En la fabricación de tubos de precisión, mantener la integridad de la pared y la geometría de la sección transversal durante la flexión de alta intensidad es un determinante fundamental de la calidad de la pieza terminada. Un mandril, utilizado como herramienta de soporte interno, proporciona soporte radial en la zona de deformación de la flexión y ayuda a abordar el adelgazamiento de la pared, la ovalización y el arrugamiento de la pared interior en tubos de pared delgada. La elección del tipo de mandril y las herramientas de soporte depende de la geometría de la flexión, las dimensiones del tubo y los requisitos del proceso.
Cómo funcionan los mandriles en la flexión de tubos
La flexión de tubos es fundamentalmente un proceso de tensión y compresión del material. A medida que el tubo se dobla alrededor de una matriz, la pared exterior se estira y adelgaza, mientras que la pared interior se comprime y es propensa a arrugarse. En tubos de pared delgada, este desequilibrio de tensiones puede hacer que el tubo colapse cerca del centro de la flexión.
Un mandril colocado en el punto de tangencia obliga al tubo a formarse alrededor del soporte interno. Esto ayuda a mantener la redondez de la sección transversal y reduce el adelgazamiento de la pared durante la flexión.
Cuándo se necesita un mandril
No todas las operaciones de flexión de tubos requieren un mandril. La decisión depende de la geometría del tubo y la severidad de la flexión. Dos métricas se utilizan ampliamente en la práctica industrial:
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Métrica
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Definición
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Umbral de referencia
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Relación radio de flexión (R/D)
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Radio de flexión de la línea central dividido por el diámetro exterior del tubo
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Por debajo de 3.0, se debe considerar un mandril
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Relación espesor de pared
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Diámetro exterior del tubo dividido por el espesor de pared
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Por encima de 20, con un radio de flexión ajustado, se requiere un mandril
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Estos umbrales son directrices en lugar de reglas absolutas. Las propiedades del material, la lubricación, el estado de las herramientas y la tolerancia dimensional requerida también afectan si un mandril es necesario.
Tipos comunes de mandriles y herramientas de soporte
La selección del mandril y la matriz auxiliar depende de la dificultad de la flexión y las características del tubo. Varias configuraciones se utilizan en producción:
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Mandril de bala
: Una estructura sólida de una sola pieza utilizada para radios de flexión moderados, que proporciona soporte básico en el punto de tangencia.
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Mandril de bola
: Una serie de bolas conectadas por una junta flexible, que permite que el mandril llegue más profundo en el arco de flexión y proporcione soporte continuo para flexiones complejas.
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Rasqueta de limpieza
: Una herramienta instalada detrás de la matriz de flexión, utilizada principalmente para evitar arrugas en la pared interior del tubo al inicio de la flexión.
La selección de estas herramientas afecta la estabilidad de la flexión y el estado del interior del tubo. En operaciones con radios ajustados o paredes delgadas, a menudo se requieren combinaciones de mandril y rasqueta de limpieza.
Diseño del accesorio de mandril serie M6xx
El accesorio de mandril serie M6xx está diseñado para abordar los largos ciclos de cambio y los altos costos de herramientas asociados con las máquinas convencionales de flexión de tubos CNC. Su mecanismo automatizado de extracción del mandril desacopla el mandril a medida que el carro se retrae, reduciendo el tiempo de inactividad durante los cambios de herramienta.
Un sistema de lubricación integrado, cubierto por la patente estadounidense 11478838, está destinado a estabilizar el proceso de flexión. El bronce se utiliza como material estándar del mandril, proporcionando un equilibrio de dureza y tenacidad, al tiempo que reduce el riesgo de rayar el interior del tubo o dañar las herramientas cuando ocurren desviaciones menores de alineación.
El accesorio también requiere una longitud suficiente del bastidor de la máquina. La varilla del mandril debe pasar por toda la longitud del tubo y extenderse hasta un punto de soporte detrás de la matriz de flexión, por lo que el bastidor de la máquina debe acomodar tanto la longitud del tubo como la extensión de la varilla.
Preguntas frecuentes
¿Cómo puede un operador determinar si un trabajo de flexión de tubos requiere un mandril?
La decisión depende principalmente de la relación del radio de flexión, o el radio de flexión de la línea central dividido por el diámetro exterior del tubo, y la relación del espesor de pared, o el diámetro exterior dividido por el espesor de pared. Generalmente se recomienda un mandril cuando la relación del radio de flexión es inferior a 3.0 o la relación del espesor de pared es superior a 20 con un radio de flexión ajustado, para evitar el colapso o las arrugas.
¿Por qué se utiliza el bronce como material estándar del mandril en el accesorio M6xx?
El bronce ofrece un equilibrio de dureza y tenacidad. Puede soportar cargas radiales durante la flexión y tiene propiedades autolubricantes que ayudan a evitar rayar el interior del tubo o dañar las herramientas cuando ocurren desviaciones menores de alineación.
¿Qué longitud de bastidor de máquina se necesita para un accesorio de mandril?
La varilla del mandril debe pasar por toda la longitud del tubo que se está doblando y extenderse hasta un punto de soporte detrás de la matriz de flexión. Por lo tanto, el bastidor de la máquina debe ser lo suficientemente largo para acomodar tanto la longitud del tubo como el espacio de extensión para la varilla del mandril.
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