Semi automatico vs automatico completo: quale previene le pieghe nei tubi in acciaio inossidabile a parete sottile?

I tubi in acciaio inossidabile a parete sottile sono utilizzati in molti settori, tra cui l’industria automobilistica, le attrezzature mediche e gli accessori per cucina. Nonostante i loro vantaggi, quali il ridotto peso e la resistenza alla corrosione, sono molto soggetti alla formazione di pieghe durante la curvatura, il che ne compromette la portata interna, l’aspetto esterno e la resistenza meccanica. Ciò è direttamente correlato al tipo di macchina per la curvatura utilizzata: semiautomatica o completamente automatica. Dopo molti anni di produzione di macchine CNC idrauliche per la curvatura e la lavorazione di tubi, Baorui ha analizzato come lo stile di controllo di ciascuna macchina influisca sulla formazione di pieghe sul tubo. Abbiamo confrontato questi due tipi affinché possiate valutare quale metodo risulti più adatto alla curvatura di tubi in acciaio inossidabile a parete sottile.

Perché i tubi in acciaio inossidabile a parete sottile sono soggetti alla formazione di pieghe

I tubi e i tubi in acciaio inossidabile a parete sottile presentano un basso rapporto tra spessore di parete e diametro, il che comporta una scarsa resistenza alle sollecitazioni di compressione che si generano sul raggio interno della curvatura. Se la pressione di piegatura supera la capacità del tubo di assorbire e distribuire uniformemente tale pressione, il materiale si instabilizza formando piccole onde o increspature. Tale fenomeno si accentua con la riduzione del raggio di curvatura, con la diminuzione dello spessore della parete e con l’aumento della durezza del materiale. Per prevenire le increspature nella parte piegata è necessario controllare tre parametri fondamentali, il cui livello di controllo dipende dal grado di automazione della macchina. Tali variabili sono la posizione del mandrino, la forza di supporto (booster) e la velocità di piegatura, controllate con precisione variabile a seconda del tipo di macchina.

Piegatura Semiautomatica: Controllo delle Increspature Dipendente dall’Operatore

Sulle macchine piegatrici semiautomatiche, l'operatore esegue ogni singola curvatura. L'operatore posiziona il mandrino per ogni curvatura e quindi chiude la morsa. Una volta chiusa la morsa, l'operatore attiva il movimento di piegatura e, se necessario, applica una certa quantità di alimentazione ausiliaria (booster feed). Per i tubi in acciaio inossidabile con parete sottile, ciò genera un'incostanza da una curvatura all'altra. Ogni operatore applica una forza diversa sulla morsa ogni volta. Le mani potrebbero scivolare durante il posizionamento del mandrino e del supporto. Potrebbe non attivare la spinta ausiliaria (booster push) nella posizione corretta o con la pressione appropriata durante il ciclo di piegatura. È possibile ottenere pezzi di alta qualità su una macchina semiautomatica, ma ciò dipende dal livello di competenza e di attenzione dell'operatore. Per piccole serie e pezzi prototipali, il costo delle macchine completamente automatiche non è giustificato, rendendo le macchine semiautomatiche la soluzione più adatta; tuttavia, per pezzi destinati alla produzione in grande serie e di elevata qualità, la mancanza di controllo automatizzato risulta dannosa.

Piega completamente automatica: precisione programmata per prevenire le pieghe

Le piegatrici CNC completamente automatiche utilizzano valori programmati per ogni aspetto dell’operazione di piegatura. Vengono configurate automaticamente da un pezzo all’altro e dispongono di un sistema integrato di controllo con feedback che consente una riproduzione precisa. Ogni parametro viene eseguito secondo il ciclo programmato, eliminando gli errori umani possibili con le macchine semiautomatiche. La piegatura completamente automatica previene la formazione di grinze grazie a tre funzionalità aggiuntive assenti nelle macchine semiautomatiche. In primo luogo, è presente la retrazione e l’avanzamento automatici del mandrino, che garantiscono che quest’ultimo supporti il tubo nel punto ideale durante ciascuna piegatura. In secondo luogo, la forza di spinta e l’operazione di spinta/tiraggio sono azionate da servomotori, in modo da sincronizzarsi esattamente con l’angolo di piegatura e posizionare sempre il materiale nella zona di piegatura senza accumuli. In terzo luogo, la velocità di piegatura è regolata in base agli angoli diversi, al fine di mantenere un flusso di materiale costante. Nel caso di acciaio inossidabile con pareti sottili, è estremamente importante che la macchina non presenti alcun ritardo nell’avanzamento della spinta durante il ciclo di piegatura. Come si vedrà nella sezione «Risultati nel mondo reale», ciò riduce significativamente la formazione di grinze.

Confronto dei risultati nella pratica su tubi a parete sottile

Per una produzione standard di un tubo in acciaio inossidabile del diametro di 25 mm e spessore di parete di 1,0 mm, piegato di 90 gradi con un raggio di curvatura pari a 1,5D, abbiamo osservato che, in media, operatori esperti che utilizzano una piegatrice semiautomatica ben mantenuta ottengono circa il 90-95% di pezzi accettabili. I pezzi non accettabili presentano lievi increspature sulla superficie interna, che risultano inaccettabili sia per motivi estetici che per possibili restrizioni al flusso. Le piegatrici CNC completamente automatiche, lavorando lo stesso pezzo in condizioni confrontabili e con utensili adeguatamente progettati, producono oltre il 99,5% di pezzi accettabili senza necessità di intervento manuale da parte dell’operatore. Questa differenza deriva dal fatto che le macchine completamente automatiche chiudono il ciclo di controllo: rilevano sia la posizione sia la forza applicata durante la piegatura e regolano istantaneamente la pressione di supporto qualora rilevino che la parete interna del raggio di curvatura sta per deformarsi.

Quando una piegatrice semiautomatica potrebbe ancora essere la scelta più opportuna

Le macchine piegatrici semiautomatiche non sono del tutto obsolete. Se si piegano tubi più spessi (superiori a 2,0 mm), il fenomeno delle increspature potrebbe non rappresentare un problema. Le macchine semiautomatiche presentano generalmente un costo iniziale inferiore e un investimento minore per gli utensili; i costi possono quindi essere ammortizzati con volumi di produzione più contenuti rispetto alle macchine completamente automatiche. Per l'acciaio inossidabile a parete sottile, tuttavia, le perdite derivanti da scarti, rifiuti di pezzi, ritravagli e tempi di fermo produttivo supereranno rapidamente la differenza di prezzo tra macchine semiautomatiche e completamente automatiche. Molti produttori acquistano macchine semiautomatiche per piccoli lotti di componenti in acciaio inossidabile, ma, con la crescita della produzione, finiscono per acquistare macchine piegatrici completamente automatiche a causa dei costi elevati associati ai pezzi con increspature. Per componenti con pieghe complesse e pareti sottili, l'impiego di macchine piegatrici completamente automatiche diventa essenziale.

Conclusione

Per tubi in acciaio inossidabile a parete sottile di qualità produttiva, le macchine piegatrici completamente automatiche offrono un controllo e una coerenza nettamente superiori rispetto al funzionamento semiautomatico. Il controllo automatico della posizione del mandrino, della forza di spinta e della velocità di piegatura è essenziale per prevenire la formazione di rughe sul raggio interno. Sebbene le piegatrici semiautomatiche possano produrre risultati accettabili quando utilizzate da operatori altamente qualificati, le macchine completamente automatiche garantiscono la ripetibilità necessaria affinché ogni componente soddisfi rigorosi standard qualitativi richiesti da settori sensibili, come la produzione medica e le applicazioni automobilistiche. Presso Baorui abbiamo supportato innumerevoli produttori in questa transizione e sappiamo che, per componenti critici in acciaio inossidabile a parete sottile, la piegatura completamente automatica non è semplicemente un’opzione: è la soluzione.