Macchina per piegare i tubi è un processo industriale di formatura a freddo in cui una forza di trazione assiale viene applicata a un profilo o tubo metallico mentre viene contemporaneamente piegato attorno a uno stampo di formatura o tra rulli di curvatura. Pretensionando il materiale oltre il suo punto di snervamento prima e durante la piegatura, l'intera sezione trasversale del pezzo viene posta in uno stato di deformazione plastica, anziché nella combinazione elastico-più-plastica che si verifica nella piegatura a rullo convenzionale o nella piegatura a tiraggio rotativo. Questa differenza fondamentale nello stato di sollecitazione produce un ritorno elastico notevolmente ridotto, un'eccellente precisione della forma e una distorsione della sezione trasversale minima.
L'attrezzatura della Macchina per piegare i tubi utilizza un sistema di controllo completamente idraulico per gestire con precisione sia la forza di trazione che la progressione di piegatura. Può elaborare un'ampia gamma di profili metallici tra cui tubi in acciaio, tubi quadrati, travi ad H, travi a I, profilati in acciaio, angolari ed estrusioni di alluminio. L'utilizzo del materiale supera 95% nella maggior parte delle applicazioni, e il processo può raggiungere lunghezze dell'arco di piegatura fino a 12 metri su un singolo passaggio macchina, rendendola la tecnologia preferita per grandi strutture architettoniche, di trasporto e infrastrutturali.
Come funziona la macchina piegatubi per allungamento dei tubi: il meccanismo del processo
Il processo della Macchina per piegare i tubi prevede tre fasi coordinate, tutte gestite dal sistema di controllo idraulico:
- Pretensionamento: Entrambe le estremità del profilo vengono afferrate da mandrini a ganasce ad azionamento idraulico. I cilindri idraulici applicano una forza di trazione assiale che allunga l'intero profilo oltre il suo limite di snervamento, in genere fino a Allungamento del 2–8%. a seconda della duttilità del materiale e del raggio di curvatura target. Ciò garantisce che l'intera sezione trasversale si trovi nella zona plastica prima che inizi la piegatura.
- Formatura dell'avvolgimento: Mantenendo la tensione assiale, la matrice di formatura (nel tipo a tavola rotante) o il profilo (nel tipo a doppio braccio) si muovono per avvolgere progressivamente il materiale in tensione attorno al contorno della matrice. La combinazione di forze di tensione e flessione fa sì che la fibra esterna si allunghi ulteriormente mentre la fibra interna viene trattenuta da deformazioni o grinze, con il risultato di un profilo di piega pulito e uniforme.
- Post-stretching e rilascio: Dopo aver completato l'avvolgimento, viene applicato un ulteriore incremento della forza di trazione per equalizzare la sollecitazione residua attraverso la sezione trasversale. Le impugnature quindi si rilasciano e il ritorno elastico è minimo, in genere inferiore a 0,5° di errore angolare sui profili di alluminio, rispetto a 3–10° con i metodi di piegatura convenzionali.
Il risultato è un profilo piegato con curvatura precisa, torsione trascurabile e una sezione trasversale che mantiene 90–98% della sua precisione dimensionale originale —un requisito fondamentale per i telai delle facciate continue architettoniche, le strutture delle carrozzerie dei treni e gli archi del tetto degli stadi in cui è obbligatoria la coerenza visiva e strutturale tra molti componenti identici.
Tipi di macchine della serie di macchine piegatubi per stiramento di tubi
Macchina piegatubi per allungamento di tubi a tavola rotante
La configurazione più comune per la piegatura ad ampio raggio. Il profilo è bloccato su entrambe le estremità da bracci oscillanti montati su una tavola rotante centrale. Mentre la tavola ruota, il profilo si avvolge attorno alla matrice di formatura fissa al suo centro. Le macchine a tavola rotante eccellono nella produzione di archi circolari coerenti su profili lunghi (fino a 12 m di lunghezza dell'arco) e sono ampiamente utilizzate per telai di facciate continue architettoniche in alluminio, travi del tetto dello stadio e elementi dell'arco del tetto dei treni. La massima forza di trazione sui modelli di grandi dimensioni raggiunge 2.000–5.000 kN , accogliendo sezioni di acciaio strutturale pesante.
Macchina piegatubi per allungamento di tubi a doppio braccio
Due bracci idraulici controllati in modo indipendente afferrano le estremità del profilo e si muovono in un arco coordinato attorno ad una matrice di formatura centrale. La configurazione a doppio braccio consente la piegatura asimmetrica (raggi di curvatura diversi sui due lati della matrice) ed è più flessibile per forme di arco non circolari. È preferito per estrusioni strutturali automobilistiche (travi di soglia delle porte, mancorrenti sul tetto), archi di guide di ascensori e sezioni complesse del telaio della fusoliera degli aerei.
Varianti specifiche del settore
Le macchine piegatubi specializzate per l'allungamento dei tubi sono state sviluppate per applicazioni industriali specifiche:
- Macchine per box doccia e telai di porte: Modelli compatti e a forza ridotta per piegare estrusi di alluminio a pareti sottili con raggi stretti per involucri in vetro con telaio e bordi di porte architettoniche.
- Macchine per travi del tetto del treno: Modelli per carichi pesanti a tavola lunga in grado di piegare tubi in acciaio inossidabile o profili in alluminio fino a 20 metri di lunghezza nelle curve precise richieste per le strutture del tetto dei vagoni ferroviari ad alta velocità.
- Piegatrici per guide per ascensori: Progettato per la piegatura precisa e senza distorsioni delle rotaie degli ascensori con sezione a T utilizzate nei sistemi di ascensori di edifici a molti piani.
Vantaggi principali della macchina piegatubi per allungamento dei tubi rispetto ai metodi convenzionali
| Fattore di prestazione | Macchina per piegare i tubi | Piegatura a rullo | Premere Piegatura |
|---|---|---|---|
| Ritorno elastico dopo la formazione | <0,5° (alluminio) | 3–8° | 2–6° |
| Distorsione della sezione trasversale | Minimo (<2%) | Moderato (3–8%) | Alto (5-15%) |
| Rischio di rughe (raggio interno) | Nessuno (la tensione impedisce) | Possibile su pareti sottili | Presente su sezioni sottili |
| Lunghezza massima dell'arco per operazione | Fino a 12 mt | 3–6 m tipico | Limitato dalla larghezza di stampa |
| Utilizzo dei materiali | >95% | 85–92% | 80–90% |
Materiali adatti per la macchina piegatubi per allungamento di tubi
Macchina per piegare i tubi è applicabile a tutti i materiali metallici con duttilità sufficiente per resistere al pretensionamento e alla formazione dell'avvolgimento senza fratturarsi. L'allungamento del materiale a rottura dovrebbe generalmente essere superiore 8-10% per risultati affidabili della macchina piegatubi per allungamento dei tubi:
- Estrusioni di alluminio (6061-T4, 6063-T4, 7075-T0): Il materiale Macchina piegatubi per allungamento tubi più comune. Lo stato fisico T4 o ricotto (T0) fornisce la duttilità necessaria per la macchina piegatubi per allungamento dei tubi; la parte può essere invecchiata dopo la piegatura per recuperare le proprietà di resistenza T6.
- Profili in acciaio al carbonio e acciaio HSLA: Travi ad H, profilati in acciaio e sezioni cave di qualità fino a S355 vengono regolarmente piegati per applicazioni strutturali. I gradi a resistenza più elevata (S460) richiedono forze di trazione più elevate e una gestione più attenta della duttilità.
- Profili in acciaio inossidabile: Utilizzato in applicazioni architettoniche e di trasformazione alimentare. Il tasso di incrudimento più elevato dell'acciaio inossidabile è effettivamente vantaggioso nella macchina piegatubi per allungamento dei tubi: aumenta la resistenza allo snervamento durante la formatura, migliorando il mantenimento della forma.
- Estrusioni di rame e ottone: Applicato in elementi decorativi architettonici e sbarre elettriche. L'eccellente duttilità consente grandi deformazioni della macchina piegatubi senza fratture.
Principali applicazioni industriali
Strutture ferroviarie e metropolitane ad alta velocità
Gli archi del tetto dei vagoni ferroviari, le estrusioni dei telai dei finestrini e gli elementi strutturali delle pareti laterali sono piegati elasticamente da profili in alluminio o acciaio inossidabile per seguire le curvature precise della carrozzeria del veicolo. Ogni componente deve corrispondere alle sue parti accoppiate con tolleranze dimensionali di ±0,5 mm su una lunghezza dell'arco di 15 metri - ottenibile solo attraverso le caratteristiche minime di ritorno elastico della Tube Stretch Bending Machine.
Estrusioni strutturali automobilistiche
Gli elementi strutturali della carrozzeria bianchi, tra cui le travi delle soglie delle porte, i rinforzi del montante anteriore, i mancorrenti sul tetto e le travi del paraurti, sono piegati mediante allungamento da estrusi di alluminio ad alta resistenza (serie 6xxx o 7xxx) per adattarsi alla curva della carrozzeria del veicolo. Il trattamento di invecchiamento post-flessione ripristina la piena resistenza della tempra T6, fornendo le prestazioni strutturali richieste per la gestione dell'energia in caso di incidente.
Aeroporti e stadi
Le strutture curve in acciaio di grandi dimensioni nei tetti dei terminal aeroportuali, nelle pensiline degli stadi e nei telai dei padiglioni espositivi richiedono la piegatura di profilati cavi in acciaio pesante e travi ad H secondo raggi specifici. Macchina Curvatubi per Tubi di sezioni fino a HEA 300 o RHS 300×150 a raggi di 10–50 metri è una pratica standard per queste applicazioni architettoniche.
Sistemi per facciate continue e facciate
I profili architettonici per facciate continue in alluminio (sezioni a T, sezioni a U ed estrusioni personalizzate) sono piegati per formare elementi curvi della griglia verticale e orizzontale delle facciate degli edifici e dei tetti degli atri. Il controllo preciso del raggio garantisce larghezze uniformi dei giunti delle vetrate su tutta l'altezza della facciata, un requisito estetico fondamentale e di resistenza agli agenti atmosferici.
Domande comuni sulla piegatrice per allungamento dei tubi
Qual è il raggio di curvatura minimo ottenibile con la macchina piegatubi?
Macchina per piegare i tubi è ottimizzato per applicazioni con curvatura delicata e ad ampio raggio (rapporti raggio-altezza sezione tipicamente maggiori di 5:1). Per raggi più stretti in cui l'allungamento della fibra esterna supererebbe il limite di frattura del materiale, è più appropriata la piegatura a tiraggio rotante convenzionale o la piegatura a pressione. Gli estrusi di alluminio possono generalmente raggiungere rapporti R/H (raggio di curvatura rispetto all'altezza della sezione) fino a 3:1–5:1 attraverso la macchina piegatubi per allungamento del tubo; le sezioni in acciaio richiedono R/H superiore a 10:1 nella maggior parte dei casi.
La macchina piegatubi influisce sulle proprietà meccaniche del profilo?
Il pretensionamento e la formatura dell'avvolgimento nella macchina piegatubi per allungamento dei tubi introducono un incrudimento in tutta la sezione trasversale, che tipicamente aumenta la resistenza allo snervamento di 5–15% e riduce leggermente la duttilità. Per le leghe di alluminio con stato T4, la parte può essere invecchiata artificialmente dopo la piegatura per ottenere proprietà meccaniche T6. Per l'acciaio, l'incrudimento è generalmente vantaggioso o trascurabile per le applicazioni strutturali.
I profili non simmetrici come le travi ad H e le travi a I possono essere piegati senza torsione?
Sì, a condizione che il profilo sia piegato attorno al suo asse forte (piegando il nastro) e che i mandrini a ganascia afferrino il profilo simmetricamente per evitare carichi eccentrici. I dispositivi di guida antitorsione montati vicino alla zona di contatto della matrice vengono spesso utilizzati per profili asimmetrici o complessi. Le moderne macchine piegatubi per allungamento dei tubi includono la compensazione idraulica della coppia di bloccaggio che contrasta attivamente qualsiasi tendenza del profilo a ruotare durante la piegatura.
Come viene progettata la matrice di formatura per un'applicazione su una macchina per la piegatura di tubi?
La matrice di formatura (detta anche forma di piegatura o blocco di stiramento) viene lavorata in base al raggio di piegatura desiderato, con la faccia della matrice profilata per adattarsi alla sezione trasversale del pezzo. Per gli archi circolari semplici, la matrice è un segmento di cilindro. Per le curve composte o gli archi non circolari, il profilo della matrice può essere lavorato a CNC per corrispondere a una nuvola di punti o a una curva spline del progetto architettonico. I materiali delle matrici sono generalmente ghisa, lega di alluminio o legno duro (per prototipi di breve durata) e sono generalmente realizzati su misura per ciascuna combinazione di profilo e raggio.
