¿Rotura del tubo? Las herramientas para doblar pueden no ser el problema

Mar 30, 2024

No es raro que los talleres de fabricación de metales tengan dificultades para producir piezas precisas en máquinas dobladoras de tubos. ¿La solución? Muchas veces todo se reduce a simples cálculos y a comunicarse con el fabricante de la máquina.

La semana pasada fui al sitio para ayudar a un nuevo cliente que estaba intentando instalar una nueva pieza en su dobladora de tubos.

La empresa tenía un conjunto nuevo de herramientas para doblar, pero había luchado durante semanas para fabricar piezas buenas. Desafortunadamente, después de examinar la solicitud y el material, determinamos que no era probable que el cliente tuviera éxito sin cambiar su plan.

Entonces, ¿qué pasó y cómo se podría haber evitado el problema?

Aunque parecía un proyecto bastante simple, esta parte era difícil de doblar. El tubo es rectangular, la pared es bastante delgada y el radio de curvatura es muy estrecho. Además, la pieza final debe mantener su forma durante toda la curvatura y no tener marcas de herramientas porque es una parte visible de un ensamblaje final que se comercializa en un mercado minorista.

"Teniendo en cuenta los parámetros de un proyecto, implica mucho más que simplemente diseñar y construir un conjunto de herramientas", dijo Scott Mitchell, presidente de OMNI-X. "Se debe utilizar una máquina con las capacidades correctas y se debe seleccionar un material con propiedades que permitan darle la forma deseada".

Mitchell proporcionó una lista de siete preguntas que deben responderse antes de fabricar un conjunto de herramientas de plegado:

"Mantenerse comprometido con su socio de herramientas es increíblemente importante para el proceso de cotización y diseño", dijo el propietario de Tube Form Solutions, Jeff Jacobs. “A menudo tenemos clientes que necesitan precios económicos de inmediato. Sin embargo, cuando el proyecto avanza, a menudo se sorprenden del nivel de detalle necesario para estar seguros de que la producción será exitosa.

"Proporcionamos una lista de verificación muy detallada que nos ayuda a asegurarnos de tener toda la información necesaria para crear un diseño que no sólo sea capaz de doblar sus piezas sino que se ajuste a la máquina que pretenden utilizar".

Jacobs señaló que algunas dobladoras de tubos que se utilizan hoy en día para la producción regular han estado en servicio durante 40 años o más. "Es bastante raro encontrar una de esas máquinas que no haya sido modificada o rediseñada de alguna manera".

Entonces, ¿cuál fue el problema con el proyecto en el que estuve la semana pasada? El material es de 1,50 x 0,75 pulgadas. rectángulo con un 0,056 pulgadas. El espesor de la pared se dobla de manera fácil en un 1,25 pulgadas. radio interior. Esto equivale a 1,625 pulgadas. radio de la línea central.

Por necesidades estéticas se diseñó un mandril para soportar el interior de la pieza. Se envió un tubo de muestra al fabricante de herramientas para diseñar un mandril, asegurándose de que encajara dentro del tubo y en los radios interiores, con una estrecha tolerancia. El mandril fue diseñado con tres bolas para soportar una curva de 90 grados.

La máquina utilizada era una dobladora rotativa hidráulica de un solo eje. Aunque se sujetaba con mucha fuerza hidráulica, el troquel de presión fue diseñado para seguir únicamente, sin fuerza de impulso. El retorno de la matriz de presión a su posición original se lograba por gravedad mediante un cable dirigido a través de una serie de poleas con un peso suspendido en el extremo.

En la producción, el tubo se rompió casi inmediatamente después de comenzar a doblarlo. Si el tubo no se rompía inmediatamente, los eslabones de las bolas del mandril se romperían, dejando la pieza muy deformada.

Después de llegar, con las herramientas en un banco, traté de ensamblarlas alrededor de un tubo de muestra y descubrí que no podía enganchar completamente las abrazaderas con la mano. Algunas mediciones rápidas determinaron que el tubo estaba justo a 0,010 pulgadas por encima del valor nominal de 1,50 pulgadas. dimensión, pero las herramientas fueron diseñadas para que sea ligeramente inferior a la nominal. Debido a esto, con las herramientas en la máquina, el simple hecho de sujetar deformaba la pared del tubo antes de que comenzara a doblarse.

Afortunadamente, la matriz curvada tenía un diseño de dos piezas y la parte superior se podía elevar con un par de cuñas, lo que permitía que las herramientas se unieran sin deformar el tubo.

Desafortunadamente, incluso una vez logrado esto, todavía no hubo una mejora real en la flexión.

Le pregunté al personal si tenían especificaciones sobre el material que se estaba doblando. Pudieron proporcionar una copia de la factura del pedido de material, pero no tenían las especificaciones completas del material ni las hojas de datos. Con algunas llamadas telefónicas rápidas e investigaciones en Internet, descubrí que la especificación de dimensiones del material es bastante amplia: +/- 0,010 pulgadas en el modelo de 1,5 pulgadas. dimensión. Al final resultó que, la muestra enviada para el diseño de la herramienta estaba hacia el extremo inferior de esa tolerancia, y el material que se estaba doblando estaba hacia el extremo superior de la tolerancia.

Sin embargo, el gran problema fue el alargamiento, la medida utilizada para describir cuánto se puede estirar un material determinado antes de fallar. Se expresa como porcentaje y es un valor útil para determinar la formabilidad de un trozo de tubo (consulte “Comprensión de la metalurgia de tubos y tuberías de acero”).

El alargamiento necesario para doblar una pieza se puede estimar mediante una fórmula simple: radio exterior/radio de la línea central – 1. En este caso, el radio de la línea central de la pieza que se está doblando fue de 1,625 pulgadas y el radio exterior fue de 2,00 pulgadas:

2,0/1,625 = 1,23

1,23 – 1 = 0,23

Por lo tanto, esta pieza requirió aproximadamente un 23% de alargamiento. Sin embargo, la especificación de alargamiento del material utilizado fue del 15%.

A veces, una pieza se puede doblar a una forma que requiere más alargamiento que el que especifica el material si la dobladora tiene un impulso de seguidor (a menudo denominado asistencia de matriz de presión o PDA).

La acción de un PDA fuerza más material hacia el radio exterior de la parte doblada, y esto puede ayudar a superar las limitaciones de alargamiento en un par de puntos porcentuales. Algunas dobladoras también pueden tener la capacidad de impulsar desde detrás del tubo con un carro, lo que también permite doblar una pieza a una forma que excede la cantidad de alargamiento en unos pocos puntos porcentuales. La longitud de agarre y el diseño de la abrazadera también pueden ayudar un poco al reducir el deslizamiento de las abrazaderas sobre el tubo.

Sin embargo, la máquina utilizada para esta pieza no tenía ninguna de estas opciones, e incluso si las tuviera, la diferencia entre el alargamiento del material y el alargamiento requerido probablemente aún sería demasiado para superar.

Actualmente, las únicas opciones reales del cliente son volver al proveedor del material y encontrar un metal que pueda doblarse alrededor del radio requerido o cambiar el diseño de la pieza.

Hay docenas de factores que intervienen en la aplicabilidad de las herramientas de plegado y los requisitos de la máquina para determinar si una pieza se puede fabricar con una máquina y un material específicos. Hemos recopilado una lista de fórmulas que utilizamos habitualmente para el diseño y la fabricación de herramientas de plegado y nos complace compartirla.

Además, la mayoría de los fabricantes de herramientas de plegado están ansiosos por compartir información de plegado con cualquiera que la desee, ofreciendo calculadoras de mandril gratuitas y otra información a través de sus sitios web.