Cómo doblar tubos de acero al carbono?

Los tubos de acero al carbono se utilizan ampliamente en diversos campos debido a sus excelentes propiedades mecánicas, pero en ocasiones es necesario doblarlos para cumplir con requisitos específicos. Doblar tubos de acero al carbono es un proceso muy común, pero dominarlo requiere los métodos y técnicas correctos. El acero al carbono (especialmente el acero bajo en carbono) posee una excelente plasticidad, lo que lo hace ideal para el doblado. A continuación, se presenta una introducción detallada a los métodos de doblado de tubos de acero al carbono, sus aplicaciones, técnicas y precauciones:

Principios y precauciones fundamentales:

Antes de comenzar a doblar, es importante comprender estos puntos clave:

1. Prevención de arrugas: Al doblar, la cara interior del tubo se comprime, lo que lo hace propenso a arrugarse o colapsar.
2. Prevención de la ovalidad: El doblado puede hacer que la sección transversal circular del tubo se vuelva ovalada (aplanada), lo que puede afectar el flujo de fluidos y la resistencia estructural.
3. Prevención de grietas/fracturas: La cara exterior se estira. Un estiramiento excesivo o una ductilidad deficiente pueden provocar grietas.
4. Recuperación elástica: Tras doblar una tubería de acero, al liberar la presión, esta rebotará ligeramente. Los operadores experimentados la sobredoblarán ligeramente para compensar esta recuperación elástica.

Solución: Elija el método de doblado correcto y utilice las herramientas adecuadas para sujetar la pared de la tubería según los requisitos de calidad, el diámetro y el espesor de la misma.

Métodos de doblado de tuberías de acero al carbono:

1. Doblado en caliente
El doblado en caliente calienta la tubería de acero al carbono para ablandarla antes de doblarla. Este método es adecuado para tuberías de acero al carbono de mayor diámetro y produce curvas más suaves. Al doblar en caliente, es importante controlar cuidadosamente la temperatura de calentamiento (aproximadamente 900-950 °C) y el tiempo de calentamiento para evitar daños por sobrecalentamiento. Mantenga una velocidad de doblado constante durante el proceso para garantizar curvas de alta calidad.

Situaciones aplicables:
Tubos de gran diámetro (DN200 o superior).
Espesor de pared muy grueso.
Radio de curvatura muy pequeño. Cuando no se dispone de equipos de doblado de tuberías a gran escala.

Método de calentamiento: El calentamiento por inducción de frecuencia media se utiliza comúnmente para el doblado de tuberías, lo que proporciona un calentamiento rápido y uniforme. También se puede utilizar el calentamiento por llama.
Ventajas: Requiere poca fuerza de doblado, puede doblar paredes muy gruesas y es menos susceptible al endurecimiento por deformación en frío.
Desventajas: Puede formarse costra superficial, lo que afecta la apariencia y la precisión dimensional; requiere un tratamiento posterior; es más complejo y presenta riesgos de seguridad.

2. Doblado en frío
El doblado en frío es un método para doblar tuberías de acero al carbono a temperatura ambiente y es adecuado para la mayoría de las aplicaciones comunes. Este método generalmente es adecuado para tuberías de acero al carbono de menor diámetro y no requiere equipo de calentamiento, lo que facilita su operación. Sin embargo, el doblado en frío puede provocar fácilmente la concentración de tensiones en la curva, lo que afecta el rendimiento de la tubería. Por lo tanto, al utilizar el doblado en frío, es importante seleccionar un radio y un ángulo de curvatura adecuados para minimizar los efectos de la concentración de tensiones.

Los métodos comunes de doblado en frío incluyen el doblado manual, el doblado con rodillos, el doblado con prensa y el doblado de bobinas, siendo el doblado con bobinas el más utilizado.

a. Doblado manual: Adecuado para diámetros pequeños (DN15 e inferiores).
Herramienta: Dobladora de tubos manual.
Características: Es muy económico y práctico. Sin embargo, requiere mucha mano de obra, presenta poca precisión y es propenso a aplanarse y arrugarse.

b. Doblado con rodillos: Adecuado para diámetros grandes y curvas de radio amplio.
Herramienta: Dobladora de rodillos de tres ruedas.
Características: Puede doblar arcos de radio amplio; no requiere matriz. No permite doblar codos de radio pequeño, lo que resulta en una baja eficiencia.

c. Doblado con prensa: Adecuado para una amplia gama de diámetros.
Herramienta: Dobladora de tubos hidráulica, matriz de prensa.
Características: Es sencillo y rápido. Sin embargo, puede causar fácilmente deformaciones transversales graves (a menos que se utilice un mandril).

d. Doblado Circular (Uso más Común): Adecuado para diámetros pequeños y medianos (DN15-DN150).
Herramientas: Dobladora de tubos, matriz de doblado, bloque de sujeción, placa antiarrugas, mandril.
Características: Alta precisión, buena calidad y alta eficiencia, pero el costo del equipo es elevado y requiere reemplazo de la matriz.

El doblado circular es el método de doblado más popular en las dobladoras de tubos modernas. El tubo se fija con una matriz de doblado, se sujeta con un bloque de sujeción y luego gira alrededor de la matriz para doblarlo.

1) Mandril: Es la clave para producir codos de alta calidad. Un mandril con extremo esférico se extiende dentro de la curva del tubo, sujetando la pared del tubo desde el interior y previniendo eficazmente las arrugas y la deformación transversal.
2) Matriz Limpiadora: Fijada a la matriz de doblado, previene las arrugas en el exterior del tubo debido al adelgazamiento causado por el estiramiento.

Cómo doblar un tubo sin una dobladora de tubos?

Independientemente del método utilizado, el objetivo es evitar el colapso o la formación de arrugas en la curva de la tubería. La clave es rellenar la curva con material de soporte o aumentar la plasticidad del material mediante calor.

1. Método de llenado
Este es el método tradicional más eficaz y comúnmente utilizado. Se puede rellenar la tubería de acero con arena fina y seca para formar un "molde interno" sólido que soporta la pared de la tubería desde el interior y resiste la fuerza de aplastamiento durante la flexión.

2. Método de Calentamiento
Cuando el acero al carbono se calienta a un color rojo cereza (aproximadamente 700-950 °C), se ablanda y su plasticidad mejora considerablemente, lo que permite doblarlo con mínima fuerza y reduce significativamente la recuperación elástica y el agrietamiento causados por el endurecimiento por deformación en frío. Fuente de Calor: Un soplete de propano suele ser suficiente; para tuberías de mayor diámetro, puede ser necesario un soplete de oxiacetileno.

Nota: Los métodos anteriores son para aplicaciones generales, no estructurales y sin presión (como muebles, barandillas, instalaciones artísticas y tuberías de agua a baja presión). Nunca utilice estos métodos para tuberías a presión, tuberías de gas ni ninguna aplicación crítica para la seguridad.

Consejos y Puntos Clave para el Doblado de Tuberías de Acero:

1. Selección del Método de Doblado Adecuado: Seleccione el método de doblado adecuado en función de factores como el diámetro, el espesor de pared, el radio de curvatura y el ángulo requeridos para la tubería de acero al carbono.
2. Control de la velocidad de doblado: Ya sea en caliente o en frío, se requiere una velocidad de doblado estable para garantizar la calidad del doblado.
3. Reducción de la concentración de tensiones: Durante el proceso de doblado, minimice la concentración de tensiones en la curva del tubo de acero al carbono para evitar afectar negativamente su rendimiento.
4. Inspección de la calidad del doblado: Una vez completado el doblado, inspeccione el tubo de acero al carbono para asegurarse de que no presente defectos como grietas ni deformaciones.
5. Reformado: Si la ovalidad no es grave, golpéelo suavemente con un martillo de goma para corregirla. 

6. Protección contra la corrosión: Vuelva a aplicar pintura antioxidante, ya que el calentamiento dañará la capa galvanizada original o el acabado de la pintura.

Al dominar los métodos y técnicas de doblado de tubos de acero al carbono mencionados, podemos cumplir mejor con los requisitos de forma de los tubos de acero al carbono en aplicaciones reales, garantizando al mismo tiempo que su rendimiento no se vea afectado.

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