¿Cómo doblar un tubo cuadrado?

Los tubos cuadrados (Perfiles SHS) son tubos con sección transversal cuadrada. Generalmente se fabrican doblando flejes o placas de acero y luego soldándolos. También existen tubos cuadrados sin soldadura, fabricados mediante procesos de estirado en frío o laminado en caliente. Las principales características de los tubos cuadrados son su estructura simétrica y su buena capacidad de carga, lo que los hace ampliamente utilizados en numerosas aplicaciones que requieren estructuras de soporte o armazón.

El doblado de tubos cuadrados es un proceso común y técnicamente exigente en la fabricación de estructuras. Debido a que los tubos cuadrados tienen una sección transversal cerrada, son propensos a sufrir arrugas, torsiones y deformaciones transversales durante el doblado. Por lo tanto, dominar el proceso y los parámetros correctos es fundamental.

Principio básico del doblado de tubos cuadrados

El doblado de un tubo cuadrado es el proceso de deformación plástica del tubo mediante una fuerza externa, lo que modifica su forma axial.

Durante el doblado, la cara exterior del tubo cuadrado se somete a tensión, la cara interior a compresión, mientras que la capa neutra permanece prácticamente inalterada.

Debido a que la rigidez de las cuatro paredes de un tubo cuadrado difiere de la de un tubo cilíndrico (CHS), la deformación de la sección transversal y las arrugas se producen fácilmente durante el doblado. Por lo tanto, es necesario seleccionar un proceso adecuado en función de factores como el espesor del material y el ángulo de doblado.

Métodos comunes de doblado de tubos cuadrados

Los métodos más comunes para doblar tubos cuadrados son los siguientes:

1. Doblado en frío

El doblado en frío es un proceso de doblado que se realiza a temperatura ambiente.
Adecuado para: Tubos cuadrados de paredes delgadas y baja resistencia.
Equipos comunes para el doblado en frío: Dobladora de tubos manual, dobladora de tubos hidráulica, etc.
Características del doblado en frío: Operación sencilla, bajo costo, pero el radio de curvatura no debe ser demasiado pequeño, ya que de lo contrario es fácil que el tubo se deforme o se agriete.

2. Doblado en caliente

El doblado en caliente es un método para doblar tubos cuadrados mediante calentamiento para ablandarlos.
Adecuado para: Materiales con paredes gruesas o de alta resistencia.
Métodos de calentamiento: Calentamiento localizado o general; las herramientas más comunes incluyen el calentamiento por llama, el calentamiento por inducción, etc.
Características del doblado en caliente: Puede reducir la tensión interna del material y el riesgo de agrietamiento, pero la temperatura de calentamiento debe controlarse para evitar la degradación de las propiedades del material.
Temperatura de referencia para el doblado en caliente (tubo cuadrado de acero al carbono): 300 °C – 650 °C es el rango de deformación plástica comúnmente utilizado; las temperaturas superiores a 700 °C afectarán la estructura metalográfica y no deben sobrecalentarse.
Nota: El calentamiento debe ser uniforme. Tras el calentamiento, puede ser necesario enderezar y reparar mediante soldadura.

3. Método de curvado con matriz

El curvado con matriz es un método para formar tubos cuadrados utilizando una matriz especial.
Aplicación: Producción en masa.
Equipos comunes: Plegadora CNC, curvadora de matrices.
Características del curvado con matriz: Este método garantiza precisión y uniformidad en el curvado, pero el coste de la matriz es elevado, por lo que resulta adecuado para la producción a gran escala.

Factores que afectan a la calidad del curvado de tubos cuadrados

1. Propiedades del material

El tamaño, el material, el espesor de pared y la dureza del tubo cuadrado influyen en el resultado del curvado.

En términos generales, los tubos cuadrados de acero dulce son más fáciles de doblar, mientras que el acero de alto carbono o el acero aleado requieren procesos más exigentes.

Cuanto más blando sea el material, más fácil será curvarlo. La capacidad de doblado de diferentes materiales es la siguiente:

Material	Capacidad de doblado (Fácil a Difícil)	Precauciones
Q235 / ASTM A36	★★★★★	El doblado en frío es suficiente
Acero inoxidable 304	★★★★☆	Alta recuperación elástica
Acero de alta resistencia Q355/Q460	★★★☆☆	Se recomienda el doblado en caliente
Aleación de aluminio	★★★★☆	Superficie fácilmente rayable
Aleación de titanio	★★☆☆☆	Se requiere doblado en caliente o un molde especial

2. Radio de curvatura

Un radio de curvatura demasiado pequeño provocará una deformación excesiva en la parte exterior y una compresión excesiva en la parte interior del tubo cuadrado, lo que dará lugar a grietas o arrugas.

Generalmente se recomienda que el radio de curvatura sea al menos el doble del diámetro exterior del tubo.
Tabla de radios de curvatura recomendados:

Diámetros de tubo cuadrado (mm)	Espesor de pared (mm)	Radio de curvatura en frío R_mín.	Radio de curvatura en caliente R_mín.
20×20	1.0–1.5	30–40mm	20–30mm
40×40	2.0–3.0	60–80mm	40–60mm
60×60	3.0–4.0	120–150mm	80–120mm
80×80	4.0–5.0	160–200mm	120–160mm

3. Velocidad de doblado

Una velocidad de doblado excesiva puede provocar fácilmente una concentración de tensiones localizada en el material, aumentando el riesgo de deformación.
Una velocidad de doblado insuficiente puede afectar la eficiencia de la producción.
Se debe seleccionar una velocidad de doblado adecuada en función de las propiedades del material.

Problemas comunes y soluciones para el doblado de tubos cuadrados

1. Deformación de la sección transversal

Tras el doblado, la sección transversal del tubo cuadrado puede adquirir una forma elíptica u otras formas irregulares.
Las soluciones incluyen el uso de mandriles para soportar la estructura interna y aumentar la restricción del molde.

2. Arrugas

La cara interna del tubo cuadrado es propensa a arrugarse bajo presión durante el doblado.
Este problema se puede reducir ajustando el radio de curvatura, utilizando procesos de doblado en caliente o utilizando moldes antiarrugas.

3. Recuperación elástica

Debido a la elasticidad del material, el tubo cuadrado doblado puede recuperar parcialmente su forma original, lo que produce una desviación angular.
La recuperación elástica se puede compensar mediante un doblado excesivo o utilizando procesos de corrección.

Aplicaciones del curvado de tubos cuadrados

1. Construcción

Los tubos cuadrados se utilizan comúnmente para fabricar pasamanos de escaleras, barandillas y estructuras de acero.
Los tubos cuadrados curvados cumplen con los requisitos de resistencia y, al mismo tiempo, logran una forma estéticamente agradable.

2. Fabricación de muebles

Muchos muebles modernos utilizan tubos cuadrados como estructura de soporte.
El curvado permite obtener diversas formas curvas o irregulares, lo que mejora la estética y la funcionalidad de los tubos cuadrados.

3. Maquinaria

En la maquinaria, los tubos cuadrados curvados se utilizan con frecuencia para fabricar componentes como bastidores de transportadores y cubiertas protectoras.
Ahorra espacio y garantiza la estabilidad estructural.

Estimación de costos para el curvado de tubos cuadrados

El costo del curvado de tubos cuadrados incluye principalmente los costos de materiales, procesamiento y moldes. Los costos específicos varían según las especificaciones del material, la dificultad del curvado y la cantidad a procesar. Generalmente, el curvado en frío es el menos costoso, el curvado en caliente es moderadamente costoso y el curvado con molde es relativamente costoso, pero el costo es menor para la producción a gran escala.

Cómo elegir un servicio de curvado de tubos cuadrados

1. Capacidad del equipo

¿Cuenta la empresa con máquinas curvadoras CNC, equipos de curvado en caliente y mandriles de soporte internos para garantizar el cumplimiento de los requisitos de curvado?

2. Planos completos

Los planos deben incluir los ángulos de curvado, el radio (R), las tolerancias admisibles y los requisitos de acabado.

3. Se recomienda realizar pruebas de curvado para materiales especiales

Para materiales como acero inoxidable, acero de alta resistencia y piezas de paredes gruesas, se requiere la confirmación mediante una muestra antes de la producción en masa.

4. Inspección de muestras procesadas

Se debe verificar la integridad de la soldadura, la ausencia de hendiduras en la superficie y un error angular inferior a ±1°.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué es mejor: el curvado en frío o en caliente de tubos cuadrados?

Curvado en frío: Bajo costo, alta eficiencia, pero propenso a la deformación en radios pequeños.
Curvado en caliente: Adecuado para acero de paredes gruesas y alta resistencia, permitiendo radios de curvado más pequeños.
Ninguno es absolutamente mejor ni peor; Depende del material y de los requisitos de doblado.

2. ¿Se pueden doblar en frío los tubos cuadrados de pared gruesa?

Sí, pero son propensos a: agrietamiento exterior, arrugamiento interior y deformación de la sección transversal.
Generalmente se recomienda el doblado en caliente o el uso de un mandril para el doblado en frío.

3. ¿Cómo doblar un tubo cuadrado a mano?

Marcas de posicionamiento: Trace líneas en el punto de doblado y caliente uniformemente con una pistola de calor hasta que adquiera un color rojo oscuro (los tubos con un espesor de pared ≤ 3 mm se pueden doblar en frío).
Aplicación gradual de la fuerza: Utilice una palanca para aplicar fuerza lentamente en 3 o 4 etapas, manteniendo cada etapa durante 10 segundos.

Corrección del ángulo: Golpee suavemente la zona demasiado doblada con un mazo para ajustar el ángulo utilizando el principio de rebote.

Resumen

Ya sea en arquitectura, diseño estético o fabricación mecánica, la correcta selección de procesos, radios de curvatura y equipos de procesamiento puede prevenir eficazmente la deformación y el agrietamiento, garantizando la resistencia estructural y la calidad estética.

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