A máquina formadora de extremos multiestación completa o seu ciclo para formar unha soldadura pechada no extremo do tubo de cobre.
Imaxina un fluxo de valor onde se cortan e dobran tubos.Noutra zona da planta, os aneis e outras pezas mecanizadas son mecanizadas e despois enviadas para ser ensambladas para soldar ou encaixar doutro xeito nos extremos dos tubos.Agora imaxina o mesmo fluxo de valor, esta vez finalizado.Neste caso, a conformación dos extremos non só aumenta ou diminúe o diámetro do extremo do tubo, senón que tamén crea unha variedade de outras formas, desde sucos complexos ata verticilos que replican os aneis que previamente estaban soldados no seu lugar.
No campo da produción de tubos, a tecnoloxía de conformación de extremos desenvolveuse gradualmente e as tecnoloxías de produción introduciron dous niveis de automatización no proceso.En primeiro lugar, as operacións poden combinar varios pasos de conformación de extremos de precisión dentro da mesma área de traballo, de feito, unha instalación rematada.En segundo lugar, este complexo conformado de extremos integrouse con outros procesos de fabricación de tubos como o corte e o dobrado.
A maioría das aplicacións asociadas a este tipo de conformado automatizado de extremos están na fabricación de tubos de precisión (a miúdo de cobre, aluminio ou aceiro inoxidable) en industrias como a automoción e HVAC.Aquí, a moldura dos extremos elimina conexións mecánicas deseñadas para proporcionar conexións estancas para o fluxo de aire ou fluído.Este tubo normalmente ten un diámetro exterior de 1,5 polgadas ou menos.
Algunhas das celas automatizadas máis avanzadas comezan con tubos de pequeno diámetro subministrados en bobinas.Primeiro pasa por unha máquina de alisado e despois córtase a lonxitude.O robot ou dispositivo mecánico transporta entón a peza de traballo para a súa conformación e dobra final.A orde de aparición depende dos requisitos da aplicación, incluíndo a distancia entre a curva e a propia forma final.Ás veces, un robot pode mover unha única peza de traballo de extremo a dobrado e de volta á forma final se a aplicación require un tubo formado en ambos os extremos.
O número de pasos de produción, que poden incluír algúns sistemas de formación de extremos de tubos de alta calidade, fai que este tipo de cela sexa máis produtivo.Nalgúns sistemas, o tubo pasa por oito estacións de formación de extremos.Deseñar unha planta deste tipo comeza por comprender o que se pode conseguir coa moldura final moderna.
Existen varios tipos de ferramentas de conformación de extremos de precisión.Punzóns Os punzóns son "ferramentas duras" que forman o extremo dun tubo, que reducen ou expanden o extremo do tubo ata o diámetro desexado.As ferramentas xiratorias chafrán ou sobresaen do tubo para garantir unha superficie sen rebabas e un acabado consistente.Outras ferramentas rotativas realizan o proceso de laminación para crear sucos, muescas e outras xeometrías (ver Figura 1).
A secuencia de conformación final pode comezar co achaflanado, que proporciona unha superficie limpa e unha lonxitude de protuberancia consistente entre a abrazadeira e o extremo do tubo.A matriz de perforación realiza entón o proceso de prensado (ver Figura 2) expandindo e contraíndo o tubo, facendo que o exceso de material forme un anel ao redor do diámetro exterior (OD).Dependendo da xeometría, outros punzóns de estampación poden inserir espigas ao longo do diámetro exterior do tubo (isto axuda a fixar a mangueira ao tubo).A ferramenta rotativa pode cortar parte do diámetro exterior e, a continuación, a ferramenta que corta o fío na superficie.
A secuencia exacta de ferramentas e procedementos empregados depende da aplicación.Con oito estacións na área de traballo dun formador de extremos, a secuencia pode ser bastante extensa.Por exemplo, unha serie de golpes forma gradualmente unha cresta ao final do tubo, un golpe expande o extremo do tubo e, a continuación, dous golpes máis comprimen o extremo para formar unha cresta.Realizar a operación en tres etapas en moitos casos permítelle obter contas de maior calidade e o sistema de conformación de extremos multiposición fai posible esta operación secuencial.
O programa de modelado final secuencia as operacións para unha precisión e repetibilidade óptimas.Os últimos formadores de extremo totalmente eléctricos poden controlar con precisión a posición das súas matrices.Pero ademais do achaflanado e o roscado, están a formar a maioría dos pasos de mecanizado de caras.Como as formas metálicas dependen do tipo e calidade do material.
Considere de novo o proceso de abalorios (ver Figura 3).Como un bordo pechado na chapa, un bordo pechado non ten ocos ao formar extremos.Isto permite que o punzón forme as contas no lugar exacto.De feito, o punzón "perfora" unha conta dunha determinada forma.Que tal unha conta aberta que se asemella a un bordo de chapa exposta?A brecha no medio da esfera pode crear algúns problemas de reproducibilidade nalgunhas aplicacións, polo menos se ten a mesma forma que a perla pechada.Os punzóns poden formar contas abertas, pero dado que non hai nada que apoie o talón desde o diámetro interior (ID) do tubo, un talón pode ter unha xeometría lixeiramente diferente á seguinte, esta diferenza de tolerancia pode ser ou non aceptable.
Na maioría dos casos, os cadros finais de varias estacións poden adoptar un enfoque diferente.O punzón expande primeiro o diámetro interior do tubo, creando un espazo en branco ondulado no material.Unha ferramenta de formación de extremos de tres rolos deseñada coa forma de perla negativa desexada fíxase entón arredor do diámetro exterior do tubo e enróllase a perla.
Os formadores de extremo de precisión poden crear unha variedade de formas, incluídas as asimétricas.Non obstante, o moldeado final ten as súas limitacións, a maioría delas relacionadas co moldeado do material.Os materiais só poden soportar unha determinada porcentaxe de deformación.
O tratamento térmico da superficie do punzón depende do tipo de material do que está feita a estrutura.O seu deseño e tratamento superficial teñen en conta os distintos graos de rozamento e outros parámetros finais de conformación que dependen do material.Os punzóns deseñados para procesar os extremos de tubos de aceiro inoxidable teñen características diferentes que os punzóns deseñados para procesar os extremos de tubos de aluminio.
Os diferentes materiais tamén requiren diferentes tipos de lubricante.Para materiais máis duros, como o aceiro inoxidable, pódese usar un aceite mineral máis groso, e para o aluminio ou o cobre pódese usar un aceite non tóxico.Os métodos de lubricación tamén varían.Os procesos de corte e laminación rotativos normalmente usan néboa de aceite, mentres que o estampado pode usar lubricantes de chorro ou néboa de aceite.Nalgúns punzóns, o aceite flúe directamente desde o punzón cara ao diámetro interior do tubo.
Os formadores de extremo multiposición teñen diferentes niveis de forza de perforación e suxeición.En igualdade de condicións, o aceiro inoxidable máis resistente requirirá máis forza de suxeición e perforación que o aluminio brando.
Mirando un primeiro plano da formación do extremo do tubo, pódese ver como a máquina avanza o tubo antes de que as abrazadeiras o manteñan no seu lugar.Manter un saliente constante, é dicir, a lonxitude do metal que se estende máis aló do dispositivo, é fundamental.Para tubos rectos que se poden mover a determinadas paradas, manter esta repisa non é difícil.
A situación cambia ao enfrontarse a un tubo predobrado (ver Fig. 4).O proceso de dobrado pode alongar lixeiramente o tubo, o que engade outra variable dimensional.Nestas configuracións, as ferramentas de corte orbital e de revestimento cortan e limpan o extremo da tubaxe para asegurarse de que estea exactamente onde debería estar, segundo o programa.
Xorde a pregunta por que, despois de dobrarse, se obtén un tubo?Ten que ver con ferramentas e traballos.En moitos casos, a plantilla final colócase tan preto da curva en si que non quedan seccións rectas para que a ferramenta de freo de prensa poida recoller durante o ciclo de curvatura.Nestes casos, é moito máis doado dobrar o tubo e pasalo ata o extremo conformado, onde se suxeita en abrazaderas correspondentes ao radio de curvatura.A partir de aí, o moldeador final corta o exceso de material e, a continuación, crea a xeometría de forma final desexada (de novo, moi preto da curva do final).
Noutros casos, dar forma ao extremo antes de dobralo pode complicar o proceso de debuxo rotatorio, especialmente se a forma do extremo interfire coa ferramenta de dobrado.Por exemplo, suxeitar un tubo para unha curva pode distorsionar a forma do extremo feita anteriormente.Crear axustes de curva que non danen a xeometría da forma final acaba sendo máis problemas do que paga a pena.Nestes casos, é máis fácil e máis barato remodelar o tubo despois de dobralo.
As células de formación de extremos poden incluír moitos outros procesos de fabricación de tubos (ver Figura 5).Algúns sistemas usan tanto o dobrado como o conformado de extremos, que é unha combinación común dado o estreitamente relacionados que están os dous procesos.Algunhas operacións comezan formando o extremo dun tubo recto, despois procédese a dobrar cun tirón rotatorio para formar radios e despois volven á máquina de formado de extremos para mecanizar o outro extremo do tubo.
Arroz.2. Estes rolos de extremo realízanse nunha canteadora multiestación, onde un punzón de perforación expande o diámetro interior e outro comprime o material para formar un cordón.
Neste caso, a secuencia controla a variable do proceso.Por exemplo, dado que a segunda operación de conformación de extremos ten lugar despois do dobrado, as operacións de corte de carrís e de recorte de extremos na máquina de conformación de extremos proporcionan un saliente constante e unha mellor calidade de forma final.Canto máis homoxéneo sexa o material, máis reproducible será o proceso de moldeo final.
Independentemente da combinación de procesos utilizados nunha cela automatizada, xa sexa dobrando e conformando os extremos, ou unha configuración que comeza coa torsión do tubo, como pasa o tubo polas distintas etapas depende dos requisitos da aplicación.Nalgúns sistemas, o tubo é alimentado directamente desde o rolo a través do sistema de aliñamento ata as empuñaduras da dobladora rotativa.Estas abrazaderas suxeitan o tubo mentres o sistema de formación de extremos se move á súa posición.Tan pronto como o sistema de conformación final completa o seu ciclo, a máquina de dobrado rotativo ponse en marcha.Despois de dobrar, a ferramenta corta a peza de traballo acabada.O sistema pódese deseñar para traballar con diferentes diámetros, utilizando matrices de perforación especiais no formador de puntas e ferramentas apiladas en curvadoras rotativas man esquerda e dereita.
Non obstante, se a aplicación de dobrado require o uso dunha esfera no diámetro interior do tubo, a configuración non funcionará porque o tubo alimentado ao proceso de dobrado provén directamente do carrete.Esta disposición tampouco é adecuada para tubos onde se require unha forma en ambos os extremos.
Nestes casos, un dispositivo que implique algunha combinación de transmisión mecánica e robótica pode ser suficiente.Por exemplo, un tubo pódese desenrolar, aplanar, cortar e, a continuación, o robot colocará a peza cortada nunha dobradora rotativa, onde se poden inserir mandriles de bola para evitar a deformación da parede do tubo durante a flexión.A partir de aí, o robot pode mover o tubo dobrado ao moldeador final.Por suposto, a orde das operacións pode cambiar dependendo dos requisitos do traballo.
Tales sistemas pódense usar para a produción de gran volume ou o procesamento a pequena escala, por exemplo, 5 partes dunha forma, 10 partes doutra forma e 200 partes doutra forma.O deseño da máquina tamén pode variar dependendo da secuencia de operacións, especialmente cando se trata de colocar accesorios e proporcionar os espazos libres necesarios para varias pezas (ver figura 6).Por exemplo, os clips de montaxe no perfil final que acepta o cóbado deben ter suficiente espazo libre para manter o cóbado no seu lugar en todo momento.
A orde correcta permite operacións paralelas.Por exemplo, un robot pode colocar un tubo nun formador de extremos e, a continuación, cando o formador de extremos está en ciclo, o robot pode alimentar outro tubo nunha dobladora rotativa.
Para os sistemas recentemente instalados, os programadores instalarán modelos de carteira de traballo.Para o moldeado final, isto pode incluír detalles como a velocidade de avance da carreira do punzón, o centro entre o punzón e o punto de contacto ou o número de revolucións para a operación de laminación.Non obstante, unha vez que estes modelos están no seu lugar, a programación é rápida e sinxela, co programador axustando a secuencia e configurando inicialmente os parámetros para adaptalos á aplicación actual.
Estes sistemas tamén están configurados para conectarse nun entorno de Industria 4.0 con ferramentas de mantemento preditivo que miden a temperatura do motor e outros datos, así como a monitorización de equipos (por exemplo, o número de pezas producidas nun período determinado).
No horizonte, o casting final só se fará máis flexible.De novo, o proceso é limitado en termos de porcentaxe de tensión.Non obstante, nada impide que os enxeñeiros creativos desenvolvan dispositivos exclusivos para dar forma aos extremos.Nalgunhas operacións, insírese unha matriz de perforación no diámetro interior do tubo e obriga ao tubo a expandirse nas cavidades dentro da propia abrazadera.Algunhas ferramentas crean formas finais que se expanden 45 graos, dando como resultado unha forma asimétrica.
A base de todo isto son as capacidades do moldeador de extremos multiposición.Cando as operacións se poden realizar "nun só paso", hai varias posibilidades para a formación final.
FABRICATOR é a principal revista de fabricación e conformación de aceiro de América do Norte.A revista publica noticias, artigos técnicos e casos de éxito que permiten aos fabricantes facer o seu traballo de forma máis eficiente.FABRICATOR leva na industria dende 1970.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The FABRICATOR, que ofrece un acceso sinxelo a valiosos recursos do sector.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The Tube & Pipe Journal, que ofrece un fácil acceso a valiosos recursos da industria.
Goza de acceso dixital completo a STAMPING Journal, a revista do mercado de estampación de metal cos últimos avances tecnolóxicos, mellores prácticas e noticias do sector.
Xa está dispoñible o acceso completo á edición dixital de The Fabricator en Español, que proporciona un fácil acceso a valiosos recursos da industria.
A segunda parte da nosa serie de dúas partes con Ray Ripple, un artista de metal texano e soldador, continúa coa súa...
Hora de publicación: Xaneiro-08-2023