Métodos de curvatura de tubos por raio

Atualmente, na produção de estruturas metálicas, a curvatura de tubos ao longo do raio é utilizada como alternativa à soldagem e às conexões roscadas.

É produzido utilizando ferramentas especiais. Se a seção transversal do material for pequena, utilizam-se dobradores de tubos manuais.. Quando o diâmetro dos produtos é significativo, utilizam-se máquinas..

Na maioria das vezes, há necessidade de dobrar tubos redondos e com formatos especiais.

Fundamentos teóricos do processo de curvatura

Devido às tensões que surgem durante a flexão:

• A parede do tubo é esticada ao longo da parte externa pela força aplicada;
• comprimido por dentro;
• Forma-se também um eixo neutro, no qual o estado do material não se altera.

Comportamento de seções circulares, quadradas e retangulares, tipos de falha

A espessura das paredes do tubo na parte externa da curva diminui devido ao fato de as tensões resultantes criarem um momento de tração:

1. A parede externa mais fina tende a se curvar em direção ao eixo central do tubo. Isso faz com que sua seção transversal se deforme.
2. Quando a resistência à tração do produto é excedida, ele se rompe ao longo do plano de flexão externo.

A espessura das paredes do tubo na parte interna da curva aumenta devido ao início da tensão de compressão. Quando a resistência à compressão do produto é excedida, ele perde rigidez local. Isso leva à formação de dobras profundas na parte interna do tubo curvado.

Como se comportam os perfis quadrados e retangulares?

1. Suas paredes tubulares estão sujeitas a tensões de compressão e tração, tanto nos planos de flexão externos quanto internos, até o máximo.
2. O material apresenta uma tendência aumentada à deformação, o que dificulta o seu controle por parte do artesão.
3. O material do perfil na parte interna da curva tende a expandir-se verticalmente. Ele também flui horizontalmente ao longo da face final do produto. Essas tensões empurram as paredes do tubo alinhadas verticalmente para a posição correta. Isso faz com que a seção transversal quadrada se deforme, assumindo uma forma trapezoidal.
4. Seções transversais retangulares e quadradas transmitem mal as forças de fixação entre as mandíbulas de flexão e de aperto.
5. O perfil tende a deslizar ao longo da sapata no início da curva. Isso pode causar atrito, levando ao desgaste do equipamento.

Comportamento de um material com seção transversal circular quando dobrado:

1. O material deforma-se menos nas áreas de maior tensão. As áreas de máxima compressão/alongamento localizam-se tangentes à linha central da seção transversal.
2. O formato circular permite que o metal flua uniformemente em todas as direções durante a curvatura. Isso permite ao artesão controlar com mais facilidade os processos de deformação do material.
3. Devido à seção transversal circular, o tubo transmite bem as forças entre as mandíbulas de flexão e de fixação.
4. Ao dobrar tubos redondos ao longo de um raio, eles praticamente não escorregam na ferramenta.

Como calcular o raio mínimo permitido

O raio de curvatura mínimo de um tubo no qual ocorre um grau crítico de deformação é determinado pela seguinte relação:

Rmin=20∙S

Nele:

• Rmin significa o raio de curvatura mínimo possível do produto;
• S representa a espessura da tubulação (em mm).

Portanto, o raio ao longo do eixo central do tubo é: R = Rmin + 0,5∙Dn. Aqui, Dn representa o diâmetro nominal da haste circular.

Um pré-requisito para calcular corretamente o raio de curvatura mínimo é a necessidade de levar em consideração a proporção:

Kt=S:D

Aqui:

• Kt significa o coeficiente de finura dos produtos;
• D indica o diâmetro externo dos tubos.

Portanto, a fórmula universal para calcular o raio de curvatura mínimo permitido é:

R=20∙Kt∙D+0,5∙Dn.

Quando o raio fornecido for maior que o valor obtido pela fórmula acima, então o método de curvatura de tubos a frioSe o valor for inferior ao calculado, o material deve ser pré-aquecido. Caso contrário, suas paredes se deformarão durante a flexão.

É necessário levar em consideração o caso em que o parâmetro de parede fina é 0,03 < Kt < 0,2.

1. Então, o raio de curvatura mínimo permitido de uma haste oca, sem o uso de uma ferramenta especial, deve ser: R ≥9,25∙((0,2-Kt)∙0,5).
2. Quando o raio de curvatura mínimo for menor que o valor calculado, o uso de um mandril é obrigatório.

A correção do raio de curvatura dos tubos após a remoção da carga, levando em consideração o retorno elástico (inércia de endireitamento), é calculada utilizando a fórmula:

Ri=0,5∙Ki∙Do.

Aqui:

• Do significa a secção transversal do mandril;
• Ki é o coeficiente de deformação elástica para um material específico (de acordo com o livro de referência).

Então:

1. Para um cálculo aproximado da deformação elástica de um tubo de aço ou cobre com um diâmetro interno de até 4 cm, adota-se um coeficiente de 1,02.
2. Para peças análogas com diâmetro interno superior a 4 cm, esse valor será igual a 1,014.

Para saber o ângulo exato em que o material deve ser dobrado, levando em consideração o raio de giração do tubo, utiliza-se a seguinte fórmula:

∆=∆c∙(1+1:Ki)

Aqui:

• ∆c é o ângulo de rotação do eixo mediano;
• De acordo com o livro de referência, Ki é o coeficiente da mola.

Quando o raio necessário é 2 a 3 vezes maior que a seção transversal da barra oca, utiliza-se um coeficiente de mola de 40 a 60.

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TG4, curvadora de tubos eletromecânica, para curvar tubos de paredes espessas,

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Métodos de curvatura de tubos por raio

Existem vários métodos para curvar tubos em um raio específico.

Utilizando dobradores de tubos manuais. Ferramentas manuais são utilizadas para a produção de tubos curvados em peça única. O material pode ser aquecido ou trabalhado a frio. As ferramentas consistem em um mandril equipado com um rolo móvel que curva o material. Elas funcionam comprimindo a haste. O raio de giração do tubo redondo ou quadrado é levado em consideração antes do uso.

Você pode trabalhar diretamente no canteiro de obras usando dispositivos móveis de diversos modelos.

Os dispositivos de alavanca mais simples. Seus braços longos permitem dobrar o material usando força humana. Os dispositivos de alavanca permitem dobrar tubos em ângulos de até 180 graus, desde que o material seja flexível (aço inoxidável, cobre, alumínio) e tenha um diâmetro de até 20 mm.

As curvadoras de tubos tipo besta possuem um design mais complexo. Elas posicionam o tubo sobre dois suportes que giram em torno de seu eixo. O módulo de curvatura, acoplado a uma haste móvel, aplica pressão na seção da haste localizada entre os suportes.

Em dispositivos de besta, é possível dobrar hastes ocas com uma seção transversal de até 10 cm em ângulos de até 90 graus.

As hastes que pressionam a peça de trabalho podem ser:

• parafuso mecânico;
• Hidráulico, equipado com acionamento manual;
• hidráulico, equipado com um motor elétrico.

Os equipamentos elétricos são os mais produtivos. Eles dobram peças utilizando módulos removíveis com raios variáveis. A peça é dobrada no ângulo desejado por meio de um mandril rotativo. Caso falte energia elétrica no local da obra, o equipamento pode ser alimentado por bateria.

Com o auxílio de tal ferramenta, é possível dobrar peças de trabalho em um ângulo de até 180 graus.

Dobrar em matrizes usando prensagem

A estampagem permite dobrar peças brutas de até 70 centímetros de comprimento, utilizando prensas hidráulicas ou mecânicas. Esse método possibilita a produção de elementos estruturais com formas complexas.

A prensagem de peças brutas é o método de dobra mais caro. No entanto, também oferece a maior produtividade. Este método permite a produção de uma ampla gama de produtos.

Equipamento para máquina de dobrar tubos

A curvatura de tubos em escala industrial é realizada utilizando máquinas.

Dobramento de rolos. O tipo mais comum de máquina de dobrar é a máquina de calandrar. As máquinas de três rolos, projetadas para dobrar peças longas, são as mais utilizadas. Elas também podem ser usadas para produzir tubos espirais.

A peça de trabalho se move através de rolos, cuja posição determina seu raio de curvatura. Simultaneamente, ela é comprimida em ambos os lados por um cilindro de deformação. Este cilindro é posicionado entre os rolos para permitir que a peça seja curvada enquanto suspensa. Os rolos atuam como suporte durante o processo de usinagem.

Processamento de compressão

Máquinas que dobram peças de raio pequeno usando dobra por compressão são frequentemente utilizadas na produção. Essas máquinas processam peças com seções transversais tanto pequenas quanto grandes. O processo envolve aquecimento localizado das peças e pressão axial simultânea.

A máquina consiste em:

• uma estrutura com um aquecedor acoplado;
• rolo de apoio;
• um par de grampos, o primeiro dos quais é um grampo rotativo de dobra, o segundo é um grampo de recalque.

O dispositivo é capaz de dobrar elementos em um ângulo de 180º. Ele fixa as peças com uma força constante, independentemente de sua seção transversal e da magnitude da força axial gerada no epicentro da deformação durante a dobra. O equipamento pode processar perfis quadrados e retangulares.

curvatura por extração rotativa

A trefilação rotativa de tubos é realizada em máquinas com suportes elétricos ou hidráulicos para movimentar os rolos de prensagem. Estes últimos são utilizados para obter a configuração e a espessura desejadas do elemento produzido.

A trefilação rotacional produz peças a partir de barras ocas rotativas deformadas por rolos em um mandril móvel. Atualmente, máquinas de trefilação rotacional CNC são utilizadas na maioria dos casos. Seu software leva em consideração a resistência do material à deformação. As normas GOST pertinentes são utilizadas na fabricação.

Conclusão

Em pequenos volumes, a curvatura de tubos pode ser feita com ferramentas manuais. Em escala industrial, utiliza-se máquinas especializadas. Antes de começar, é necessário calcular o raio de curvatura mínimo permitido.

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