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Il sistema di scarico con piegature multiple è uno dei processi di formatura più complessi nella produzione di tubi. Rispetto a una singola piega ad angolo retto, in questo caso si verifica un notevole accumulo di tensioni, compressione in aree ristrette e turbolenza del materiale dovuta alle numerose piegature lungo il percorso di scarico. Non considerate le grinze come un difetto estetico trascurabile: si tratta di linee di piega fastidiose e antiestetiche che possono apparire sul raggio interno della piega. Queste influenzano il flusso dei gas di scarico, generano flusso turbolento, aumentano la contropressione e costituiscono punti di innesco per la fatica termica. È necessario adottare un approccio sistematico per ridurre al minimo le grinze, coinvolgendo attrezzature, parametri della macchina, comportamento del materiale e sequenza del processo. Baorui, come tutti i produttori, segue un approccio coerente per fornire gruppi di scarico con piegature multiple privi di grinze: i componenti devono essere mantenuti dritti durante il trasporto. Tutti i produttori, compreso il nostro di Baorui, adottano un approccio coerente per fornire ai clienti gruppi di scarico con piegature multiple privi di grinze: i componenti devono essere mantenuti dritti durante il trasporto.
Ottimizzare la progettazione e il posizionamento del mandrino per ogni curva
La migliore 'difesa' contro le pieghe è un mandrino ben progettato e correttamente posizionato. Per sistemi con più curvature, ad esempio curve seguite da brevi tratti rettilinei, il mandrino deve possedere una resistenza sufficiente per sopportare la forza interna del tubo in tutta la zona di deformazione della curvatura. Per questo raggio di curvatura ridotto è necessario un mandrino a sfere flessibile con più sezioni articolate, in grado di seguire la curvatura senza provocare l’instabilità del materiale verso l’interno. Tuttavia, il numero assoluto di segmenti sferici, il gioco di diametro e la posizione della linea tangente alla curva rispetto alla punta del mandrino devono essere regolati separatamente per ogni posizione di curvatura. Il problema n. 1 è che qualsiasi fenomeno di pieghe è dovuto a un ritiro eccessivo del mandrino, che lascia priva di supporto la porzione soggetta a compressione. Qui, presso Baorui, riportiamo su ciascun tubo di scarico l’angolo di curvatura e quindi regoliamo la corsa del mandrino, adeguandola singolarmente per ogni curvatura mediante i nostri controlli CNC. Inoltre, manteniamo un set separato di mandrini per ogni diametro/spessore della parete del tubo di scarico, poiché l’uso di un mandrino universale è sicuramente causa di ondulazioni interne.
Controlla con precisione la velocità di alimentazione e il tempo di permanenza
La formazione di pieghe è un fenomeno correlato alla velocità. Se il braccio di piegatura ruota troppo velocemente, il materiale non riesce a fluire plasticamente e si verifica un accumulo di materiale sul raggio interno. Tuttavia, velocità troppo basse possono causare un indurimento per deformazione non uniforme del materiale. Nei sistemi con più pieghe, la velocità di avanzamento ottimale deve essere calcolata per ciascuna piega, tenendo conto dell’effetto di indurimento per deformazione derivante dalle pieghe precedenti. Gli operatori possono impostare profili variabili, ad esempio una decelerazione nell’ultima fase della piega fino all’angolo finale, sui piegatubi idraulici CNC avanzati. Inoltre, il tempo di attesa controllato alla fine della corsa consente al materiale di rilasciare la propria memoria elastica, riducendo al minimo il rimbalzo elastico che potrebbe causare la formazione di pieghe alla fine della corsa. Il monitoraggio in tempo reale della coppia sul nostro impianto produttivo ci permette di rilevare l’instabilità compressiva prima che abbia inizio; la macchina può quindi accedere automaticamente alla morsa appropriata e regolare la velocità di avanzamento a un valore inferiore, garantendo la stabilità del processo. Questa regolazione dinamica ha praticamente eliminato i difetti da pieghe su tutti i nostri tubi di scarico con più pieghe.
Selezionare il lubrificante appropriato e regolare il gioco tra le matrici
L'accumulo di attrito è la causa invisibile delle grinze. Un attrito elevato lungo l'estrados (lato esterno) del tubo può provocare un allineamento irregolare del materiale e generare una resistenza al flusso naturale del materiale attraverso la matrice di pressione lungo l'intrados (lato interno). È possibile ridurre al minimo queste forze differenziali applicando un lubrificante per piegatura ad alte prestazioni sulla superficie del tubo e anche sul mandrino. Tuttavia, ancora più importante è la regolazione del gioco tra la matrice raschiante e il tubo. La matrice raschiante segue la matrice di piegatura ed è utilizzata per "raschiare" il raggio interno del materiale durante la formatura. Un gioco troppo stretto della matrice raschiante provoca un effetto di "scraping" sul tubo, mentre un gioco troppo ampio "consente alle grinze di formarsi" sul tubo. Per qualsiasi sistema con piegature multiple, raccomandiamo un apposito smussamento personalizzato della faccia di contatto della matrice raschiante, in modo da adattarla al diametro esterno del tubo. Per la matrice raschiante, presso Baorui eseguiamo un test con la lamierina di misura (feeler gauge) in ogni installazione, con un gioco compreso tra 0,05 e 0,10 mm, in base alla durezza del materiale. Inoltre, aggiungiamo automaticamente un lubrificante di elevata qualità nei punti di piegatura mediante un sistema di spruzzatura dosata tra le piegature, poiché questa è una delle cause più trascurate di grinze intermittenti.
Piega sequenziale strategica e tiene conto dell'incrudimento
Ultimo ma non meno importante è il modo in cui vengono eseguiti i piegamenti multipli e il loro profondo impatto sulla formazione di grinze. La regola generale per l’ingegnere, in un tipico sistema di scarico con tre o quattro piegature, consiste nel realizzare per primo il piegamento più critico o più difficile, quando il materiale è ancora completamente ricotto e duttile. L’ultimo piegamento da eseguire è invece il più stretto, e il materiale è già stato precedentemente stirato dai piegamenti precedenti nel processo produttivo, rendendolo meno adatto a ulteriori piegature nella zona di compressione. Tenere inoltre conto della distanza tra i piegamenti: se due piegamenti sono troppo vicini tra loro, la zona ‘indurita per deformazione’ si sovrappone alla zona di ‘deformazione’ dell’altro piegamento, riducendo la resistenza del piegamento e rendendolo più soggetto alla formazione di grinze. Per ottimizzare la sequenza dei piegamenti e le lunghezze intermedie rettilinee, il nostro gruppo ingegneristico di Baorui applica simulazioni agli elementi finiti nel processo di progettazione. Quando l’arco complessivo del piegamento supera i 180 gradi in un singolo punto del tubo, viene inoltre previsto un ricottura intermedia di distensione delle tensioni, a causa dell’elevato rischio di grinze derivante dall’eccesso di lavoro a freddo oltre i 180 gradi. Insieme ai tre controlli precedenti, il controllo del raggio interno di piegatura garantisce che tutti i piegamenti sul corpo risultino fluidi e privi di interruzioni.
La chiave per prevenire le pieghe nei sistemi di scarico con più curvature non è una singola soluzione miracolosa, bensì l’orchestrazione sinergica di supporto a mandrino, controllo della velocità di curvatura, lubrificazione, gioco degli utensili e sequenza di curvatura in un processo coerente. Queste cinque discipline sono interconnesse e, negli ultimi 20 anni, le abbiamo perfezionate presso Baorui, producendo costantemente componenti in grado di assolvere sia alla funzione di gestione del flusso che a quella di resistenza meccanica. L’eliminazione delle pieghe nel punto di curvatura risolve i problemi sul campo — ed è questo il miglior test di una produzione di qualità!