El diseño de piezas con tubos curvados cuadrados o redondos tiene un papel fundamental en la optimización de los precios de producción de la operación de curvado.Jean-Charles Barbier, gerente de la empresa de subcontratación Guillot-Pelletier, comenta lo siguiente:
«Los planos que recibimos no tienen en cuenta las dificultades técnicas del curvado o rolado. Los proyectos se realizan tal y como están diseñados, pero a costa de importantes desarrollos y costes de producción».
A lo largo de este artículo y con la ayuda de Jean-Charles Barbier, Metal-Interface destaca 4 factores que se deben tener en cuenta a la hora de diseñar piezas o ensamblajes con tubos plegados o curvados.
1- Relación entre el diámetro del tubo y el espesor del material: ¡Un aspecto fundamental!
La proporción entre el diámetro del tubo y su espesor tiene un impacto directo sobre el nivel de dificultad del curvado que se va a realizar.
En efecto, durante el curvado de un tubo, ocurre lo siguiente:- la parte exterior de la curvatura (el extradós), al alargarse, se vuelve más fina, lo que acaba provocando la disminución del espesor del material;
- la parte interior de la curvatura (el intradós) forma pliegues, creando una ondulación del material.
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A título indicativo, cuando la relación entre el diámetro del tubo y el espesor del material es:
- inferior a 10: el curvado es muy fácil de realizar, sin utilizar un mandril interior;
- entre 10 y 20: el curvado es sencillo, pero requiere el uso de un mandril interior sencillo para constreñir el material;
- entre 20 y 30: el curvado es técnico y requiere el uso de un mandril interior más elaborado, principalmente para constreñir el material al tiempo que se reducen las ondulaciones (pliegues del material);
- superior a 30: el curvado se vuelve muy complejo y requiere mandriles más elaborados, principalmente con varias articulaciones y un acompañamiento del tubo.
Algunos ejemplos:
- Tubo con un diámetro de 10 mm x 1 mm de espesor: la relación diámetro/espesor es de 10/1 = 1 => curvado muy sencillo.
- Tubo con un diámetro de 25 mm x 1,5 mm de espesor: la relación diámetro/espesor es de 25/1,5 es decir, 16,66 => es un curvado bastante sencillo.
- Tubo con un diámetro de 40 mm x 1 mm de espesor: la relación diámetro/espesor es de 40/1 = 40 => curvado muy técnico.
2- ¿Cómo determinar el diámetro del tubo en función del radio de curvatura? Diferencia entre una curvadora y una roladora
Como preámbulo, es útil distinguir con claridad entre el ángulo y el radio de curvatura:
Copyright Guillot-Pelletier - el radio corresponde a la curva en el interior de la curvatura,
- y el ángulo, a la dimensión en grados entre las dos partes rectas antes y después de la curvatura.
Cuanto más pequeño sea el radio de curvatura, más difícil será controlar el comportamiento del material y se requerirán herramientas específicas. Por lo tanto, los curvadores recomiendan un radio de curvatura igual o superior a 2,5 veces el diámetro para los tubos redondos e igual o superior a 3,5 veces el diámetro para los tubos cuadrados.
Ejemplo:
Para un tubo redondo con un diámetro de 25 mm x 1,5 de espesor, el radio medio recomendado es de 62,5 mm (25 x 2,5). Si el radio es más pequeño, el curvado será más técnico y podría requerir el uso de herramientas complementarias, como un dado alisador o un mandril articulado.
Copyright Guillot-Pelletier Se puede curvar con radios muy cortos. Por ejemplo, un radio de 25 mm en un tubo de diámetro 25. En este caso, la herramienta es más cara y el material utilizado debe tener un alargamiento suficiente.
Cuanto más grande sea el radio, más fácil será el curvado. El límite está en las dimensiones de la herramienta. Efectivamente, el radio de curvado se define por la herramienta. Para realizar un curvado con un radio de 240 mm, la matriz de curvado mide 480 mm.
Cuando el radio es muy grande (como, por ejemplo, 400 mm para un diámetro de 25 mm), el curvado difícilmente es viable debido al tamaño de la herramienta que implica un radio grande y al espacio disponible en la curvadora. En este caso, la solución es el uso de una roladora.
Diferencia entre una curvadora y una roladora
Copyright Guillot-Pelletier - Roladora (a la derecha) y curvadora (a la izquierda) En una curvadora, el tubo se envuelve alrededor de un formador que realiza el conformado de la pieza.
En una roladora, el tubo pasa por tres rodillos que son los que dan la forma deseada.
Jean-Charles Barbier añade lo siguiente: «Algunas máquinas pueden realizar en el mismo equipo y al mismo tiempo el curvado y el rolado».3- Soluciones para gestionar la problemática de la parte recta en los curvados
La parte recta de un tubo es la zona que no va a curvarse y que permite sostener el tubo durante la etapa del curvado. Lo ideal es una parte recta igual a dos veces el diámetro para un tubo redondo y a tres veces el diámetro para un tubo cuadrado, antes y después de la curvatura.
Si el tubo tiene varias curvaturas, será necesaria una parte recta entre ellas.
Si la parte recta no es suficiente, es necesario confeccionar herramientas específicas para sostener el tubo, lo que supone un coste adicional.
4- Las herramientas y las formas de curvado: un breve resumen
Jean-Charles Barbier comenta que «muchas veces los clientes piensan que el radio se programa en el control numérico de la curvadora. Sin embargo, es la herramienta instalada en la máquina la que determina el radio de curvado».
Una herramienta de curvado se define por el diámetro del tubo y el radio de la curvatura. Con un poco de flexibilidad en el radio de curvatura, el uso de una herramienta ya existente permite al subcontratista evitar invertir en la fabricación de una nueva herramienta, lo que repercutiría en el precio de venta.
Este un ejemplo de modificaciones menores con un gran impacto en el tiempo de ciclo (y por tanto en el precio) y en el presupuesto para herramientas:
Copyright Guillot-Pelletier El dibujo de la izquierda corresponde a la solicitud del cliente. Vemos dos radios de curvado y una parte recta entre dos curvaturas de 30 mm. Para realizar esta pieza hay que crear una herramienta con un radio medio de 55 mm, otra con uno de 70 mm y una tercera para realizar la última curvatura abarcando la anterior, ya que la parte recta es demasiado corta (curvatura en la curvatura).
El dibujo de la derecha corresponde a la alternativa propuesta. Una diferencia mínima (en rojo), pero utilizamos una herramienta que ya existe para las tres curvaturas.
Estimación del coste de producción de la pieza:- pieza sin modificar el diseño inicial: 5000 € para la creación de las herramientas y un tiempo de ciclo por pieza de 45 segundos;
- pieza tras ligera modificación del diseño inicial: 0 € de herramienta, tiempo de ciclo de 20 segundos.
En resumen
Al tener en cuenta las limitaciones técnicas de las operaciones de curvado y rolado desde la fase del diseño, se optimiza la fabricación de los tubos curvados o rolados, principalmente gracias a un proceso más rápido de ejecutar. Y con la ventaja de que los plazos se reducen y los costes de fabricación son menores. Por consiguiente, el asesoramiento del subcontratista es toda una ventaja para un diseño óptimo adaptado a los curvados de los tubos redondos o cuadrados.
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