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Los fabricantes de los sectores automotriz, equipos médicos, herrajes para cocinas y muebles pueden identificarse con los desafíos del proceso de doblado de tubos de acero inoxidable. Durante el doblado, los tubos de acero inoxidable se deforman, lo que con frecuencia provoca un defecto denominado arrugamiento de la pared interna en el diámetro interior del tubo, afectando tanto la estructura como la apariencia de las piezas finales. En Baorui, tras 20 años de experiencia en tecnología de procesamiento de tuberías, estamos firmemente convencidos de que un diseño adecuado del mandril puede ofrecer una solución eficaz. Comprender cómo cada parámetro del mandril afecta la calidad de conformado constituye la clave para lograr un doblado exitoso.
Comprensión de la causa del arrugamiento en el doblado de tubos de acero inoxidable
El arrugamiento en los tubos de acero inoxidable se debe al principio básico de doblar un tubo. La pared exterior experimenta fuerzas de tracción y se estira hacia afuera, mientras que la pared interior experimenta fuerzas de compresión y se comprime hacia adentro. Si no hay un soporte interno en la superficie interior, las paredes podrían colapsar bajo presión, lo que provocaría arrugamiento. Dado que las aleaciones de acero inoxidable se endurecen por deformación bajo tensión y poseen mayor resistencia, el doblado requiere una fuerza de doblado mayor y necesita soporte interno. Por ejemplo, el acero inoxidable 304 o el acero inoxidable 316 podrían provocar arrugamiento en la pared interior si no se inserta una herramienta de soporte adecuada, o si no se inserta ninguna, dentro del tubo. Un factor de pared más alto indica una mayor probabilidad de arrugamiento. El factor de pared se obtiene dividiendo el diámetro exterior (OD) del tubo entre su espesor de pared. Si el factor de pared es de 20 o más, entonces se debe tener una preocupación real por el arrugamiento.
El papel crítico del diámetro y el ajuste del mandril
El diámetro del mandril desempeña un papel fundamental para evitar el arrugamiento de la pared interna. Los estudios han demostrado que un aumento en el diámetro del mandril reduce significativamente la pérdida de redondez y disminuye el aplanamiento de las paredes del tubo en los lados sometidos a compresión. El ajuste del mandril debe ser lo más ajustado posible sin causar ralladuras ni sobrecargar la pared del tubo. Por lo general, el ajuste del mandril se encuentra dentro de un rango del 2 % al 5 % del diámetro interno (ID). En los casos de acero inoxidable, el ajuste se refuerza para ofrecer un soporte adecuado y garantizar una mayor redondez, así como una tolerancia más estrecha de redondez durante el doblado. Sin embargo, un mandril excesivamente ajustado puede provocar problemas como rayaduras, ralladuras y dificultades de extracción tras el doblado del tubo.
Extensión y posicionamiento del mandril para prevenir arrugas
La colocación del mandril en contacto con el punto de tangencia de la curvatura desempeña un papel crucial para garantizar la ausencia de arrugas. El mandril debe extenderse lo suficiente hacia adelante para soportar con precisión la pared del tubo en el punto de curvatura. Los resultados de la investigación indicaron que, en la mayoría de los casos, la posición adecuada debe estar entre 0,5 y 1,5 mm más allá del punto de tangencia. El mandril no debe colocarse demasiado hacia adelante, ya que esto podría provocar un problema de reducción de espesor. Para tubos con un factor de pared delgada, puede utilizarse una fórmula geométrica sencilla para determinar la posición del mandril, aunque siempre es necesario realizar una inspección inicial.
Configuración del mandril esférico para curvas complejas de tubos de acero inoxidable
En los casos en que el tubo de acero inoxidable tenga un elevado factor de espesor de pared y/o los radios de curvatura sean demasiado pequeños, se pueden utilizar mandriles esféricos para obtener mejores resultados en comparación con los mandriles tipo tapón. Los mandriles esféricos constan de múltiples segmentos esféricos unidos extremo con extremo mediante ejes flexibles de conexión. Estas herramientas segmentadas se mueven de forma sincronizada durante la curvatura del tubo y pueden adaptarse al arco de curvatura, brindando soporte a lo largo de toda la longitud del proceso de doblado. Un mayor número de esferas, junto con su disposición y tamaño adecuados dentro del mandril esférico, mejorarán la calidad de conformado y minimizarán la posibilidad de formación de arrugas. Investigaciones han demostrado que el tipo de mandril y la disposición de los segmentos pueden controlar la inestabilidad por arrugamiento y el colapso, limitando el flujo transversal del material hacia la superficie interna. Nuestras máquinas CNC hidráulicas para doblado de tubos están equipadas con mandriles esféricos adecuados para aplicaciones con acero inoxidable.