La máquina formadora de extremos multiestación completa su ciclo para formar una soldadura cerrada en el extremo del tubo de cobre.
Imagine un flujo de valor en el que se cortan y doblan tuberías.En otra zona de la planta se mecanizan los anillos y otras piezas mecanizadas y luego se envían para su montaje para soldar o encajar de otro modo en los extremos de los tubos.Ahora imagine el mismo flujo de valor, esta vez finalizado.En este caso, dar forma a los extremos no sólo aumenta o disminuye el diámetro del extremo de la tubería, sino que también crea una variedad de otras formas, desde ranuras complejas hasta espirales que replican los anillos que se soldaron previamente en su lugar.
En el campo de la producción de tubos, la tecnología de conformado de extremos se ha desarrollado gradualmente y las tecnologías de producción han introducido dos niveles de automatización en el proceso.En primer lugar, las operaciones pueden combinar varios pasos de conformado de extremos de precisión dentro de la misma área de trabajo; de hecho, una instalación terminada.En segundo lugar, este complejo conformado de extremos se ha integrado con otros procesos de fabricación de tubos, como el corte y el doblado.
La mayoría de las aplicaciones asociadas con este tipo de conformado de extremos automatizado se encuentran en la fabricación de tubos de precisión (a menudo de cobre, aluminio o acero inoxidable) en industrias como la automotriz y HVAC.Aquí, el moldeado de los extremos elimina las conexiones mecánicas diseñadas para proporcionar conexiones herméticas para el flujo de aire o fluido.Este tubo suele tener un diámetro exterior de 1,5 pulgadas o menos.
Algunas de las celdas automatizadas más avanzadas comienzan con tubos de pequeño diámetro suministrados en bobinas.Primero pasa por una máquina enderezadora y luego se corta a medida.Luego, el robot o dispositivo mecánico transporta la pieza de trabajo para darle forma y doblarla finalmente.El orden de aparición depende de los requisitos de la aplicación, incluida la distancia entre el doblez y la forma final.A veces, un robot puede mover una sola pieza de trabajo desde el extremo hasta el doblado y nuevamente hasta el final si la aplicación requiere una tubería formada en ambos extremos.
La cantidad de pasos de producción, que pueden incluir algunos sistemas de formación de extremos de tuberías de alta calidad, hace que este tipo de celda sea más productivo.En algunos sistemas, la tubería pasa por ocho estaciones de formación de extremos.El diseño de una planta de este tipo comienza con la comprensión de lo que se puede lograr con las molduras finales modernas.
Existen varios tipos de herramientas de conformado de extremos de precisión.Punzones Los punzones son “herramientas duras” que forman el extremo de una tubería, que reducen o expanden el extremo de la tubería al diámetro deseado.Las herramientas giratorias achaflanan o sobresalen de la tubería para garantizar una superficie sin rebabas y un acabado consistente.Otras herramientas giratorias realizan el proceso de laminado para crear ranuras, muescas y otras geometrías (ver Figura 1).
La secuencia de conformación de los extremos puede comenzar con el biselado, lo que proporciona una superficie limpia y una longitud de protuberancia consistente entre la abrazadera y el extremo de la tubería.Luego, el troquel de punzonado realiza el proceso de engarzado (consulte la Figura 2) expandiendo y contrayendo la tubería, lo que hace que el exceso de material forme un anillo alrededor del diámetro exterior (OD).Dependiendo de la geometría, otros punzones de estampado pueden insertar púas a lo largo del diámetro exterior del tubo (esto ayuda a asegurar la manguera al tubo).La herramienta giratoria puede cortar parte del diámetro exterior y luego la herramienta que corta el hilo en la superficie.
La secuencia exacta de herramientas y procedimientos utilizados depende de la aplicación.Con ocho estaciones en el área de trabajo de una formadora de extremos, la secuencia puede ser bastante extensa.Por ejemplo, una serie de trazos forma gradualmente una cresta en el extremo del tubo, un trazo expande el extremo del tubo y luego dos trazos más comprimen el extremo para formar una cresta.Realizar la operación en tres etapas en muchos casos permite obtener cordones de mayor calidad, y el sistema de conformado de extremos multiposición hace posible esta operación secuencial.
El programa de conformado de extremos secuencia las operaciones para lograr una precisión y repetibilidad óptimas.Las últimas formadoras de extremos totalmente eléctricas pueden controlar con precisión la posición de sus matrices.Pero además del biselado y el roscado, la mayoría de los pasos del mecanizado frontal están formando.La forma en que se forma el metal depende del tipo y la calidad del material.
Considere nuevamente el proceso de abalorios (ver Figura 3).Al igual que un borde cerrado en una chapa, un borde cerrado no tiene espacios al formar los extremos.Esto permite que el punzón dé forma a las cuentas en el lugar exacto.De hecho, el punzón “perfora” una cuenta de cierta forma.¿Qué pasa con un cordón abierto que se asemeja a un borde de chapa expuesta?El espacio en el medio del cordón puede crear algunos problemas de reproducibilidad en algunas aplicaciones, al menos si tiene la misma forma que el cordón cerrado.Los punzones pueden formar cordones abiertos, pero como no hay nada que soporte el cordón desde el diámetro interior (DI) de la tubería, un cordón puede tener una geometría ligeramente diferente a la siguiente, esta diferencia en la tolerancia puede ser aceptable o no.
En la mayoría de los casos, los marcos finales de estaciones múltiples pueden adoptar un enfoque diferente.El punzón primero expande el diámetro interior de la tubería, creando una pieza en bruto ondulada en el material.Luego se sujeta una herramienta formadora de extremos de tres rodillos diseñada con la forma de cordón negativa deseada alrededor del diámetro exterior de la tubería y se enrolla el cordón.
Los formadores de extremos de precisión pueden crear una variedad de formas, incluidas las asimétricas.Sin embargo, el moldeado final tiene sus limitaciones, la mayoría de las cuales están relacionadas con el moldeado del material.Los materiales sólo pueden soportar un cierto porcentaje de deformación.
El tratamiento térmico de la superficie del punzón depende del tipo de material del que está hecha la estructura.Su diseño y tratamiento superficial tienen en cuenta los distintos grados de fricción y otros parámetros de conformación final que dependen del material.Los punzones diseñados para procesar los extremos de tubos de acero inoxidable tienen características diferentes a los punzones diseñados para procesar los extremos de tubos de aluminio.
Los distintos materiales también requieren distintos tipos de lubricante.Para materiales más duros como el acero inoxidable, se puede usar un aceite mineral más espeso y para aluminio o cobre, se puede usar un aceite no tóxico.Los métodos de lubricación también varían.Los procesos de corte y laminado rotatorios suelen utilizar niebla de aceite, mientras que el estampado puede utilizar lubricantes de chorro o niebla de aceite.En algunos punzones, el aceite fluye directamente desde el punzón hacia el diámetro interior de la tubería.
Los formadores de extremos de múltiples posiciones tienen diferentes niveles de fuerza de perforación y sujeción.En igualdad de condiciones, el acero inoxidable más resistente requerirá más fuerza de sujeción y punzonado que el aluminio blando.
Si observa un primer plano del proceso de formación del extremo del tubo, puede ver cómo la máquina hace avanzar el tubo antes de que las abrazaderas lo sujeten en su lugar.Es fundamental mantener un saliente constante, es decir, la longitud del metal que se extiende más allá del accesorio.Para tuberías rectas que se pueden mover hasta ciertos topes, mantener este saliente no es difícil.
La situación cambia cuando se trata de un tubo precurvado (ver Fig. 4).El proceso de curvado puede alargar ligeramente la tubería, lo que añade otra variable dimensional.En estas configuraciones, las herramientas orbitales de corte y revestimiento cortan y limpian el extremo de la tubería para asegurarse de que esté exactamente donde debe estar, según lo programado.
Surge la pregunta de por qué, después de doblarlo, se obtiene un tubo.Tiene que ver con herramientas y trabajos.En muchos casos, la plantilla final se coloca tan cerca del doblez que no quedan secciones rectas para que la herramienta plegadora las recoja durante el ciclo de doblez.En estos casos, es mucho más fácil doblar el tubo y pasarlo hasta el extremo del conformador, donde se sujeta con abrazaderas correspondientes al radio de curvatura.A partir de ahí, el moldeador de extremos corta el exceso de material y luego crea la geometría de forma final deseada (nuevamente, muy cerca de la curvatura al final).
En otros casos, darle forma al extremo antes de doblarlo puede complicar el proceso de trefilado giratorio, especialmente si la forma del extremo interfiere con la herramienta de doblado.Por ejemplo, sujetar un tubo para doblarlo puede distorsionar la forma del extremo realizada previamente.Crear configuraciones de plegado que no dañen la geometría de la forma final termina siendo más problemático de lo que vale la pena.En estos casos, es más fácil y económico remodelar la tubería después de doblarla.
Las celdas de formación de extremos pueden incluir muchos otros procesos de fabricación de tuberías (ver Figura 5).Algunos sistemas utilizan tanto el doblado como el conformado de extremos, que es una combinación común dada la estrecha relación que están ambos procesos.Algunas operaciones comienzan formando el extremo de un tubo recto, luego proceden a doblarlo con un tirador giratorio para formar radios y luego regresan a la máquina formadora de extremos para mecanizar el otro extremo del tubo.
Arroz.2. Estos rollos de extremo se fabrican en una bordeadora de estaciones múltiples, donde un punzón expande el diámetro interior y otro comprime el material para formar un cordón.
En este caso, la secuencia controla la variable del proceso.Por ejemplo, dado que la segunda operación de formación de extremos tiene lugar después del doblado, las operaciones de corte de rieles y recorte de extremos en la máquina de formación de extremos proporcionan un voladizo constante y una mejor calidad de la forma de los extremos.Cuanto más homogéneo sea el material, más reproducible será el proceso de moldeo final.
Independientemente de la combinación de procesos utilizados en una celda automatizada (ya sea doblar y dar forma a los extremos o una configuración que comienza con torcer la tubería), la forma en que la tubería pasa por las distintas etapas depende de los requisitos de la aplicación.En algunos sistemas, el tubo se alimenta directamente desde el rollo a través del sistema de alineación hasta las mordazas de la dobladora rotativa.Estas abrazaderas sujetan la tubería mientras el sistema formador de extremos se coloca en su posición.Tan pronto como el sistema de formación de extremos completa su ciclo, la máquina dobladora rotativa se pone en marcha.Después de doblar, la herramienta corta la pieza de trabajo terminada.El sistema se puede diseñar para trabajar con diferentes diámetros, utilizando troqueles de punzonado especiales en la formadora de extremos y herramientas apiladas en dobladoras rotativas izquierda y derecha.
Sin embargo, si la aplicación de doblado requiere el uso de un perno esférico en el diámetro interior de la tubería, el ajuste no funcionará porque la tubería alimentada al proceso de doblado proviene directamente del carrete.Esta disposición tampoco es adecuada para tuberías en las que se requiere una forma en ambos extremos.
En estos casos, puede ser suficiente un dispositivo que implique alguna combinación de transmisión mecánica y robótica.Por ejemplo, se puede desenrollar, aplanar, cortar un tubo y luego el robot colocará la pieza cortada en una dobladora rotativa, donde se pueden insertar mandriles de bolas para evitar la deformación de la pared del tubo durante el doblado.Desde allí, el robot puede mover el tubo doblado hacia el moldeador de extremos.Por supuesto, el orden de las operaciones puede cambiar dependiendo de los requisitos del trabajo.
Estos sistemas se pueden utilizar para producción de gran volumen o procesamiento a pequeña escala, por ejemplo, 5 partes de una forma, 10 partes de otra forma y 200 partes de otra forma.El diseño de la máquina también puede variar dependiendo de la secuencia de operaciones, especialmente cuando se trata de posicionar los dispositivos y proporcionar los espacios libres necesarios para varias piezas de trabajo (ver Fig. 6).Por ejemplo, los clips de montaje en el perfil final que acepta el codo deben tener suficiente espacio para mantener el codo en su lugar en todo momento.
El orden correcto permite operaciones paralelas.Por ejemplo, un robot puede colocar un tubo en una formadora de extremos y luego, cuando la formadora de extremos está en funcionamiento, el robot puede introducir otro tubo en una dobladora rotativa.
Para los sistemas recién instalados, los programadores instalarán plantillas de cartera de trabajo.Para el moldeado de extremos, esto puede incluir detalles como la velocidad de avance de la carrera del punzón, el centro entre el punzón y el punto de contacto o el número de revoluciones de la operación de laminado.Sin embargo, una vez que estas plantillas están en su lugar, la programación es rápida y fácil, y el programador ajusta la secuencia y configura inicialmente los parámetros para adaptarse a la aplicación actual.
Dichos sistemas también están configurados para conectarse en un entorno de Industria 4.0 con herramientas de mantenimiento predictivo que miden la temperatura del motor y otros datos, así como el monitoreo de equipos (por ejemplo, la cantidad de piezas producidas en un período determinado).
En el horizonte, las coladas finales serán cada vez más flexibles.Nuevamente, el proceso está limitado en términos de porcentaje de deformación.Sin embargo, nada impide que los ingenieros creativos desarrollen dispositivos únicos para dar forma a las puntas.En algunas operaciones, se inserta una matriz de punzonado en el diámetro interior de la tubería y obliga a la tubería a expandirse hacia las cavidades dentro de la propia abrazadera.Algunas herramientas crean formas finales que se expanden 45 grados, lo que da como resultado una forma asimétrica.
La base de todo esto son las capacidades del perfilador de extremos multiposición.Cuando las operaciones se pueden realizar “en un solo paso”, existen varias posibilidades para la formación final.
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Hora de publicación: 08-ene-2023