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Fabricantes dos setores automotivo, equipamentos médicos, ferragens para cozinha e móveis podem se identificar com os desafios do processo de curvamento de tubos de aço inoxidável. Os tubos de aço inoxidável deformam-se durante o curvamento, o que frequentemente resulta em um defeito chamado enrugamento da parede interna no diâmetro interno do tubo, podendo afetar tanto a estrutura quanto a aparência das peças finais. Aqui na Baorui, após 20 anos trabalhando com tecnologia de processamento de tubos, acreditamos firmemente que um projeto adequado de mandril pode oferecer uma solução eficaz. Compreender como cada parâmetro do mandril afeta a qualidade da conformação é a parte fundamental para um curvamento bem-sucedido.
Compreendendo por que ocorre o enrugamento no curvamento de tubos de aço inoxidável
O enrugamento em tubos de aço inoxidável resulta do princípio básico de dobrar um tubo. A parede externa sofre forças de tração e se estica para fora, enquanto a parede interna sofre forças de compressão e se comprime para dentro. Se não houver suporte interno na superfície interna, as paredes podem colapsar sob pressão, resultando em enrugamento. Como as ligas de aço inoxidável sofrem encruamento sob tensão e possuem maior resistência, uma dobra exige uma força de dobramento maior e requer suporte interno. Por exemplo, o aço inoxidável 304 ou o aço inoxidável 316 podem ambos levar ao enrugamento da parede interna se não houver ferramenta de suporte inserida no interior do tubo ou se essa ferramenta for insuficiente. Um fator de parede mais elevado indica maior probabilidade de enrugamento. O fator de parede é obtido dividindo-se o diâmetro externo (OD) do tubo pela espessura da parede do tubo. Se o fator de parede for igual ou superior a 20, deve-se ter grande preocupação com o enrugamento.
O Papel Crítico do Diâmetro e do Encaixe do Mandril
O diâmetro do mandril desempenha um papel fundamental na prevenção de rugas na parede interna. Estudos demonstraram que o aumento do diâmetro do mandril resulta em maior redução da ovalização e em menor achatamento das paredes do tubo nos lados sob compressão. O ajuste do mandril deve ser feito tão apertado quanto possível, sem causar galling (aderência) ou sobrecarga na parede do tubo. Normalmente, o ajuste do mandril varia entre 2% e 5% do diâmetro interno (ID). No caso de aços inoxidáveis, o ajuste é mais apertado para fornecer suporte adequado e garantir melhor circularidade e tolerância mais rigorosa de circularidade durante a curvatura. Contudo, um mandril excessivamente ajustado pode causar problemas como arranhões, galling e dificuldades de extração no processo pós-curvatura do tubo.
Extensão e posicionamento do mandril para prevenção de rugas
O posicionamento do mandril em relação ao ponto de tangência da curvatura desempenha um papel crucial para garantir a ausência de rugas. O mandril deve ser projetado para frente o suficiente para suportar precisamente a parede do tubo no ponto de curvatura. Resultados de pesquisas indicaram que, na maioria dos casos, a posição deve estar entre 0,5 mm e 1,5 mm além do ponto de tangência. O mandril não deve ser posicionado muito para frente, pois isso pode causar um problema de redução de espessura. Para tubos com fator de parede fina, pode-se utilizar uma fórmula geométrica simples para determinar a posição do mandril, embora sempre seja necessário realizar uma inspeção inicial.
Configuração do Mandril Esférico para Curvas Complexas de Tubos de Aço Inoxidável
Em casos em que o tubo de aço inoxidável possui um alto fator de espessura da parede e/ou os raios de curvatura são muito pequenos, mandris esféricos podem ser utilizados para obter melhores resultados em comparação com tampões. Os mandris esféricos são compostos por múltiplos segmentos esféricos unidos extremidade a extremidade por eixos flexíveis de conexão. Essas ferramentas segmentadas movem-se em harmonia à medida que o tubo é curvado e adaptam-se ao arco da curva, fornecendo suporte ao longo de todo o comprimento do processo de curvatura. Um maior número de esferas, bem como o seu posicionamento e dimensões adequados no mandril esférico, melhorarão a qualidade da conformação e minimizarão a possibilidade de formação de rugas. Pesquisas comprovaram que o tipo de mandril e o arranjo dos segmentos podem controlar a instabilidade por rugas e o colapso, limitando o fluxo transversal do material para a superfície interna. Nossas máquinas CNC hidráulicas para curvatura de tubos estão equipadas com mandris esféricos apropriados para aplicações com aço inoxidável.