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Guia essencial para máquinas e técnicas de curvar tubos

Última atualização:
16 de maio de 2024
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Índice

Existem muitos métodos e dispositivos para dobrar tubos. Com base no facto de a zona de deformação ser diretamente afetada por um molde, pode ser dividida em moldagem com molde e moldagem sem molde. De acordo com a temperatura de curvatura, pode ser dividida em curvatura a frio e curvatura a quente. Os métodos comuns de curvatura a frio incluem a curvatura por pressão (push), a curvatura por rolo, a curvatura por enrolamento e a curvatura por extrusão.

A dobragem por pressão (push) é obtida através da dobragem lateral de plástico numa prensa ou numa máquina de dobragem por pressão; a dobragem por rolo é obtida através da adição de moldes numa máquina de laminagem de chapas ou através da dobragem lateral contínua de plástico ponto a ponto numa máquina de dobragem de perfis; a dobragem por extrusão é obtida através da dobragem por extrusão numa prensa ou numa máquina de extrusão dedicada; a dobragem por enrolamento é obtida numa máquina de dobragem de tubos vertical ou horizontal através da dobragem com uma determinada força de tração.

Os principais métodos de curvatura a quente de tubos incluem a curvatura de tubos de média frequência e a curvatura por chama, que é um processo de aquecimento contínuo, curvatura e arrefecimento de tubos em equipamento especializado. Com base na forma de força aplicada durante a curvatura, pode ser dividida em curvatura por tração e curvatura por pressão. Além disso, a curvatura sem molde a laser pode ser conseguida através do controlo do stress térmico por meio de aquecimento transitório localizado com lasers.

A dobragem por enrolamento em máquinas de dobragem de tubos é amplamente utilizada em indústrias como caldeiras, construção naval, automóvel e aeroespacial devido à sua conformação precisa, pequeno raio de dobragem, ângulos de dobragem superiores a 180 graus, resistência ao enrugamento, capacidade de dobragem contínua e facilidade de integração CNC. Abaixo, apenas a máquina de dobrar tubos por tração (doravante referida como a máquina de dobrar tubos) é introduzida.

I. Princípio do processo de curvatura de tubos

Como mostra a Figura 1, a matriz de dobragem de tubos com uma ranhura semicircular é rodada por um cilindro hidráulico através de uma roda dentada, corrente e eixo principal. O tubo é colocado no interior da matriz de curvatura e fixado pela matriz de fixação. Um dispositivo de guia (rolo ou ranhura) é utilizado para pressionar a superfície exterior do tubo na área de deformação.

Figura 1 Princípio de funcionamento do curvador de tubos
Figura 1 Princípio de funcionamento do curvador de tubos

Uma cabeça de mandril instalada no dispositivo de mandril estende-se para o orifício interior do tubo, localizado na linha central da matriz de curvatura ou ligeiramente à frente desta. Quando o tubo é fixado pela matriz de fixação e roda juntamente com a matriz de dobragem, dobra-se firmemente contra a matriz de dobragem.

Quando o tubo tem diferentes diâmetros e requisitos de raio de curvatura, é necessária uma matriz de curvatura diferente. O ângulo de curvatura do tubo é controlado por um bloco de paragem mecânico (ou ecrã digital), e quando a matriz de curvatura roda até um determinado ângulo, atinge o bloco de paragem (ou programador) que envia um comando para parar o cilindro hidráulico, parando assim a matriz de curvatura e completando a curvatura necessária do tubo.

II. Formas e estruturas das máquinas de curvar tubos

As formas comuns de máquinas de curvar tubos incluem principalmente: curvadoras de tubos hidráulicas (planares), curvadoras de tubos CNC (tridimensionais, monomodo) e curvadoras de tubos CNC de modo duplo (ou multimodo). Além disso, existem máquinas de dobragem por pressão CNC, dobradoras de tubos de cabeça dupla CNC, dobradoras de tubos em serpentina CNC e dobradoras de arranjos de tubos.

1. Estrutura do curvador de tubos hidráulico (planar)

A Figura 2 mostra a composição estrutural do curvador de tubos hidráulico (plano). A máquina é constituída por uma base, acionamento principal, fixação, guia, mandril e sistemas de controlo elétrico e hidráulico. É geralmente utilizada para dobrar tubos bidimensionais planos com um único raio de curvatura. Com dispositivos auxiliares adicionais, também pode dobrar tubos com formas espaciais.

Figura 2 Composição estrutural do curvador de tubos hidráulico
Figura 2 Composição estrutural do curvador de tubos hidráulico

2. Estrutura da máquina de curvar tubo CNC (tridimensional, monomodo)

Este tipo de máquina pode dobrar tubos de raio de curvatura simples no espaço tridimensional, e a sua composição estrutural inclui a estrutura básica do curvador de tubos hidráulico acima mencionado. Além disso, a sua estrutura mais típica é o facto de a máquina ter três eixos de coordenadas de movimento: o eixo Y para a distância de alimentação linear, o eixo B para o ângulo de rotação do espaço do tubo e o eixo C para o ângulo de curvatura do plano do tubo.

Os três eixos de coordenadas são controlados com precisão por um computador, sendo os eixos Y e B accionados e controlados por servomotores AC ou servomotores hidráulicos. O eixo C é acionado e controlado por uma servo-válvula electro-hidráulica. Os curvadores de tubos CNC mais pequenos têm os três eixos controlados por servos eléctricos.

A Figura 3 mostra as posições de montagem dos eixos de coordenadas de movimento e dos moldes do curvador de tubos CNC. O sistema de curvatura de tubos CNC possui um terminal de visualização com ecrã tátil que pode introduzir e apresentar vários dados e comandos do curvador de tubos. O ecrã pode mudar o seu estado de funcionamento e tem fortes capacidades de edição, permitindo aos operadores selecionar e chamar livremente várias velocidades de movimento para cada eixo de coordenadas de movimento e armazená-las na memória.

Figura 3 Diagrama esquemático dos eixos de coordenadas de movimento e das posições de montagem do molde do curvador de tubos CNC
Figura 3 Diagrama esquemático dos eixos de coordenadas de movimento e das posições de montagem do molde do curvador de tubos CNC

1-Molde de dobragem
2-Clamp
3-Placa antirrugas
4-Placa de guia
Controlo deslizante de 5 guias
Bloco de 6 cilindros
7-Collet
8-Trolley
Cilindro hidráulico de haste de 9 núcleos

As boas capacidades de edição da máquina permitem ao operador adicionar ou modificar os dados do tubo no programa. É possível compensar o retorno elástico que ocorre durante a curvatura do tubo. O computador também possui bloqueios de segurança e funções de diagnóstico, bloqueando automaticamente a máquina e apresentando resultados de diagnóstico em caso de erros operacionais ou outros problemas.

3. Estrutura da máquina de dobragem de tubos CNC (3D de modo duplo ou multi-modo)

Este tipo de máquina pode dobrar tubos com dois ou mais raios de curvatura no espaço.

Para além das características estruturais dos curvadores de tubos CNC e hidráulicos, acrescenta ainda os movimentos do "eixo X" e do "eixo Z". O eixo X altera o raio de curvatura, conseguido através do movimento lateral da cabeça de curvatura ou do material de alimentação. O acionamento e o controlo do eixo X são realizados por um servomotor AC.

Eixo Z - um eixo de elevação vertical. O eixo do núcleo e as mangas deslocam-se para cima e para baixo para se posicionarem nos moldes utilizados durante a dobragem. Acionado por servo hidráulico ou servo elétrico.

III. Parâmetros do curvador de tubos

Os parâmetros da máquina de dobragem de tubos hidráulica e da máquina de dobragem de tubos CNC são implementados de acordo com as normas JB/T2671.1-1998 "Parâmetros da máquina de dobragem de tubos" e JB/T5761-1991 "Parâmetros da máquina de dobragem de tubos CNC".

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