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Sacando el máximo provecho de su inversión en doblado de tubos

No existe un proceso “maestro” que pueda producir un doblez de calidad de tubos para cada aplicación. Las operaciones de doblado de tubos usan varios métodos—inclu-yendo doblado por compresión, doblado con rodillos, doblado de formas libres y (el tipo más común) doblado por arrastre rotatorio—para lograr el resultado deseado.

Cada doblez tiene un radio de doblez interior, un radio de doblez exterior y un radio de línea central, o CLR. El CLR es el radio del eje neutro, donde no hay compresión ni expansión de material. Y cada método de doblado implica diferentes variables para crear el producto deseado con el CLR requerido. En el doblado por compresión y en el doblado por arrastre rotatorio, el tubo forma alrededor de un dado de doblez, aunque cada uno forma el tubo alrededor del dado de una manera muy diferente. En el arrastre rotatorio, puede insertarse un mandril dentro del tubo, un proceso llamado doblado por mandril, para ayudar a evitar defectos mientras el material se estáformando alrededor del dado de doblez.

El doblado por mandril se distingue cuando se trata de formar radios estrechos en tubos de pared delgada. Tanto en el doblado por comprensión como en el doblado por arrastre, el tamaño del dado de doblez determina el CLR de la pieza de trabajo. En el doblado con rodillos y en el doblado de formas libres, el CLR es determinado no por el tamaño del herramental, sino por cómo se mueve el herramental.

Ningún método es mejor o peor que otro. Cada uno simplemente es diferente y más adecuado para aplicaciones específicas. Entender los métodos de doblado básicos de tubos, incluyendo sus capacidades y limitaciones, puede ayudarle a descubrir la mejor y más económica manera de lograr un doblez de calidad.

Doblado por Compresión

Durante el doblado por compresión, un contra dado dobla, o comprime, el material alrededor de un dado de doblez estacionario (vea la Figura 1). El radio del dado de doblez debe coincidir con el radio deseado para la parte. No se inserta mandril en el tubo. Por lo tanto, el doblado por compresión puede comprometer la redondez del tubo, y no pueden doblarse radios estrechos.

El equipo de doblado por compresión ha avanzado para incluir CNC, y algunas máquinas tienen dos cabezas que pueden producir dos dobleces simultáneamente, reduciendo el tiempo de producción a la mitad. Las cabezas duales de doblado son especialmente adecuadas para producir partes simétricas (sin estar limitadas a éstas). Agarraderas, muebles y bastidores de muchas variedades son aplicaciones típicas para este tipo de doblado (vea la Figura 2).

El doblado por compresión puede ser adecuado para su parte si:

  • La producción a bajo costo y alta velocidad es importante.
  • El CLR no necesita ser muy estrecho.
  • La apariencia del doblez o la redondez no es crítica.
  • La parte es simétrica.

El doblado por compresión no es adecuado para su parte si:

  • La redondez y la estética del doblez son importantes.
  • La parte es compleja y tiene varios radios de doblez.
  • La parte requiere un CLR estrecho.

Doblado por Rodillos

El doblado por rodillos se usa típicamente para doblar radios grandes. El tubo se pasa a través de tres rodillos configurados en una pirámide, y los rodillos aplican cantidades variables de presión para formar el CLR deseado. Aunque los rodillos necesitan coincidir con el diámetro exterior (OD) de la pieza de trabajo, no necesitan conformarse al radio deseado como un dado de doblez (vea la Figura 3).

Este método es ideal para dobleces de radio grande, rollos y curvas de radio grande. Para todas estas aplicaciones, sería impráctico o simplemente imposible construir un dado de doblez grande para otros métodos de doblado. El doblado con rodillos puede ser mejor si las partes requieren sólo radios grandes. De manera alternativa, si su parte requiere un CLR menor a 8 veces el diámetro exterior del tubo, el doblado con rodillos no es la opción adecuada.

Figura 1
Durante el doblado por compresión, un contra-dado dobla, o comprime el material alrededor de un dado de doblez estacionario.

Doblado de Formas Libres

En el doblado de formas libres, el tubo es movido continuamente a través de un cilindro guía estacionario y luego por un dado individual, que se mueve en el plano vertical de acuerdo a especificaciones programadas. El dado individual debe conformarse al diámetro exterior del tubo, y la posición del dado en relación con el tubo que sale del cilindro guía determina el CLR. Para cambiar el CLR, usted simplemente cambia la posición del dado. Esto le permite crear partes complejas con varios radios sin recurrir a varios dados de doblez. Sin embargo, el doblado de formas libres no usa mandril, lo que hace imposible lograr dobleces con radio estrecho.

Otros métodos, como doblado por a-rrastre rotatorio, necesitan una longitud recta entre dobleces para sujetar el material antes de formar la pieza de trabajo sobre el dado de doblez. Sin embargo, el doblado de formas libres no usa sujeciones. Esto no sólo elimina el potencial de que las abrazaderas marquen el diámetro exterior (un problema en las piezas de trabajo donde la estética es crítica), sino que además permite que el proceso forme tubos sin longitudes rectas entre dobleces (vea la Figura 4).

Debido a que este proceso requiere herramental mínimo, puede producir dobleces mayores a 180 grados, una hazaña imposible para métodos que necesitan un dado de doblez. El doblado de formas libres es un excelente proceso para partes complejas que requieren varios radios o que no tienen longitudes rectas entre dobleces, o donde la estética es importante.

En resumen, el doblado de formas libres puede ser adecuado para su parte si:

  • Requiere ángulos mayores a 180 grados.
  • Tiene dobleces con varios radios con poca o ninguna distancia entre éstos.
  • Está buscando costos mínimos de herramental. Un juego de herramental o dados puede crear cualquier radio, así que puede modificar las especificaciones de radio según sea necesario.
  • El marcado interno de la parte es inaceptable. No se inserta mandril durante el doblado.
  • El diseño de su parte no es final. Las alteraciones de partes son rentables debido a la inversión mínima en herramental.
  • La estética de la parte es importante.

El doblado de formas libres no es adecuado para su parte si:

  • Su parte requiere radios estrechos. Típicamente, el doblado de forma libre requiere un CLR de 3 veces el diámetro del tubo.
  • El costo bajo es importante. Con la mayor flexibilidad y complejidad de la geometría de las partes, la configuración inicial de la máquina puede requerir mucha mano de obra. Esto puede hacer el proceso caro para algunas aplicaciones, a pesar de los costos bajos de herramental.
  • Su parte requiere un espesor de pared grueso. El doblado de forma libre está limitado a tubos de pared delgada.

Doblado por Arrastre y con Mandril

El doblado por arrastre es el método más común pues es la manera más versátil y precisa de crear dobleces de alta calidad y radios estrechos de hasta 1 o 2 (1D o 2D) veces el diámetro exterior (OD) de la pieza de trabajo.

Sin embargo, el doblado por arrastre rotatorio requiere más herramental que otros métodos. Usa juegos de dados que incluyen dado de doblez, dado de sujeción y dado de presión, junto con otros componentes que funcionan en una acción rotatoria. Para hacer el doblez deseado, la acción rotatoria arrastra el tubo alre-dedor del dado (vea la Figura 5). Pueden producirse partes de manera consistente y exacta porque los juegos de dados controlan el proceso.

El doblado por arrastre es el único método que puede hacer doblado con mandril (vea la Figura 6). Este proceso usa un mandril, una herramienta sólida de metal insertada en el tubo antes del doblado, para dar soporte interno. El mandril evita defectos del tubo como rizado, aplanado y colapso. El usar un mandril también da un control máximo en el mantenimiento de la ovalidad (redondez) del tubo, especialmente en tubos de pared delgada, y además hace posible lograr CLR más estrechos.

La tecnología y la maquinaria han avanzado significativamente con el paso de los años. Hace décadas, los o-peradores trabajaban con maquinaria hidráulica, y los dobleces complejos requerían mucho trabajo manual. Todo esto agregaba costos de mano de obra y tiempo. Usando tecnología CNC y maquinaria totalmente eléctrica, ahora los operadores pueden producir esas mismas partes complejas de manera mucho más eficiente.

Algunas máquinas modernas tienen dados de doblez apilables, lo que permite al sistema producir partes con varios radios de doblez (vea la Figura 7). Algunos sistemas combinan en una máquina el doblado por arrastre rotatorio y el doblado con rodillos. Esto permite que se produzcan en una máquina partes con dobleces de radios estrechos y radios grandes. Otras máquinas permiten que el brazo de doblez (la parte de la máquina que realmente hace el doblez) se voltee para poder doblar tanto hacia laizquierda como hacia la derecha. Esto le permite producir partes simétricas en una máquina de arrastre rotatorio.

Figura 2
Partes simétricas como ésta con frecuencia son producidas usando doblado por compresión.

El doblado por arrastre rotatorio/con mandril puede ser adecuado para su parte si:

  • Requiere dobleces de radio estrecho. Si su CLR es de 1 a 2 veces el OD, ésta es su única opción.
  • Requiere varios radios, incluyendo dobleces de radios estrechos y grandes.
  • Requiere alta precisión y repetibilidad.
  • Requiere dobleces de alta calidad, con buena redondez y deformación mínima.
  • El doblado por arrastre/con mandril puede no ser adecuado para usted si:
  • El diseño de su parte no está fina-lizado. Este método ocupa mucho he-rramental, por lo que puede ser costoso hacer cambios.
  • La parte tiene varios radios y ninguno es menor a 3 veces el OD. Esta parte podría ser apta para producirse en una dobladora de formas libres sin el gasto de desarrollar y configurar varios dados de doblez en una máquina de arrastre rotatorio.
  • Su parte consiste totalmente de dobleces de radios grandes. El doblado por arrastre requiere un dado de doblado para crear el radio, y los dados de doblez de radio grande pueden ser difíciles o imposibles de producir.

Consideraciones del Diseño de la Parte

Además de entender los métodos de doblado discutidos aquí, también es importante entender cómo puede afectar los costos el diseño de la parte. El diseñar partes para un doblado de tubo rentable es más complicado de lo que parece. La cantidad de mano de obra y herramental que requiere un trabajo dicta buena parte de los costos.

Los costos del material entran en la ecuación también, pero no de la manera que usted pudiera esperar. Usar tubos de pared delgada reduce los costos de material, pero también podría aumentar sus costos de mano de obra. Eso es debido a que doblar tubos de pared delgada requiere más mano de obra. Los técnicos necesitan monitorear las operaciones de cerca para asegurar que mantengan la redondez del tubo y evitar rizos o arrugas. En algunos casos, los costos adicionales de mano de obra son mayores que los ahorros en material.

Considere además los costos de he-rramental. El doblado tradicional de tubos con mandril requiere un dado de doblez construido para un radio específico. Estos dados pueden ir de $2,000 hasta $10,000, dependiendo del tamaño de su tubo y del tamaño del radio. Para trabajos en volúmenes altos, el costo del dado de doblez podría no ser un pro-blema, pero para producciones pequeñas podría ser crítico. ¿Su diseño tiene flexibilidad para elegir un radio? De ser así, consulte con su área de doblado de tubos y averigüe qué radios de dados de doblez se tienen en existencia. Elegir uno de ésos para diseñar su doblez puede reducir sus costos de herramental y acortar los tiempos de entrega.

Después, considere el radio que necesita. Lograr un CLR menor a 1.5 veces el OD del tubo requiere mucha mano de obra. De ser posible, trate de seleccionar un CLR de 1.5 veces el OD del tubo o mayor. Por ejemplo, un tubo de 4 pulgadas de OD doblado en un CLR de 6 pulgadas, que es 1.5 veces el OD, ocupará menos mano de obra que doblar a un CLR de 4 pulgadas, que es sólo 1 vez el OD (un doblez de 1D). Los técnicos necesitan hacer un ajuste fino de estas operaciones críticas para evitar defectos, y este tiempo extra aumenta el costo de la parte.

Doblar partes con más de un doblez requiere una longitud recta entre los dobleces. El herramental estándar puede aceptar partes con una distancia entre dobleces de al menos 3 veces el diámetro del tubo. Las partes que tienen una distancia entre dobleces menor a 3 veces el diámetro son posibles de producir, pero pueden requerir herramental especial, y esto a su vez aumenta los cargos por herramental. Una excepción a esta regla sería si usted está usando doblado de formas libres, el cual crea el doblez de una manera diferente.

Finalmente, mantenga las tolerancias dimensionales sólo tan estrictas como sea necesario. Es común diseñar un “colchón de seguridad” al especificar tolerancias. Sin embargo, tenga presente que tolerancias más estrictas pueden hacer que el proyecto ocupe mucha más mano de obra y posiblemente aumenten sus costos. Asegúrese de consultar con su área de doblado para averiguar qué to-lerancias de doblado pueden mantenerse sin dejar de cumplir sus requerimientos y sin aumentar sus costos innecesaria-mente.

Aun cuando la tecnología de doblado de tubos ha evolucionado significativamente con los años, las variables siguen siendo las mismas: OD, espesor de pared, geometría de la parte diseñada (dobleces simples o complejos), interferencia potencial de la máquina, y más. Consi-derar estas variables desde el principio y conocer la capacidad de cada proceso de doblado le ayudará a obtener una parte doblada de calidad.

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