L'acciaio inossidabile è uno dei materiali più comunemente utilizzati nell'industria manifatturiera. Di conseguenza, la piegatura dei tubi in acciaio inossidabile è un processo di formatura comune per la produzione di componenti metallici per una varietà di applicazioni. Ingegneri e progettisti la considerano un'operazione critica per tubazioni e sistemi di tubazioni. Tuttavia, è necessario padroneggiare la corretta... processo di piegatura dei metalli.
L'utilizzo crescente di alcuni materiali in acciaio inossidabile di alta qualità ne rende complessa la lavorazione. Pertanto, è fondamentale capire come piegare i tubi in acciaio. In questo articolo, vi illustreremo il metodo più efficiente per piegare i tubi in acciaio. Inoltre, vi aiuteremo a ottenere il massimo dal processo.
Sommario
Nozioni di base e sfide della piegatura dei tubi in acciaio inossidabile
L'utilizzo dell'acciaio per la prototipazione personalizzata può essere impegnativo. Questo perché è un materiale metallico molto duro. Tuttavia, è un materiale duttile e malleabile. Può essere facilmente modellato in varie forme utilizzando diversi processi. Processo di piegatura dei metalli: un processo che aiuta a trasformare tubi in acciaio in varie forme utili.
Sebbene sia possibile piegare l'acciaio inossidabile in varie forme, questa tecnica può richiedere una notevole pressione diretta da parte di utensili specializzati. Quando si tratta di piegare materiali in acciaio inossidabile, l'attenzione si sposta sulla maggiore difficoltà di piegatura. Questa difficoltà dipende solitamente dallo spessore del tubo.
I tubi a parete spessa richiedono solitamente una maggiore pressione per essere piegati. Inoltre, le dimensioni e la forma di alcuni tubi potrebbero richiedere l'uso di attrezzature di piegatura specializzate. Inoltre, il rischio di ritorno elastico rappresenta un problema considerevole quando si piegano tubi in acciaio inossidabile.
Come piegare il tubo in acciaio inossidabile
I tubi in acciaio inossidabile sono difficili da lavorare. Tuttavia, alcuni metodi possono semplificare il processo. Questa sezione descrive come piegare i tubi in acciaio inossidabile utilizzando il metodo più efficiente.
Piegatura del tubo del mandrino
Le piegatubi rotative vengono solitamente utilizzate per la piegatura di tubi metallici con mandrino. Il mandrino è uno strumento utilizzato per mantenere la forma del tubo durante il processo di piegatura. Il mandrino può includere una sfera di acciaio aggiuntiva per garantire che rimanga all'interno della sezione piegata durante il processo di piegatura.
La configurazione per la piegatura dei tubi con mandrino comprende:
Stampo a pressione: La matrice di pressione trattiene la parte tangenziale o dritta del tubo di acciaio.
Matrice di serraggio: La matrice di serraggio fa ruotare il tubo di acciaio attorno alla matrice di piegatura.
Un mandrino: Il mandrino sostiene l'interno del tubo d'acciaio nella curva e può includere alcune sfere articolate.
Matrice raschiante: La matrice raschiatrice entra in contatto con il tubo prima del punto di tangenza del raggio interno. Pulisce il pezzo in lavorazione per evitare pieghe sul raggio interno.
La piegatura con mandrino è il processo predominante nel settore della piegatura dei tubi in acciaio inossidabile. Questo è particolarmente vero nelle applicazioni in cui sono richiesti raggi di curvatura più piccoli. Quando si decide come piegare i tubi in acciaio inossidabile, è consigliabile utilizzare il processo di piegatura con mandrino. Questo metodo offre il miglior controllo dell'ovalizzazione e dell'assottigliamento delle pareti.
L'utilizzo di un mandrino sul diametro interno (ID) aiuta a supportare il flusso del materiale durante la piegatura. Analogamente, lo stampo di compressione supporta il diametro esterno (OD). Questi componenti lavorano insieme per mantenere costanti il diametro esterno e quello interno del tubo durante le operazioni di piegatura del metallo. La piegatura del tubo con mandrino aiuta a prevenire i problemi di piegatura più comuni, in particolare il ritorno elastico. Inoltre, previene pieghe, appiattimenti e attorcigliamenti.
Rulli a tre rulli
La piegatura a rulli o la piegatura angolare sono un buon metodo per pezzi di grandi dimensioni. Solitamente, si basa su tre rulli disposti a piramide. Inoltre, a seconda delle dimensioni della sezione trasversale, è possibile utilizzare una direzione di fresatura verticale o orizzontale. I rulli possono essere spostati per formare un raggio ampio e definito.
La macchina decide quali rulli si muovono verso quale lato. Il raggio del tubo è determinato dalla posizione del rullo centrale. Alcune macchine hanno un rullo superiore che si muove su e giù per ottenere l'angolazione corretta. Su alcune macchine, i due rulli inferiori si muovono mentre il rullo superiore rimane fermo.
I produttori utilizzano spesso la piegatura a rulli per creare spirali. L'operatore può sollevare il tubo dopo ogni giro, creando così una bobina continua. In questo caso, il pezzo in lavorazione dovrebbe avere un raggio ampio, distanziato di un diametro. Tuttavia, se le bobine sono molto distanziate, è necessario un rullo aggiuntivo. Questo rullo aiuta a guidare il tubo verso l'esterno durante la formazione della bobina.
Piegatura a trazione rotativa
Questo metodo è simile al processo di piegatura dei tubi con mandrino, ma senza mandrino. Migliora la precisione dei componenti del tubo e consente di realizzare giunzioni complesse senza distorsioni. Questo processo di piegatura dei metalli utilizza solitamente un dispositivo di fissaggio per supportare la macchina.
L'attrezzatura tira il tubo in una forma pari al suo raggio. Con questa tecnica, la piegatura a imbutitura consente di piegare il tubo in un angolo acuto. Inoltre, è possibile mantenere un'eccellente precisione e costanza.
La piegatura a rotativa è un processo comunemente utilizzato dai produttori per componenti tubolari in telai strutturali e macchinari. Alcuni esempi includono roll-bar, manubri per biciclette e corrimano.
Flessione a compressione
La piegatura a compressione è un metodo efficace per piegare tubi in acciaio inossidabile. Questo metodo utilizza una matrice di compressione per piegare il materiale attorno a una matrice di piegatura fissa. Il sistema innanzitutto blocca il tubo dietro il punto di taglio posteriore. La matrice di compressione aiuta quindi a "comprimere" il pezzo sulla matrice di piegatura.
La piegatura a compressione funziona meglio su pezzi simmetrici. Questi tubi presentano pieghe simili su entrambi i lati. Possono essere piegati con un'unica operazione utilizzando una macchina con due teste di piegatura. Pertanto, è possibile scegliere di utilizzare questo metodo quando la rotondità della curva non è il fattore più importante.
Quando è desiderabile aumentare la produzione riducendo i costi. La piegatura a compressione è ideale per velocità ed economia. Tuttavia, sconsigliamo questo metodo per tubi con un raggio di curvatura (CLR) inferiore al doppio del diametro di curvatura. In altre parole, una curvatura da 1 pollice richiede un raggio di curvatura minimo di 2 pollici per una qualità di curvatura adeguata.
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Considerazioni sulla piegatura dei tubi in acciaio inossidabile
Ci sono diversi aspetti e problematiche strutturali da considerare quando si decide come piegare i tubi in acciaio. I più importanti sono elencati di seguito:
Raggio di curvatura
La piegatura dei tubi in acciaio richiede spesso un raggio di curvatura più piccolo. Nella maggior parte dei casi, l'assottigliamento della parete esterna del tubo piegato ne provoca la deformazione. Questo può essere evitato utilizzando un mandrino come supporto. Ciò dimostra che il processo di piegatura con mandrino è l'opzione più affidabile in questo caso specifico.
A volte, ottenere un raggio di curvatura più piccolo fa sì che l'acciaio superi il suo limite elastico. Questo di solito porta a deformazioni come pieghe e gobbe. In questi casi, la piegatura a tre rulli o la piegatura a trafila rotante sono le opzioni preferite.
Inoltre, raggi di curvatura più piccoli richiedono spesso un'applicazione della forza più precisa. A seconda del diametro interno e dello spessore del tubo, è possibile ottenere curve a 180 gradi. Tuttavia, potrebbe essere necessaria una forma a "U" più ampia per mantenere l'integrità strutturale e la forma interna.
Resistenza allo snervamento
Il limite di snervamento è un altro fattore importante da considerare quando si piegano tubi in acciaio inossidabile. Il limite di snervamento è una delle proprietà dell'acciaio che aumenta la probabilità di ritorno elastico. I materiali con limiti di snervamento più elevati presentano rapporti di deformazione elastica più elevati. Tali materiali presenteranno anche un ritorno elastico maggiore rispetto ai materiali con limiti di snervamento più bassi.
Pertanto, prima di piegare un acciaio, è necessario calcolarne il limite di snervamento. Ogni piegatura produce una deformazione appropriata. Pertanto, il limite di snervamento deve essere confrontato con l'esatto valore di deformazione previsto.
Spessore del materiale
Le variazioni di spessore del materiale rappresentano un problema importante quando si piegano tubi in acciaio inossidabile. Le variazioni di spessore possono avere un impatto considerevole quando i produttori cercano di ottenere tolleranze di piegatura precise. È comune discutere lo spessore dei vari acciai inossidabili in termini di valori medi. Tuttavia, lo spessore effettivo del materiale rientra in un intervallo specifico.
Di conseguenza, anche piccole variazioni di spessore possono avere un impatto significativo sull'angolo di piegatura. Ciò può avere un impatto significativo sulle prestazioni, soprattutto se sono richieste tolleranze ristrette. È importante rendersi conto che alcuni materiali possono richiedere forze di piegatura maggiori rispetto ad altri durante la produzione di tubi personalizzati. L'acciaio inossidabile più spesso richiede forze di piegatura maggiori rispetto all'acciaio inossidabile più sottile.
Piegare un materiale più spesso entro un raggio specificato creerà una deformazione maggiore rispetto a piegare un materiale più sottile. Più spessa è la parete del tubo, maggiore è la pressione che può sopportare. Allo stesso modo, più sottile è la parete del tubo, maggiore è la probabilità che ceda durante la piegatura.
Si raccomanda pertanto di impostare correttamente la potenza di piegatura per evitare incongruenze e deformazioni del materiale. Ciò significa che è necessario scegliere il processo corretto e configurare correttamente la macchina.
Tubi in acciaio saldati e senza saldatura
Sia i tubi in acciaio senza saldatura che quelli saldati possono essere piegati. Tuttavia, i tubi in acciaio senza saldatura si piegano meglio quando il raggio richiesto è piccolo. I tubi saldati, d'altra parte, hanno una parete più sottile e sono quindi più adatti per applicazioni di diametro maggiore. Le giunzioni nei tubi saldati possono influire sulla costanza della curvatura. Ciò è dovuto al fatto che sul tubo si creano punti di concentrazione delle tensioni.
A causa delle concentrazioni di stress, la pressione di esercizio dei tubi saldati è inferiore di 20% rispetto a quella dei tubi senza saldatura. Inoltre, bisogna considerare la possibilità di errori nella formazione del cordone di saldatura. Ciò comporterebbe un arrotondamento non accurato del tubo, impedendone la corretta piegatura.
Raggio di curvatura del tubo in acciaio inossidabile
Il raggio di curvatura di un tubo in acciaio è il raggio misurato a partire dalla sua linea centrale. Gli utensili per la misurazione del raggio di curvatura variano solitamente da una piegatrice all'altra. Tuttavia, le piegatubi più comunemente utilizzate seguono precise regole pratiche.
Angolo di piegatura | 1/8 (9/16) | 1/4 (9/16) | 3/4 (3/4) | 5/16 (15/16) | 3/8 (15/16) | 1/2 (1 1/2) |
|---|---|---|---|---|---|---|
30° | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1/16 |
45° | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 |
50° | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/8 |
55° | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/8 | 1/8 | 1/8 |
60° | 1/16 | 1/8 | 1/16 | 1/8 | 1/8 | 3/16 |
65° | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 3/16 | 1/8 | 1/4 |
70° | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 3/16 | 3/16 | 5/16 |
75° | 1/8 | 3/16 | 3/16 | 1/4 | 1/4 | 3/8 |
80° | 3/16 | 3/16 | 3/16 | 5/16 | 5/16 | 7/16 |
85° | 1/4 | 1/4 | 1/4 | 3/8 | 3/8 | 9/16 |
90° | 1/4 | 5/16 | 5/16 | 7/16 | 7/16 | 11/16 |
Il raggio di curvatura standard è 2 x D
Ciò indica che un tubo con un diametro di 20 mm richiede un raggio di curvatura di 40 mm. Sono ipotizzabili raggi di curvatura inferiori (½ x D). Tuttavia, raggi di curvatura inferiori a 2 x D sono solitamente più costosi.
Raggio minimo di curvatura 7 x D
Le proprietà del materiale e lo spessore della parete influiscono sul raggio minimo di curvatura. Pertanto, è tecnicamente sicuro rispettare lo standard 7 x D. Si raccomanda inoltre di prevedere tolleranze maggiori sul raggio di curvatura.
Applicazione dei tubi in acciaio inossidabile
Grazie alla sua facilità di montaggio, i tubi in acciaio inossidabile vengono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni. Possono anche resistere ad ambienti difficili come alte temperature e pressioni. Questa è una delle qualità che rendono l'acciaio inossidabile prezioso in alcuni settori.
Ad esempio, nell'industria automobilistica, le macchine CNC possono utilizzare tubi in acciaio inossidabile per produrre silenziatori di alta qualità, perché sono in grado di resistere alle elevate pressioni che li attraversano.
Inoltre, l'acciaio inossidabile viene utilizzato in dispositivi medici, telai di pannelli solari, macchinari industriali e cablaggi elettrici. I tubi in acciaio possono essere realizzati in una varietà di forme e spessori, il che li rende ancora più utili.
I tubi in acciaio inossidabile sono utilizzati in una varietà di elettrodomestici, sistemi di riscaldamento, di approvvigionamento idrico e idraulici. Questo materiale versatile può essere utilizzato in quasi tutti i settori, tra cui aerospaziale, automobilistico, tecnologico, elettrico, edile, alimentare e delle bevande e molti altri.
Riepilogo
Come accennato in precedenza, i tubi in acciaio sono adatti a una varietà di settori e applicazioni. Inoltre, l'avvento di macchinari avanzati e metodi moderni ha migliorato la precisione della piegatura dei tubi in acciaio. Pertanto, la scelta dei materiali, delle tecniche e delle attrezzature più adatti aumenterà le possibilità di ottenere il tubo in acciaio piegato ideale.
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Domande frequenti
Quanto è difficile piegare i tubi in acciaio inossidabile?
A causa della durezza del materiale, piegare i tubi in acciaio può essere piuttosto difficile. Tuttavia, scegliendo il giusto produttore e conoscendo bene le procedure e gli strumenti, l'intero processo può essere semplificato.
La piegatura dei tubi in acciaio con mandrino è migliore della piegatura a rulli?
Il metodo da utilizzare dipende dalle esigenze di piegatura. La piegatura a mandrino è adatta per operazioni di piegatura con raggi di curvatura più piccoli, per evitare appiattimenti, pieghe e attorcigliamenti. La piegatura a rullo, invece, è più adatta per tubi più sottili con raggi di curvatura più ampi.
Quali sono i campi di applicazione dei tubi in acciaio inossidabile?
Molte aziende utilizzano tubi in acciaio inossidabile per una varietà di scopi. Trovano impiego in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui elettrodomestici, componenti per autoveicoli e aeromobili, elettronica, sistemi di tubazioni, dispositivi medici e altro ancora.