráulica de punção e dobra de perfuração e alimentação de tubos.
Embora a dobra para enchimento de líquidos supere algumas das deficiências da dobra para enchimento de partículas sólidas, a vedação média continua sendo um desafio tecnológico.
4. Cure a flexão com enchimento líquido
No processo de dobramento do enchimento de líquido, um líquido curável é injetado no tubo vazio enquanto ele está no estado líquido. Uma vez seladas ambas as extremidades, a substância líquida solidifica e se torna um enchimento integral que é usado para dobrar.
Os materiais de enchimento solidificados podem incluir água, colofónia, liga de baixo ponto de fusão e vários tipos de resinas.
Dobra de aquecimento
A dobra por aquecimento é um método tradicional de processamento de plástico onde o aquecimento é usado para amolecer o tubo em branco e aumentar sua capacidade de deformação plástica. Este método é usado quando o formato dos componentes do tubo não é adequado para dobra a frio.
O processo de dobra geralmente envolve uma combinação de aquecimento, dobra e resfriamento. Os métodos comumente usados para dobra por aquecimento incluem dobra de enchimento de aquecimento geral, dobra de imersão de aquecimento geral, dobra de aquecimento por indução de média frequência local e dobra a laser.
