Proceso de doblado de tubos sin costura

Los tubos sin costura se utilizan ampliamente en diversos campos, y sus procesos de doblado y conformado son cruciales para satisfacer diversas necesidades de ingeniería. A continuación, se presentarán varios procesos comunes de doblado y conformado de tubos sin costura.

¿Qué es el doblado de tubos?

El doblado de tubos se refiere al proceso de dar forma a tubos metálicos (como tubos de acero) en las formas curvas deseadas (como arcos, círculos, U, etc.) mediante acción mecánica o térmica. Se utiliza ampliamente en la construcción, la energía, el petróleo, la química, la construcción naval, la construcción de puentes y otros sectores para la fabricación de codos para tuberías, componentes con formas irregulares, etc.

Especificaciones de las curvas para tuberías

Dimensiones	Normas
Diámetro exterior	Curvas para tuberías sin costura (1/2 - 24), curvas para tuberías soldadas/ERW/fabricadas (2 - 36)
Radio de curvatura	3D, 5D, 10D o personalizado
Ángulo del producto	Curvas de tubería de 1,5d a 180 grados
Espesor de pared	3 mm - 40 mm/ SCH5, SCH10, SCH20, SCH30, SCH40, STD, XS, SCH60, SCH80, SCH120, SCH140, SCH160, XXS
Materiales	Acero inoxidable, acero al carbono, acero al carbono de baja temperatura, acero aleado, acero dúplex, acero súper y níquel aleaciones

Proceso de doblado de tubos sin costura

1. Proceso de doblado en frío

El doblado en frío consiste en doblar tubos sin costura a temperatura ambiente. Este proceso ofrece numerosas ventajas. En primer lugar, mantiene mejor la calidad superficial del tubo sin costura, ya que, al no estar expuesto a altas temperaturas, no aparecen defectos como la oxidación en la superficie del tubo de acero. En segundo lugar, el doblado en frío permite un control preciso del ángulo y el radio de doblado, cumpliendo con los requisitos de ingeniería de alta precisión.

Los métodos comunes de doblado en frío incluyen:
- Doblado por rodillo
El doblado por rodillo utiliza tres rodillos para doblar el tubo sin costura. Dos son rodillos impulsores y uno es un rodillo impulsado. El tubo de acero avanza gracias a la rotación de los rodillos, mientras que el rodillo impulsado aplica presión para doblarlo.
Este método es adecuado para tubos sin costura con radios de curvatura amplios, lo que permite un doblado continuo y ofrece una alta eficiencia de producción.

- Doblado por prensa
El doblado por presión utiliza una prensa y una matriz para doblar el tubo de acero sin costura. El tubo de acero se coloca en la matriz y la prensa aplica presión, doblando el tubo bajo su acción.
El doblado por prensa permite lograr diversas formas de doblado, como en U y en V, pero solo permite doblar un ángulo a la vez, lo que resulta en una eficiencia de producción relativamente baja y es adecuado para la producción de lotes pequeños.

- Doblado por estiramiento
El doblado por estiramiento consiste en doblar tubos de acero sin costura bajo la acción combinada de tensión y momento flector. Un extremo del tubo de acero se fija, se aplica tensión al otro extremo y se aplica un momento flector en el centro del tubo, lo que provoca su doblado.
El doblado por estiramiento reduce eficazmente la recuperación elástica durante el doblado, mejorando la precisión del doblado y es adecuado para aplicaciones que requieren alta precisión.

2. Doblado en caliente

El doblado en caliente consiste en doblar tubos sin costura tras calentarlos a una temperatura determinada. El objetivo del calentamiento es reducir la dureza del tubo de acero, aumentar su plasticidad y facilitar su doblado. El doblado en caliente es adecuado para tubos sin costura con radios de curvatura pequeños y grandes espesores de pared.

Los métodos comunes de doblado en caliente incluyen:
- Doblado por calentamiento por inducción de media frecuencia
El doblado por calentamiento por inducción de media frecuencia utiliza el campo magnético inducido generado por la corriente de media frecuencia para calentar localmente el tubo de acero.
Un tubo de acero se pasa a través de una bobina de inducción. Al pasar la corriente a través de la bobina, se genera una corriente inducida dentro del tubo, calentándolo rápidamente a la temperatura deseada. El tubo calentado se dobla posteriormente mediante un dispositivo mecánico.
Este método ofrece un calentamiento rápido, concentrado, un control preciso de la temperatura de calentamiento y del ángulo de doblado, y una alta calidad de doblado.

- Doblado por llama
El doblado por llama utiliza una llama para calentar el tubo de acero. Normalmente, se utiliza una llama generada por la combustión de una mezcla de gases como oxígeno y acetileno. Tras alcanzar cierta temperatura, el tubo se dobla manual o mecánicamente.
El equipo de doblado por llama es sencillo y económico, pero la velocidad de calentamiento es lenta e irregular, y la calidad del doblado es relativamente baja. Es adecuado para aplicaciones donde no se requiere una alta calidad de doblado.

3. Otros procesos de conformado por doblado

- Doblado hidráulico
El doblado hidráulico utiliza la presión proporcionada por un sistema hidráulico para doblar tubos sin costura. Un cilindro hidráulico empuja una matriz de doblado, lo que provoca que el tubo de acero se doble bajo la acción de esta.
El doblado hidráulico se caracteriza por una alta fuerza y precisión de doblado, lo que lo hace adecuado para doblar tubos sin costura de gran diámetro y paredes gruesas.

- Doblado de tubos CNC
El doblado de tubos CNC utiliza un sistema de control computarizado para controlar con precisión el proceso. Al introducir los parámetros de doblado, la computadora controla diversas acciones del equipo para lograr un doblado automatizado.
El doblado de tubos CNC mejora la precisión y la eficiencia de la producción, y es adecuado para la producción en masa y el doblado de formas complejas.

Radio de curvatura de tubos sin costura

El radio de curvatura de los tubos de acero sin costura debe determinarse en función del material, el espesor de la pared, el diámetro y el proceso de curvatura. Afecta directamente la calidad y el rendimiento de la curvatura. Generalmente, se sigue el principio de "radio de curvatura seguro" para evitar grietas y deformaciones durante el curvado.

1. Coeficiente mínimo de radio de curvatura

Primero, determine el coeficiente mínimo de radio de curvatura según el material (1,5-2,5 para acero al carbono, 2,0-3,0 para acero inoxidable y 2,5-3,5 para acero aleado).
Radio Mínimo de Curvatura = Coeficiente de Radio de Curvatura × Diámetro del Tubo

Por ejemplo, para un tubo sin costura de acero al carbono de φ50 mm, el radio mínimo de curvatura es de 2,0 × 50 = 100 mm. El radio de curvatura real debe ser ≥ al radio mínimo de curvatura para evitar un estiramiento excesivo en el exterior del tubo, lo que podría provocar grietas.

Para tubos sin costura con paredes más delgadas (≤5 mm) o diámetros mayores (≥200 mm), el coeficiente del radio de curvatura debe aumentarse adecuadamente (entre 0,5 y 1,0) para evitar el colapso durante el doblado.

El radio de curvatura para el doblado en frío debe ser mayor que para el doblado en caliente (el coeficiente de curvatura en frío debe ser entre 0,3 y 0,5 mayor que el coeficiente de curvatura en caliente), ya que el metal tiene menor plasticidad durante el doblado en frío, lo que lo hace propenso a la recuperación elástica.

2. Influencia del radio de curvatura

Un radio de curvatura excesivamente pequeño provocará un adelgazamiento del espesor de la pared exterior del tubo (un adelgazamiento ≤10 % es aceptable). Si se excede, esto afectará la resistencia a la presión; también puede causar arrugas internas, lo que afecta la eficiencia del transporte de fluidos. Un radio de curvatura excesivamente grande aumentará el espacio ocupado por el tubo, dificultando la instalación en espacios reducidos, y también puede aumentar la desviación de la sección recta del tubo después del doblado, lo que afecta la precisión del ensamblaje.

En aplicaciones prácticas, el radio de curvatura debe determinarse exhaustivamente en función del espacio de instalación y la presión de operación. El radio de curvatura de tuberías importantes (como las de alta presión) debe verificarse mediante pruebas de curvatura para garantizar que no presenten defectos después del doblado y que se cumplan los requisitos de uso.

Factores que afectan el grado de curvatura de los tubos sin costura

1. Material

El material del tubo sin costura afecta directamente su grado de curvatura. Los diferentes materiales tienen diferentes resistencias y tenacidades; por lo tanto, al seleccionar y doblar tubos sin costura, es necesario elegir el material adecuado según los requisitos específicos de la industria.

2. Diámetro

Cuanto mayor sea el diámetro del tubo de acero sin costura, mayor será la fuerza requerida para doblarlo y, por lo tanto, mayor será el radio de curvatura. Por lo tanto, el diámetro es uno de los factores importantes que afectan el grado de curvatura de los tubos sin costura.

3. Espesor de la pared

Cuanto menor sea el espesor del tubo sin costura, más fácil será deformarse durante el doblado y, por lo tanto, su grado de curvatura será relativamente mayor. Sin embargo, las paredes excesivamente delgadas también pueden causar problemas como grietas o deformaciones irregulares durante el proceso de doblado.

Habilidades para el procesamiento del doblado de tubos sin costura

1. Elección del radio de curvatura adecuado

En general, cuanto mayor sea el radio de curvatura, más fácil será doblar el tubo de acero y menor será la tensión interna; cuanto menor sea el radio de curvatura, más difícil será doblarlo y más propenso será a defectos como grietas.
Al elegir el radio de curvatura, es necesario considerar exhaustivamente factores como los requisitos de ingeniería, el material del tubo de acero, su diámetro y el espesor de pared.

2. Lubricación adecuada

Durante el proceso de doblado, una lubricación adecuada del tubo de acero y la matriz puede reducir la fricción, minimizar los daños superficiales y mejorar la calidad del doblado.
Los lubricantes comunes incluyen el lubricante de grafito y el aceite para máquinas. Al aplicar el lubricante, este debe distribuirse uniformemente sobre las superficies de contacto del tubo de acero y la matriz.

3. Control de la velocidad de doblado

La velocidad de doblado afecta significativamente la calidad del doblado de los tubos sin costura. Una velocidad de doblado excesiva puede provocar defectos como grietas y arrugas; una velocidad de doblado insuficiente reduce la eficiencia de la producción.
En la práctica, la velocidad de doblado debe controlarse racionalmente en función de factores como el material, el diámetro, el espesor de la pared y el radio de curvatura del tubo de acero.

4. Tratamiento de alivio de tensiones

Tanto si se dobla en caliente como en frío, los tubos sin costura generan tensiones internas después del doblado. Estas tensiones afectan la vida útil y el rendimiento del tubo de acero. Por lo tanto, es necesario un tratamiento de alivio de tensiones después del doblado.

Puntos clave para el doblado de tubos sin costura

1. Selección del material

Antes de doblar tubos de acero sin costura, es necesario seleccionar el material adecuado según los requisitos específicos de la aplicación.
Los diferentes materiales de tubos de acero tienen diferentes propiedades mecánicas y de procesamiento. Por ejemplo, los tubos sin costura de acero al carbono presentan alta resistencia y tenacidad, ideales para aplicaciones industriales generales; los tubos sin costura de acero inoxidable presentan buena resistencia a la corrosión, ideal para la industria química, alimentaria y otras.
Además, se debe considerar el espesor de pared y el diámetro exterior del tubo de acero para garantizar que cumpla con los requisitos del proceso de doblado.

2. Control del radio de curvatura

El radio de curvatura es un parámetro importante en el doblado de tubos de acero sin costura. Un radio de curvatura demasiado pequeño provocará un adelgazamiento de la pared exterior y un engrosamiento de la pared interior, e incluso puede provocar defectos como arrugas y grietas; un radio de curvatura demasiado grande aumentará el tamaño y el costo del tubo.
Por lo tanto, al determinar el radio de curvatura, es necesario considerar exhaustivamente factores como el material del tubo de acero, el espesor de pared y los requisitos de la aplicación. Generalmente, el radio de curvatura no debe ser inferior a 3-5 veces el diámetro exterior del tubo de acero.

3. Diseño y fabricación de matrices

La matriz es una herramienta clave en el proceso de doblado de tubos sin costura. Su diseño y calidad de fabricación influyen directamente en la precisión y la calidad del proceso. Las dimensiones de la matriz deben coincidir con el diámetro exterior y el radio de curvatura del tubo de acero, y la superficie debe ser lisa, sin rebabas ni arañazos.
Al fabricar la matriz, se deben seleccionar los materiales adecuados y utilizar tecnología de procesamiento avanzada para garantizar su resistencia y resistencia al desgaste.

4. Inspección de calidad

Una vez finalizado el proceso de doblado de tubos sin costura, se requiere una estricta inspección de calidad. Esta inspección incluye el ángulo de curvatura, el radio de curvatura, la variación del espesor de la pared del tubo, la calidad de la superficie, etc.
Los métodos de inspección habituales incluyen herramientas de medición y ensayos no destructivos. Mediante la inspección de calidad, se pueden identificar a tiempo los problemas que surgen durante el proceso de doblado y se pueden tomar las medidas necesarias para su corrección, garantizando así que la calidad del tubo de acero sin costura cumpla con los requisitos de uso.

Resumen

Los diferentes procesos de doblado de tubos sin costura tienen sus propias características y ámbitos de aplicación. En la producción real, es necesario seleccionar el proceso de doblado adecuado en función de parámetros como el material, el diámetro, el espesor de pared y el radio de curvatura del tubo sin costura, así como factores como el coste de procesamiento y la eficiencia de producción, para garantizar que la calidad y el rendimiento del tubo doblado cumplan con los requisitos de uso.