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Esiste un paradosso nel lavorare curvature con raggio ampio nella lavorazione dei metalli. Queste sono meno critiche rispetto agli angoli stretti e pericolosi, ma possono risultare più complesse da eseguire con precisione, senza errori. L'ostacolo principale in tal senso è la formazione di grinze sul raggio interno. Se il raggio di curvatura supera cinque volte il diametro del tubo, il flusso del materiale diventa imprevedibile e la zona di compressione aumenta di dimensioni. Presso Baorui stiamo affrontando questo specifico problema da 20 anni. Dopo anni trascorsi sul campo produttivo, abbiamo individuato tre suggerimenti ingegneristici che ci hanno permesso di ottenere curve a grande raggio perfette, prive di grinze.
Gestire il flusso del materiale con il controllo di precisione del Precision Booster
L'eccessiva forza non è la causa corretta delle grinze nelle piegature con raggio elevato; la causa principale è l’insufficiente alimentazione del materiale. Se si prende il materiale e lo si piega strettamente, esso si estende di più di quanto venga compresso. Nelle piegature con raggio elevato vale il contrario: la tensione di compressione viene applicata su un arco più lungo sul lato interno del tubo, ma il volume di materiale che deve essere spostato è notevolmente maggiore. La zona di compressione risulta priva di materiale se la macchina non spinge attivamente il tubo in avanti verso la matrice di piegatura, causando così il fenomeno di instabilità (buckling) del materiale.
Il segreto sta nella sincronizzazione dei dispositivi di spinta. Molti operatori utilizzano una velocità di alimentazione fissa, tuttavia questo non è il caso per raggi di curvatura elevati. La forza di spinta del dispositivo deve essere regolata in base all’angolo di curvatura, con un’accelerazione attentamente determinata. È emerso che, in tutti i nostri progetti ingegneristici, la forza esercitata dal dispositivo di spinta deve essere modificata dinamicamente in tempo reale, in funzione della variazione dell’area della tubazione. La parete interna si piega anche se il dispositivo di spinta subisce un ritardo di soli pochi millisecondi. Ciò viene ottenuto mediante un controllo idraulico in catena chiusa del flusso effettivo del materiale, non della posizione del carrello. Eventuali increspature vengono eliminate assorbendo e alimentando proattivamente la zona di compressione.
Ottimizzare il posizionamento e la configurazione del mandrino
Molti fabbricanti ritengono che il mandrino standard a spina possa essere utilizzato anche per raggi di curvatura elevati. Si tratta di un errore cruciale. La lunghezza della campata non supportata (ovvero all’interno del tubo) deve essere piuttosto lunga per il mandrino, a causa del raggio elevato. Il design superiore di un mandrino sferico può rivelarsi inadeguato nel fornire il supporto interno necessario quando le sfere si articolano sulla lieve curvatura. Se il mandrino è posizionato troppo indietro, il materiale cade nella fessura e vi si deposita. Se è posizionato troppo in avanti, danneggia l’interno della parete e ne impedisce il flusso. Se viene posto troppo vicino alla parte anteriore, le pieghe peggioreranno e provocheranno segni di usura sull’interno della parete.
L'ingegneria applicata prevede l'utilizzo di un mandrino a sfere multiple, caratterizzato da un raggio specifico e da un angolo di articolazione particolare. Per raggi elevati, si impiegano sfere del mandrino con un angolo di rotazione più contenuto rispetto agli utensili standard. Ciò consente non solo al mandrino di seguire correttamente la curvatura, ma anche di evitare punti di pressione e interstizi. Inoltre, la sfera di appoggio deve essere posizionata in avanti e collocata approssimativamente dal 10% al 15% più in avanti rispetto alla posizione che avrebbe nel caso di un raggio stretto. Questo posizionamento genera lo sforzo meccanico necessario nella zona critica di deformazione, dove si verifica l'onda di compressione. Una configurazione adeguata del mandrino non solo contribuisce a eliminare il fenomeno di instabilità (buckling), ma è progettata anche per garantire che il materiale fluisca secondo uno schema desiderato e controllato.
Applicare una strategia personalizzata di gioco tra matrice e raschietto
Molte persone considerano la piastra di pulizia un elemento non immediatamente evidente dell’operazione di piegatura, ma nella piegatura con raggio ampio tale piastra rappresenta l’ultima linea di difesa contro la formazione di grinze. Il problema risiede nel fatto che la piastra di pulizia deve essere allineata con il bordo esterno della piega, mentre il materiale sul raggio interno si muove a una velocità diversa rispetto al materiale sul raggio esterno. Quando il gioco tra la piastra di pulizia e il materiale viene impostato secondo le specifiche standard, ciò comporta o una compressione eccessiva del materiale sottoposto a pressione oppure un contatto insufficientemente stretto per garantire la planarità richiesta con il mandrino.
La chiave è seguire una strategia di tolleranza con la variabile. Non utilizziamo più una tolleranza standard tra il raschiatore e la matrice, ma abbiamo realizzato un cono progressivo sulla superficie del raschiatore. Questo cono esercita una pressione massima all’inizio della curvatura, seguita da una riduzione graduale della pressione man mano che il tubo esce dalla zona di curvatura. Ciò corrisponde alla distribuzione naturale della deformazione del materiale. Inoltre, modifichiamo l’estensione della matrice raschiatrice oltre il punto tangente con una quantità controllata con precisione pari a metà del diametro del tubo. Questo particolare sbalzo forma un ponte di supporto che impedisce la formazione di increspature all’inizio della curvatura. L’uso di un olio ad alta viscosità, che rimane stazionario a causa della bassa velocità di curvatura associata ai raggi elevati, rende questo approccio con il raschiatore uno strumento efficace per appiattire eventuali ondulazioni presenti prima che diventino un difetto permanente del lavoro di stampa.
Una combinazione di sincronizzazione attiva del booster, geometria avanzata del mandrino e regolazione precisa dello spazzolino rende la piegatura con raggio ampio un'operazione ordinaria, come dovrebbe essere. Presso Baorui, questi tre principi non sono semplicemente "regolazioni", ma standard ingegneristici integrati direttamente nelle nostre macchine CNC idrauliche per la piegatura di tubi. Possiamo gestire il flusso del materiale, la sua compattazione interna e il percorso del metallo all’esterno, ottenendo così piegature perfette e prive di grinze, ogni singola volta – indipendentemente dalla loro dimensione, anche se minime o molto strette. Questo metodo elimina ogni approssimazione e garantisce che ogni arco con raggio ampio venga prodotto con la massima qualità per applicazioni nei settori automobilistico e medico, nonché nella produzione di mobili.