A máquina formadora de extremidades multiestações completa seu ciclo para formar uma solda fechada na extremidade do tubo de cobre.
Imagine um fluxo de valor onde os tubos são cortados e dobrados.Em outra área da planta, os anéis e demais peças usinadas são usinados e depois enviados para serem montados para soldagem ou outro encaixe nas extremidades dos tubos.Agora imagine o mesmo fluxo de valor, desta vez finalizado.Nesse caso, moldar as extremidades não apenas aumenta ou diminui o diâmetro da extremidade do tubo, mas também cria uma variedade de outros formatos, desde ranhuras complexas até espirais que reproduzem os anéis que foram previamente soldados no lugar.
No campo da produção de tubos, a tecnologia de formação de extremidades desenvolveu-se gradualmente e as tecnologias de produção introduziram dois níveis de automação no processo.Em primeiro lugar, as operações podem combinar diversas etapas de conformação final de precisão dentro da mesma área de trabalho – na verdade, uma instalação finalizada.Em segundo lugar, esta complexa formação de extremidades foi integrada com outros processos de fabricação de tubos, como corte e dobra.
A maioria das aplicações associadas a este tipo de conformação automatizada de extremidades está na fabricação de tubos de precisão (geralmente cobre, alumínio ou aço inoxidável) em indústrias como automotiva e HVAC.Aqui, a moldagem das extremidades elimina conexões mecânicas projetadas para fornecer conexões estanques para fluxo de ar ou fluido.Este tubo normalmente tem um diâmetro externo de 1,5 polegadas ou menos.
Algumas das células automatizadas mais avançadas começam com tubos de pequeno diâmetro fornecidos em bobinas.Ele primeiro passa por uma endireitadeira e depois é cortado no comprimento certo.O robô ou dispositivo mecânico transporta então a peça para moldagem e dobra final.A ordem de aparecimento depende dos requisitos da aplicação, incluindo a distância entre a dobra e a própria forma final.Às vezes, um robô pode mover uma única peça de trabalho da extremidade à dobra e de volta à forma final se a aplicação exigir um tubo formado nas extremidades em ambas as extremidades.
O número de etapas de produção, que podem incluir alguns sistemas de formação de extremidades de tubos de alta qualidade, torna este tipo de célula mais produtivo.Em alguns sistemas, o tubo passa por oito estações formadoras de extremidades.O projeto de tal planta começa com a compreensão do que pode ser alcançado com a moldagem final moderna.
Existem vários tipos de ferramentas de conformação de extremidades de precisão.Punções Punções são “ferramentas duras” que formam a extremidade de um tubo, que reduzem ou expandem a extremidade do tubo até o diâmetro desejado.As ferramentas rotativas chanfram ou projetam-se do tubo para garantir uma superfície livre de rebarbas e um acabamento consistente.Outras ferramentas rotativas realizam o processo de laminação para criar ranhuras, entalhes e outras geometrias (ver Figura 1).
A sequência de modelagem da extremidade pode começar com o chanfro, que fornece uma superfície limpa e um comprimento de saliência consistente entre a braçadeira e a extremidade do tubo.A matriz de puncionamento realiza então o processo de crimpagem (ver Figura 2) expandindo e contraindo o tubo, fazendo com que o excesso de material forme um anel em torno do diâmetro externo (DE).Dependendo da geometria, outros punções de estampagem podem inserir rebarbas ao longo do diâmetro externo do tubo (isso ajuda a fixar a mangueira ao tubo).A ferramenta rotativa pode cortar parte do diâmetro externo e depois a ferramenta que corta a rosca na superfície.
A sequência exata de ferramentas e procedimentos utilizados depende da aplicação.Com oito estações na área de trabalho de um formador final, a sequência pode ser bastante extensa.Por exemplo, uma série de golpes forma gradualmente uma crista na extremidade do tubo, um golpe expande a extremidade do tubo e, em seguida, mais dois golpes comprimem a extremidade para formar uma saliência.Realizar a operação em três estágios em muitos casos permite obter cordões de maior qualidade, e o sistema de conformação de extremidades multiposições torna possível esta operação sequencial.
O programa de modelagem final sequencia as operações para obter precisão e repetibilidade ideais.Os mais recentes formadores de extremidade totalmente elétricos podem controlar com precisão a posição de suas matrizes.Mas, além do chanframento e do rosqueamento, a maioria das etapas de usinagem de face são conformadas.A forma como as formas metálicas dependem do tipo e qualidade do material.
Considere o processo de perolização novamente (veja a Figura 3).Assim como uma aresta fechada em chapa metálica, uma aresta fechada não apresenta lacunas ao formar as extremidades.Isso permite que o punção molde as contas no local exato.Na verdade, o punção “perfura” uma conta de um determinado formato.Que tal um cordão aberto que se assemelha a uma borda de chapa metálica exposta?A lacuna no meio do cordão pode criar alguns problemas de reprodutibilidade em algumas aplicações – pelo menos se tiver o mesmo formato do cordão fechado.Os punções podem formar cordões abertos, mas como não há nada para apoiar o cordão a partir do diâmetro interno (ID) do tubo, um cordão pode ter uma geometria ligeiramente diferente do próximo, esta diferença na tolerância pode ou não ser aceitável.
Na maioria dos casos, os quadros finais de múltiplas estações podem adotar uma abordagem diferente.O punção primeiro expande o diâmetro interno do tubo, criando uma peça em forma de onda no material.Uma ferramenta formadora de extremidade de três rolos projetada com o formato de cordão negativo desejado é então fixada ao redor do diâmetro externo do tubo e o cordão é enrolado.
Os formadores de extremidade de precisão podem criar uma variedade de formatos, inclusive assimétricos.Contudo, a moldagem final tem suas limitações, a maioria das quais está relacionada à moldagem do material.Os materiais só podem suportar uma certa percentagem de deformação.
O tratamento térmico da superfície do punção depende do tipo de material com que é feita a estrutura.Seu projeto e tratamento superficial levam em consideração os diversos graus de atrito e outros parâmetros de conformação final que dependem do material.Os punções projetados para processar extremidades de tubos de aço inoxidável têm características diferentes dos punções projetados para processar extremidades de tubos de alumínio.
Diferentes materiais também requerem diferentes tipos de lubrificante.Para materiais mais duros, como aço inoxidável, pode ser usado um óleo mineral mais espesso e, para alumínio ou cobre, pode ser usado um óleo não tóxico.Os métodos de lubrificação também variam.Os processos de corte rotativo e laminação normalmente usam névoa de óleo, enquanto a estampagem pode usar lubrificantes a jato ou névoa de óleo.Em alguns punções, o óleo flui diretamente do punção para o diâmetro interno do tubo.
Os formadores de extremidade multiposições têm diferentes níveis de força de perfuração e fixação.Ceteris paribus, o aço inoxidável mais forte exigirá mais força de fixação e punção do que o alumínio macio.
Olhando de perto a formação da extremidade do tubo, você pode ver como a máquina avança o tubo antes que as braçadeiras o segurem no lugar.Manter um balanço constante, ou seja, o comprimento do metal que se estende além do acessório, é fundamental.Para tubos retos que podem ser movidos até determinados batentes, a manutenção dessa saliência não é difícil.
A situação muda quando se depara com um tubo pré-curvado (ver Fig. 4).O processo de dobra pode alongar ligeiramente o tubo, o que adiciona outra variável dimensional.Nessas configurações, as ferramentas de corte orbital e de faceamento cortam e limpam a extremidade do tubo para garantir que esteja exatamente onde deveria estar, conforme programado.
Surge a pergunta: por que, após dobrar, obtém-se um tubo?Tem a ver com ferramentas e empregos.Em muitos casos, o modelo final é colocado tão próximo da própria dobra que não há mais seções retas para a ferramenta dobradeira pegar durante o ciclo de dobra.Nestes casos é muito mais fácil dobrar o tubo e passá-lo até a conformação final, onde é preso em pinças correspondentes ao raio de curvatura.A partir daí, o modelador final corta o excesso de material e, em seguida, cria a geometria da forma final desejada (novamente, muito próximo da dobra no final).
Em outros casos, moldar a extremidade antes da dobra pode complicar o processo de trefilação rotativa, especialmente se o formato da extremidade interferir na ferramenta de dobra.Por exemplo, prender um tubo para uma curva pode distorcer o formato final feito anteriormente.Criar configurações de dobra que não danifiquem a geometria da forma final acaba sendo mais problemático do que vale a pena.Nestes casos, é mais fácil e barato remodelar o tubo depois de dobrado.
As células formadoras de extremidades podem incluir muitos outros processos de fabricação de tubos (ver Figura 5).Alguns sistemas utilizam tanto a dobra quanto a conformação final, o que é uma combinação comum, dada a proximidade entre os dois processos.Algumas operações começam formando a extremidade de um tubo reto, depois prosseguem para a dobra com um puxão rotativo para formar raios e depois retornam à máquina formadora de extremidade para usinar a outra extremidade do tubo.
Arroz.2. Esses rolos finais são feitos em uma biseladora multiestação, onde um punção expande o diâmetro interno e outro comprime o material para formar um cordão.
Neste caso, a sequência controla a variável do processo.Por exemplo, uma vez que a segunda operação de conformação de extremidades ocorre após a dobra, as operações de corte de trilhos e aparagem de extremidades na máquina de conformação de extremidades proporcionam um balanço constante e melhor qualidade de formato de extremidade.Quanto mais homogêneo for o material, mais reprodutível será o processo de moldagem final.
Independentemente da combinação de processos usados em uma célula automatizada – seja dobrando e moldando as extremidades ou uma configuração que começa com a torção do tubo – a forma como o tubo passa pelos vários estágios depende dos requisitos da aplicação.Em alguns sistemas, o tubo é alimentado diretamente do rolo através do sistema de alinhamento até as garras da curvadora rotativa.Essas braçadeiras seguram o tubo enquanto o sistema de formação de extremidade é colocado em posição.Assim que o sistema de conformação de extremidades completa seu ciclo, a dobradeira rotativa é iniciada.Após a dobra, a ferramenta corta a peça acabada.O sistema pode ser projetado para trabalhar com diferentes diâmetros, utilizando matrizes especiais de puncionamento na formadora de topo e ferramentas empilhadas nas dobradeiras rotativas esquerda e direita.
Entretanto, se a aplicação de dobra exigir o uso de um pino esférico no diâmetro interno do tubo, a configuração não funcionará porque o tubo alimentado no processo de dobra vem diretamente do carretel.Este arranjo também não é adequado para tubos onde é necessário um formato em ambas as extremidades.
Nestes casos, um dispositivo que envolva alguma combinação de transmissão mecânica e robótica pode ser suficiente.Por exemplo, um tubo pode ser desenrolado, achatado, cortado e, em seguida, o robô colocará a peça cortada em uma dobradeira rotativa, onde mandris esféricos podem ser inseridos para evitar a deformação da parede do tubo durante a dobra.A partir daí, o robô pode mover o tubo dobrado para o modelador final.É claro que a ordem das operações pode mudar dependendo dos requisitos do trabalho.
Tais sistemas podem ser usados para produção em grande volume ou processamento em pequena escala, por exemplo, 5 partes de um formato, 10 partes de outro formato e 200 partes de outro formato.O design da máquina também pode variar dependendo da sequência de operações, especialmente quando se trata de posicionar acessórios e fornecer as folgas necessárias para diversas peças de trabalho (ver Fig. 6).Por exemplo, os clipes de montagem no perfil final que aceita o cotovelo devem ter folga suficiente para manter o cotovelo no lugar o tempo todo.
A ordem correta permite operações paralelas.Por exemplo, um robô pode colocar um tubo em um formador de extremidade e, então, quando o formador de extremidade estiver em ciclo, o robô pode alimentar outro tubo em um dobrador rotativo.
Para sistemas recém-instalados, os programadores instalarão modelos de portfólio de trabalho.Para moldagem final, isso pode incluir detalhes como a taxa de avanço do curso do punção, o centro entre o punção e o nip ou o número de rotações para a operação de laminação.Entretanto, uma vez implementados esses modelos, a programação é rápida e fácil, com o programador ajustando a sequência e definindo inicialmente os parâmetros para se adequar à aplicação atual.
Tais sistemas também são configurados para se conectarem em um ambiente de Indústria 4.0 com ferramentas de manutenção preditiva que medem a temperatura do motor e outros dados, bem como monitoramento de equipamentos (por exemplo, o número de peças produzidas em um determinado período).
No horizonte, a fundição final só se tornará mais flexível.Novamente, o processo é limitado em termos de tensão percentual.No entanto, nada impede que os engenheiros criativos desenvolvam dispositivos exclusivos para moldagem de extremidades.Em algumas operações, uma matriz de perfuração é inserida no diâmetro interno do tubo e força o tubo a se expandir em cavidades dentro da própria braçadeira.Algumas ferramentas criam formas finais que se expandem 45 graus, resultando em uma forma assimétrica.
A base para tudo isso são as capacidades do modelador final de múltiplas posições.Quando as operações podem ser realizadas “em uma única etapa”, existem várias possibilidades de formação final.
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Horário da postagem: 08 de janeiro de 2023