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O sistema de escapamento com múltiplas dobras é um dos processos de conformação mais complexos na fabricação de tubos. Em vez de uma única dobra em ângulo reto, há uma grande concentração de tensões, compressão em pequenas áreas e turbulência do material causada por múltiplas dobras ao longo do trajeto do escapamento. Não considere as rugas como um defeito cosmético irrelevante: são linhas desagradáveis e visíveis de vincos que podem aparecer no raio interno da dobra. Essas rugas afetam o fluxo dos gases de escapamento, geram escoamento turbulento, aumentam a contrapressão e criam pontos de início para fadiga térmica. Deve-se adotar uma abordagem sistemática para reduzir as rugas – envolvendo ferramentas, parâmetros da máquina, comportamento do material e sequenciamento do processo. A Baorui, assim como todos os fabricantes, possui uma abordagem consistente para fornecer conjuntos de escapamento com múltiplas dobras livres de rugas: os fabricantes devem manter as peças retas durante o transporte. Todos os fabricantes, inclusive o nosso próprio da Baorui, adotam uma abordagem consistente para fornecer aos clientes conjuntos de escapamento com múltiplas dobras livres de rugas: os fabricantes precisam manter as peças retas durante o transporte.
Otimizar o Design e o Posicionamento do Mandril para Cada Curvatura
A melhor 'defesa' contra rugas é um mandril bem projetado e corretamente posicionado. Para sistemas com múltiplas curvas, como curvas seguidas por trechos retos curtos, o mandril deve ter resistência suficiente para suportar a força interna do tubo em toda a zona de deformação da curva. É necessário um mandril flexível de esferas com múltiplas seções articuladas para esse raio reduzido, a fim de acompanhar a curvatura e evitar que o material sofra flambagem para dentro. A quantidade exata de segmentos esféricos e a folga de diâmetro, contudo, juntamente com a posição da linha tangente da curva em relação à ponta do mandril, precisam ser ajustadas para cada posição da curva. O Problema #1 é que qualquer problema de formação de rugas ocorre devido à retratação excessiva do mandril, causando a falta de suporte na porção submetida à compressão. Aqui, na Baorui, marcamos cada ângulo de curvatura no tubo de escapamento e, em seguida, ajustamos o curso do mandril individualmente para cada curva, utilizando nossos controles CNC. Também mantemos um conjunto separado de mandris para cada diâmetro/espessura da parede do escapamento, pois o uso de um mandril universal é uma forma certa de gerar ondulações internas.
Controlar a Taxa de Alimentação e o Tempo de Permanência com Precisão
O enrugamento é um fenômeno relacionado à velocidade. Se o braço de dobramento girar muito rapidamente, o material não consegue escoar plasticamente e ocorre acúmulo no raio interno. Velocidades excessivamente lentas, contudo, podem levar a um encruamento desigual do material. Em sistemas com múltiplas dobras, a velocidade de alimentação ideal deve ser determinada para cada dobra, levando em consideração o efeito de encruamento provocado pelas dobras anteriores. Os operadores podem configurar perfis variáveis, como desaceleração no último trecho da dobra até o ângulo final, nas dobradeiras hidráulicas avançadas com controle numérico computadorizado (CNC) para tubos. Além disso, o tempo de espera controlado no final do curso fornece ao material tempo para aliviar sua memória elástica, o que pode minimizar a recuperação elástica (spring back), responsável pelo enrugamento no final do curso. O monitoramento em tempo real do torque em nossa linha de produção permite detectar instabilidade compressiva antes de seu início; nesse caso, a máquina pode automaticamente acessar a mordente adequada e ajustar a velocidade de alimentação para um valor menor, garantindo a estabilidade do processo. Esse ajuste dinâmico eliminou praticamente os defeitos de enrugamento em todos os nossos conjuntos de escapamentos com múltiplas dobras.
Selecionar a Lubrificação Adequada e Limpar a Folga da Matriz
O acúmulo de atrito é a causa oculta das rugas. Um alto atrito ao longo do extradorso (parte externa) do tubo pode causar um alinhamento irregular do material e pode gerar uma resistência ao fluxo natural do material através da matriz de pressão ao longo do intradorso (parte interna). É possível minimizar essas forças desiguais aplicando um lubrificante de dobramento de alto desempenho na superfície do tubo e também um lubrificante no mandril. Contudo, ainda mais importante é o ajuste da folga entre a matriz limpadora e o tubo. A matriz limpadora segue a matriz de dobramento e é empregada para "limpar" o raio interno do material à medida que este é conformado. Uma folga muito apertada da matriz limpadora "raspará" o tubo, enquanto uma folga muito folgada "permitirá que as rugas escapem" do tubo. Para qualquer sistema com múltiplas dobras, recomendamos um alívio personalizado da face de contato da matriz limpadora, adaptado ao diâmetro externo do tubo. Na Baorui, realizamos, em cada instalação, um teste com paquímetro de lâminas para a matriz limpadora, cuja folga é de 0,05–0,10 mm, conforme a dureza do material. Além disso, adicionamos automaticamente um lubrificante de valor agregado nos pontos de dobramento por meio de um sistema de pulverização dosada entre as dobras, pois esse é um dos fatores mais negligenciados na ocorrência de rugas intermitentes.
Dobra Sequencial Estrategicamente e Considera o Encruamento
Por último, mas não menos importante, está a maneira como você executa múltiplas dobras e seu profundo impacto na formação de rugas. A regra geral para o que o engenheiro deve fazer em um escapamento típico, onde há três ou quatro dobras, é realizar primeiro a dobra mais crítica ou a menos fácil, enquanto o material ainda está totalmente recozido e dúctil. A dobra mais apertada é feita por último, pois o material já foi esticado pelas dobras anteriores no processo de fabricação, tornando-o menos adequado para dobras posteriores na zona de compressão. Considere também a distância entre as dobras. Se duas dobras estiverem muito próximas uma da outra, a zona "endurecida por trabalho" se sobrepõe à zona de "deformação" da outra dobra, reduzindo a resistência da dobra e tornando-a mais suscetível ao aparecimento de rugas. Para otimizar a sequência de dobras e os comprimentos intermediários retos, nosso grupo de engenharia da Baorui aplica simulações por elementos finitos ao projeto. Quando o arco total da dobra for superior a 180 graus em um único ponto do tubo, é também incluído um recozimento intermediário para alívio de tensões, devido ao alto risco de rugas decorrentes da superação da quantidade de trabalho a frio equivalente a 180 graus. Em conjunto com os três controles anteriores, o controle do raio interno de dobra garante que todas as dobras no corpo apresentem uma curvatura suave e contínua.
A chave para prevenir rugas em sistemas de escapamento com múltiplas curvas não é uma única solução milagrosa, mas sim a coordenação entre o suporte por mandril, o controle da velocidade de curvatura, a lubrificação, a folga das ferramentas e a sequência de curvatura, integrando todos esses fatores em um processo coerente. Essas cinco disciplinas são interdependentes, e, ao longo dos últimos 20 anos, a Baorui as aperfeiçoou, produzindo consistentemente componentes capazes de desempenhar tanto funções de fluxo quanto de durabilidade. A eliminação de rugas no ponto de curvatura resolve problemas no campo — e esse é o melhor teste de uma boa fabricação!