Cómo evitar arrugas en sistemas de escape con múltiples curvas

El sistema de escape con múltiples curvas es uno de los procesos de conformado más complejos en la fabricación de tubos. En lugar de una sola curva de 90 grados, se genera una gran acumulación de tensiones, compresión en zonas reducidas y turbulencia del material debido a las múltiples curvas en la trayectoria del escape. No considere las arrugas como un defecto cosmético indiferente: son líneas de pliegue molestas y antiestéticas que pueden aparecer en el radio interior de la curva. Estas afectan el flujo de los gases de escape, generan flujo turbulento, aumentan la contrapresión y actúan como puntos de inicio para la fatiga térmica. Debe adoptarse un enfoque sistemático para reducir las arrugas, en el que intervengan herramientas, parámetros de la máquina, comportamiento del material y secuenciación del proceso. Baorui, al igual que todos los fabricantes, sigue un enfoque consistente para suministrar conjuntos de escape con múltiples curvas libres de arrugas: los fabricantes deben mantener las piezas rectas durante el transporte. Todos los fabricantes, incluso el nuestro en Baorui, aplican un enfoque consistente para ofrecer a los clientes conjuntos de escape con múltiples curvas libres de arrugas: los fabricantes deben mantener las piezas rectas durante el transporte.

Optimizar el diseño y la colocación del mandril para cada curvatura

La mejor 'defensa' contra las arrugas es un mandril bien diseñado y correctamente posicionado. Para sistemas con múltiples curvas, como curvas seguidas de tramos rectos cortos, el mandril debe tener suficiente resistencia para soportar la fuerza interna del tubo en toda la zona de deformación de la curva. Se requiere un mandril esférico flexible con múltiples secciones articuladas para este radio reducido, a fin de seguir la curvatura y evitar que el material se pliegue hacia el interior. Sin embargo, la cantidad exacta de segmentos esféricos, el juego de diámetro y la posición de la línea tangente de la curva respecto a la punta del mandril deben ajustarse para cada posición de curvatura. El problema n.º 1 es que cualquier problema de arrugamiento se debe a una retracción excesiva del mandril, lo que provoca que la porción sometida a compresión quede sin soporte. Aquí, en Baorui, marcamos cada ángulo de curvatura en el tubo de escape y luego ajustamos la carrera del mandril configurándola individualmente para cada curvatura mediante nuestros controles CNC. Asimismo, mantenemos un conjunto separado de mandriles para cada diámetro/grosor de pared del tubo de escape, ya que utilizar un mandril universal es una forma segura de provocar ondulaciones internas.

Controlar con precisión la velocidad de alimentación y el tiempo de permanencia

El arrugamiento es un fenómeno relacionado con la velocidad. Si el brazo de doblado gira demasiado rápido, el material no puede fluir plásticamente y se acumula en el radio interior. Sin embargo, velocidades demasiado bajas pueden provocar un endurecimiento por deformación irregular del material. En los sistemas de doblado múltiple, la velocidad de avance óptima debe determinarse para cada doblez, teniendo en cuenta el efecto de endurecimiento por deformación provocado por los dobleces previos. Los operarios pueden configurar perfiles variables, como una desaceleración en el último tramo del doblez hasta alcanzar el ángulo final, en las plegadoras hidráulicas de tubos CNC avanzadas. Además, el tiempo de espera controlado al final de la carrera proporciona al material el tiempo necesario para liberar su memoria elástica, lo que puede minimizar el rebote elástico que causa arrugamiento al final de la carrera. La monitorización en tiempo real del par de torsión en nuestra planta de producción nos permite detectar la inestabilidad a compresión antes de que comience; la máquina puede acceder automáticamente a la mordaza adecuada y ajustar la velocidad de avance a un valor más bajo, garantizando así la estabilidad del proceso. Este ajuste dinámico ha eliminado prácticamente los defectos por arrugamiento en todos nuestros conjuntos de tubos de escape con múltiples dobleces.

Seleccionar la lubricación adecuada y limpiar el espacio entre matrices

La acumulación de fricción es la causa oculta del arrugamiento. Una fricción elevada a lo largo del extrados (lado exterior) del tubo puede provocar un alineamiento irregular del material y generar una resistencia al flujo natural del material a través de la matriz de presión a lo largo del intrados (lado interior). Es posible minimizar estas fuerzas desiguales aplicando un lubricante de doblado de alto rendimiento sobre la superficie del tubo y también un lubricante sobre el mandril. Sin embargo, aún más importante es el ajuste de la holgura entre la matriz limpiadora y el tubo. La matriz limpiadora sigue a la matriz de doblado y se emplea para «limpiar» el radio interior del material durante su conformación. Una holgura demasiado estrecha en la matriz limpiadora «raspará» el tubo, mientras que una holgura demasiado amplia «permitirá que las arrugas escapen» del tubo. Para cualquier sistema con múltiples dobleces, recomendamos un relieve personalizado en la cara de contacto de la matriz limpiadora para que coincida con el diámetro exterior del tubo. En Baorui, realizamos sistemáticamente una prueba con láminas de espesores («feeler gauge») en cada instalación de matrices limpiadoras, cuya holgura oscila entre 0,05 y 0,10 mm según la dureza del material. Asimismo, añadimos automáticamente un lubricante de alta calidad mediante un sistema de pulverización dosificada en los puntos de doblado, entre dobleces, ya que esta es una de las causas más frecuentemente pasadas por alto del arrugamiento intermitente.

Dobla secuencialmente de forma estratégica y tiene en cuenta el endurecimiento por deformación

Por último, pero no menos importante, está la forma en que se realizan múltiples dobleces y su profundo impacto en la formación de arrugas. La regla general que debe seguir el ingeniero en un sistema de escape típico con tres o cuatro dobleces consiste en realizar primero el doblez más crítico o el más difícil de ejecutar, mientras el material aún se encuentra completamente recocido y dúctil. El doblez más cerrado se realiza en último lugar, ya que el material ya ha sido estirado previamente por los dobleces anteriores en el proceso de fabricación, lo que puede hacerlo poco adecuado para dobleces posteriores en la zona de compresión. Asimismo, debe tenerse en cuenta la distancia entre los dobleces: si dos dobleces están demasiado próximos entre sí, la zona «endurecida por deformación» se superpone con la zona de «deformación» del otro doblez, reduciendo así la resistencia del doblez y haciéndolo más propenso a arrugarse. Para optimizar la secuencia de dobleces y las longitudes intermedias rectas, nuestro grupo de ingeniería de Baorui aplica simulaciones por elementos finitos al diseño. Cuando el arco total del doblez supera los 180 grados en un único punto del tubo, también se incluye un recocido intermedio de alivio de tensiones debido al alto riesgo de arrugas provocado por exceder la cantidad de trabajo en frío equivalente a 180 grados. Aplicado junto con los tres controles anteriores, el control del radio interior de doblado garantiza que todos los dobleces del cuerpo presenten una curvatura suave y continua.

La clave para prevenir arrugas en los sistemas de escape con múltiples dobleces no es una única solución milagrosa, sino la coordinación integrada de soportes mandril, control de la velocidad de doblado, lubricación, holgura de las herramientas y secuenciación del doblado en un proceso coherente. Estas cinco disciplinas están interrelacionadas, y por ello las hemos perfeccionado en Baorui durante los últimos 20 años, fabricando sistemáticamente componentes capaces de cumplir tanto funciones de flujo como de durabilidad. Eliminar las arrugas en el punto de doblado evita problemas en el campo, y esa es la mejor prueba de una buena fabricación.