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Sommario
Se hai mai osservato un tubo di metallo perfettamente funzionante spaccato proprio nel raggio esterno di una curvatura, sai già quanto può essere frustrante La la rottura del tubo durante la piegatura . frattura di un tubo piegato manda il pezzo direttamente in rottame, fa perdere tempo all'attrezzatura e interrompe l'intero turno. Questa guida illustra le vere ragioni per cui appaiono le crepe nei tubi piegati , i fattori legati al materiale e al processo e le soluzioni pratiche per i problemi di piegatura dei tubi che effettivamente resistono in officina.
La flessione sottopone il tubo ad uno stato di sollecitazione semplice ma brutale: il raggio esterno si allunga in tensione mentre il raggio interno si comprime. Quando le fibre esterne si allungano oltre il limite di allungamento del materiale, la superficie si lacera, ovvero la spaccatura che fa sì che il tubo si pieghi, tutti lo riconoscono. Raramente si tratta di un incidente improvviso. È l'estremità visibile di una catena che inizia molto prima che lo stampo si chiuda: bassa duttilità, un raggio troppo stretto, un mandrino che si trova leggermente fuori tangente o una saldatura posizionata dove non dovrebbe. Una buona analisi dei problemi di piegatura dei tubi inizia rintracciando la catena fino al suo primo anello debole.
I materiali duri (quali di acciaio ad alta resistenza, acciaio inossidabile temprato, alluminio 6061-T6) si allungano molto poco prima di strapparsi. Se l'allungamento è inferiore a quanto richiesto dalla piega, sul primo pezzo si manifesta una fessurazione del raggio esterno .
Una parete sottile rispetto al diametro significa che le fibre esterne hanno meno materiale con cui condividere la sollecitazione. La regola empirica Un muro più pesante aumenta il margine, ma richiede anche più forza. della piegatura del tubo con rapporto D/t : maggiore è il D/t, più la parete esterna si assottiglia prima di rompersi.
Il tubo saldato ha un cordone debole e meno duttile. Se la saldatura si trova sulla zona di tensione esterna, diventa un punto di innesco istantaneo della cricca . La soluzione è semplice: ruotare il tubo in modo che l' asse neutro del cordone di saldatura si trovi vicino all'asse neutro della curvatura, non all'esterno.
Anche dallo stesso mulino, un calore può essere più intenso e con un allungamento inferiore rispetto al precedente. Il rischio di cricche da stress residuo aumenta quando un lotto duro e non ricotto entra in un programma serrato. Controllare sempre il certificato di allungamento e, per le leghe dure, programmare una ricottura prima della piegatura.
L'acciaio inossidabile austenitico 304/316 indurisce rapidamente. Nel momento in cui la superficie esterna cede, diventa più dura e meno duttile; la piega successiva nello stesso programma spinge lo strato più duro oltre il bordo. Questo è il classico modello di fessurazione a freddo su tubi idraulici e di scarico in acciaio inossidabile.
Raggio di curvatura rispetto al rapporto R/D. La leva più importante per il cracking è il raggio. Un raggio della linea centrale stretto allunga fortemente la parete esterna. Regola pratica in officina: mantenere il raggio di curvatura minimo del rapporto R/D a circa 1,5D–2D per l'acciaio dolce, 3D per l'acciaio inossidabile e maggiore per 6061-T6. Qualunque cosa più stretta richiede un mandrino e spesso una piegatura in più fasi.
Posizione del mandrino rispetto alla tangente. Un mandrino che si trova troppo dietro la linea tangente lascia che la parete interna si insinui e la parete esterna sia troppo sottile, quindi si divide. Spinto troppo in avanti, il naso sfrega e accelera l'assottigliamento della parete del raggio esterno . La tangente della posizione corretta del mandrino viene calcolata dal diametro esterno, dalla parete, dal raggio della linea centrale e dal diametro della punta del mandrino.
Abbinamento della matrice e slittamento della matrice del morsetto. Se lo slittamento della matrice del morsetto lascia scivolare il tubo durante l'estrazione, la parete esterna si allunga in modo non uniforme e si strappa. La matrice di piegatura, la matrice di bloccaggio e la deriva assistita della matrice di pressione devono trovarsi tutte sulla stessa linea centrale con la giusta forza.
Lubrificazione e preparazione della superficie. Graffi, sbavature e imbutiture profonde sul diametro esterno del tubo agiscono come tacche scarsa di concentrazione delle sollecitazioni dei difetti superficiali . La piegatura del tubo di lubrificazione aggiunge attrito, riscalda la superficie e alimenta le stesse crepe.
Anche un tubo perfetto può rompersi su una macchina usurata. La deriva assistita dello stampo a pressione - quando il booster resta indietro rispetto all'asse di piegatura - priva il raggio esterno del materiale di alimentazione, quindi la parete si allunga sempre più sottile fino a dividersi. Errori di posizione del mandrino dopo un cambio utensile, servoaccoppiatori allentati o una pressione di serraggio troppo bassa si presentano tutti come lo stesso sintomo: una nuova crepa sulla piega esterna. Questo è il motivo per cui la risoluzione dei problemi di piegatura dei tubi termina sempre con il controllo degli accoppiatori, delle viti a ricircolo di sfere e della matrice di pressione prima di incolpare il materiale.
• Confermare l'allungamento e la durezza ad ogni calore; ricottura prima di piegarsi su qualità dure.
• Programmare il raggio più ampio consentito dal disegno; rispettare il rapporto R/D minimo del materiale.
• Utilizzare un mandrino a sfera per pareti sottili o raggi stretti; impostare la punta 1–5 mm oltre la tangente a seconda di D/t.
• Ruotare l' asse neutro del cordone di saldatura lontano dalla zona di tensione esterna.
• Far corrispondere le cavità dello stampo al diametro esterno, impostare la pressione del morsetto appena al di sopra della soglia di scorrimento e utilizzare un lubrificante per piegatura adeguato.
• Per i materiali difficili, dividere l'angolo in fasi di piegatura a più passate per mantenere la deformazione per passata sotto il limite.
• Ispezionare il primo pezzo sotto ingrandimento: i segni del punto di inizio della cricca (linee sottili sulla saldatura, graffi o linea tangente) compaiono prima di una spaccatura completa.
Alcune leghe - acciaio ad alta resistenza, titanio, acciaio inossidabile 316 spesso - reagiscono anche dopo aver riparato raggio, mandrino e morsetti. In questi casi l'officina si rivolge a tre tecniche. Innanzitutto, la piegatura multi-passaggio divide l'angolo di 90 gradi in due o tre angoli più piccoli, consentendo al materiale di recuperare tra una passata e l'altra e mantenendo la deformazione per passata sotto il limite. In secondo luogo, la ricottura tra passaggi ammorbidisce l'acciaio inossidabile indurito a metà programma; aggiunge un ciclo del forno ma evita che l'intero ciclo si rompa. In terzo luogo, una matrice di piegatura personalizzata imbustata esattamente per il diametro esterno e la parete offre un profilo di pressione più uniforme rispetto a una matrice standard, e la moderna piegatrice per tubi CNC controlla la velocità di avanzamento, il boost follow e l'oscillazione del mandrino in ciclo chiuso, quindi la stessa ricetta viene eseguita ripetizione dopo ripetizione invece di essere risintonizzata a mano. Per la maggior parte delle officine, il risparmio maggiore non deriva dall'acquisto di una macchina più grande, ma dal trattare il primo tubo rotto come dati: controllare l'allungamento, controllare la punta del mandrino, controllare l'orientamento della saldatura e correggere la causa principale prima che il pezzo successivo venga piegato.
Q1. Perché un tubo si rompe solo all"esterno della curva?
Il raggio esterno è in tensione. Quando viene superato il limite di allungamento , le fibre esterne si strappano. L'interno invece è compresso e sgualcito.
Q2. Un raggio di curvatura leggermente più piccolo può ancora funzionare?
Solo se aggiungi il supporto del mandrino, rallenta la velocità e conferma l'allungamento del materiale. Rimanere al di sopra del minimo pubblicato rapporto R/D .
Q3. L"acciaio inossidabile si rompe più dell"acciaio dolce?
SÌ. Il 304/316 si indurisce rapidamente, quindi la superficie esterna diventa rapidamente fragile. Risolvilo con raggi più grandi, una migliore lubrificazione e talvolta una ricottura tra passaggi.
Q4. Cosa c"entra la posizione del mandrino con la fessurazione?
Se il mandrino si trova indietro rispetto alla tangente, la parete interna collassa e quella esterna si assottiglia eccessivamente. Se si trova troppo in avanti, raschia e accelera l'assottigliamento del raggio esterno della parete.
Q5. Il cordone di saldatura si trova all"interno della curva: è sicuro?
È più sicuro che all"esterno, ma la pratica migliore è posizionare la saldatura vicino all"asse neutro, dove tensione e compressione sono vicine allo zero.
Q6. La mia macchina è nuova: perché si rompe ancora?
Controllare la deriva della pressione dello stampo , la calibrazione della forza di serraggio e la corrispondenza della cavità dello stampo. Le nuove macchine necessitano ancora di configurazione, non solo di alimentazione.
D7. La lubrificazione può davvero fermare le crepe?
Non risolverà un raggio troppo stretto, ma una buona lubrificazione per la piegatura rimuove i punti caldi indotti dall'attrito che diventano punti di inizio della cricca .
Q8. Una piccola crepa va bene se è piccola?
No. Qualsiasi linea sottile visibile nel raggio esterno si aprirà sotto vibrazione o pressione. Trattalo come rottame e correggi la configurazione.
La maggior parte delle crepe nei tubi piegati non sono misteriose. Sono il risultato visibile di uno o più fattori prevedibili: un materiale che non può allungarsi abbastanza, un raggio troppo stretto, un mandrino fuori tangente, una saldatura nella zona di tensione o una macchina che si è spostata. Segui la lista di controllo qui sopra e scoprirai la causa nel primo pezzo. Quando sei pronto per una macchina che mantiene tali impostazioni ripetizione dopo ripetizione, [ SLS Machinery ] ( https://www.slsmachinery.com ) costruisce linee di piegatura tubi CNC con assistenza servo-stampo a pressione, controllo programmabile del mandrino e della pinza e utensili multistack per le esatte leghe che utilizzi, così potrai dedicare meno tempo alla risoluzione dei problemi di piegatura dei tubi e più tempo alla spedizione di pezzi buoni.
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