Come il design della mandrino risolve le pieghe interne nei tubi in acciaio inossidabile

I produttori operanti nei settori automobilistico, delle attrezzature mediche, delle ferramenta per cucina e dell’arredamento possono identificarsi nelle sfide legate al processo di piegatura dei tubi in acciaio inossidabile. Durante la piegatura, i tubi in acciaio inossidabile subiscono deformazioni che spesso provocano un difetto noto come increspatura della parete interna, localizzata sul diametro interno del tubo; tale difetto può compromettere sia la struttura che l’aspetto estetico dei componenti finiti. Qui da Baorui, dopo 20 anni di esperienza nella tecnologia di lavorazione dei tubi, siamo fermamente convinti che una progettazione corretta del mandrino possa rappresentare una soluzione efficace. Comprendere in che modo ciascun parametro del mandrino influisce sulla qualità della formatura costituisce un elemento chiave per il successo del processo di piegatura.

Comprensione delle cause dell’increspatura nella piegatura dei tubi in acciaio inossidabile

Le increspature nei tubi in acciaio inossidabile derivano dal principio fondamentale della piegatura di un tubo. La parete esterna subisce forze di trazione e si allunga verso l'esterno, mentre la parete interna subisce forze di compressione e si contrae verso l'interno. Se non è presente un supporto interno sulla superficie interna, le pareti potrebbero collassare sotto pressione, causando increspature. Poiché le leghe di acciaio inossidabile induriscono per deformazione plastica sotto sollecitazione e presentano una maggiore resistenza, la piegatura richiede una forza maggiore e necessita di un supporto interno. Ad esempio, l'acciaio inossidabile 304 o l'acciaio inossidabile 316 potrebbero entrambi provocare increspature sulla parete interna se non viene inserito un utensile di supporto adeguato all'interno del tubo. Un fattore di parete più elevato indica una probabilità maggiore di increspature. Il fattore di parete si ottiene dividendo il diametro esterno (OD) del tubo per lo spessore della parete. Se il fattore di parete è pari o superiore a 20, occorre prestare particolare attenzione alle increspature.

Il ruolo critico del diametro e dell'adattamento del mandrino

Il diametro del mandrino svolge un ruolo fondamentale nel prevenire la formazione di pieghe sulla parete interna. Studi hanno dimostrato che l’aumento del diametro del mandrino comporta una maggiore riduzione della deformazione circolare e una minore appiattimento delle pareti del tubo sul lato compresso. Il gioco tra mandrino e tubo deve essere il più stretto possibile, senza causare grippaggio o sovraccarico della parete del tubo. Generalmente, il gioco del mandrino corrisponde al 2%–5% del diametro interno (ID). Nel caso di tubi in acciaio inossidabile, il gioco viene ulteriormente ridotto per garantire un adeguato supporto e ottenere una migliore e più precisa circolarità durante la curvatura. Tuttavia, un mandrino troppo aderente può causare problemi quali rigature, grippaggio e difficoltà di estrazione nel processo di curvatura post-bend.

Estensione e posizionamento del mandrino per la prevenzione delle pieghe

Il posizionamento del mandrino rispetto al punto di tangenza della curvatura ha un ruolo cruciale nel garantire l’assenza di grinze. Il mandrino deve essere protruso in avanti sufficientemente da sostenere con precisione la parete del tubo nel punto di curvatura. I risultati della ricerca hanno indicato che, nella maggior parte dei casi, la posizione ottimale si trova a 0,5–1,5 mm oltre il punto di tangenza. Il mandrino non deve essere posizionato eccessivamente in avanti, poiché ciò potrebbe causare un problema di assottigliamento. Per tubi con un fattore di spessore ridotto, è possibile utilizzare una semplice formula geometrica per determinare la posizione del mandrino, anche se un’ispezione iniziale è sempre necessaria.

Configurazione del mandrino a sfere per curve complesse di tubi in acciaio inossidabile

Nei casi in cui il tubo in acciaio inossidabile presenta un elevato rapporto spessore parete/diametro e/o i raggi di curvatura sono troppo piccoli, è possibile utilizzare mandrini a sfera per ottenere risultati migliori rispetto ai mandrini a tappo. I mandrini a sfera sono costituiti da più segmenti sferici collegati l’uno all’altro mediante alberi flessibili. Questi utensili segmentati si muovono in armonia durante la piegatura del tubo e si adattano all’arco di curvatura, fornendo supporto lungo l’intera lunghezza del processo di piegatura. Un numero maggiore di sfere, unito a un’adeguata disposizione e dimensione delle stesse nel mandrino a sfera, migliora la qualità della formatura e riduce al minimo la possibilità di formazione di grinze. Studi di ricerca hanno dimostrato che il tipo di mandrino e la disposizione dei segmenti possono controllare l’instabilità da grinze e il collasso limitando il flusso trasversale del materiale verso la superficie interna. Le nostre macchine CNC idrauliche per la piegatura di tubi sono dotate di appropriati mandrini a sfera per applicazioni su acciaio inossidabile.