Proceso de doblado y conformado de tubos de acero sin costura

Cuáles son los procesos de doblado y conformado para tubos de acero sin costura?

Los tubos de acero sin costura (SMLS) se utilizan ampliamente en diversos campos, y sus procesos de doblado y conformado son cruciales para satisfacer diversas necesidades de ingeniería. El doblado y conformado de tubos de acero sin costura es un proceso clave en la prefabricación de tubos y la fabricación de estructuras. La elección del proceso depende principalmente de las especificaciones del tubo (diámetro, espesor de pared), el material, los requisitos de radio de curvatura, el volumen de producción y la precisión de calidad.

Los procesos de doblado para tubos de acero sin costura se dividen principalmente en dos categorías: doblado en frío y doblado en caliente.

1. Proceso de doblado en frío

El doblado en frío consiste en doblar tubos de acero sin costura a temperatura ambiente, adecuado para la mayoría de los tubos sin costura de acero al carbono y de baja aleación. Este proceso ofrece numerosas ventajas. En primer lugar, permite mantener mejor la calidad de la superficie del tubo de acero sin costura, ya que no se ve afectado por las altas temperaturas y no aparecen defectos como la incrustación de óxido en la superficie del tubo de acero. En segundo lugar, el proceso de doblado en frío permite controlar con precisión el ángulo y el radio de curvatura, cumpliendo con los requisitos de ingeniería de alta precisión.

Los métodos comunes de doblado en frío incluyen los siguientes:

- Doblado por rodillos: El doblado por rodillos utiliza tres o más rodillos que forman una matriz de doblado continua para doblar el tubo de acero sin costura. Dos de los rodillos son rodillos activos y uno, rodillo pasivo. El tubo de acero avanza gracias a la rotación de los rodillos activos, mientras que el rodillo pasivo aplica presión para doblarlo. Este método es adecuado para tubos de acero sin costura con radios de curvatura amplios (como arcos estructurales y bobinas) y permite lograr un doblado continuo o progresivo con alta eficiencia de producción.

- Doblado por prensa: El doblado por prensa utiliza una prensa (hidráulica o mecánica) y una matriz para doblar tubos de acero sin costura. El tubo de acero se coloca en la matriz y la prensa aplica presión, lo que provoca que el tubo se doble bajo la acción de la matriz. El doblado con prensa permite lograr diversas formas de curvatura, como en U y en V, pero solo permite doblar un ángulo a la vez, lo que resulta en una eficiencia de producción relativamente baja. El prensado con matriz es adecuado para la producción en lotes pequeños de curvaturas individuales, pliegues o curvaturas complejas con secciones rectas, como componentes estructurales, marcos de muebles y vigas anticolisión para automóviles.

- Doblado circunferencial (el más común): El tubo de acero se sujeta a la matriz de doblado y gira con ella. Un bloque de presión (matriz móvil) presiona el tubo de acero firmemente en la ranura de la matriz, y una matriz guía controla la dirección de alimentación. Este es el proceso más común en las máquinas dobladoras de tubos. Ofrece una gran flexibilidad de doblado, adaptándose a diferentes radios cambiando la matriz. Al utilizarse con un mandril, previene eficazmente la formación de arrugas en el interior de tubos de paredes delgadas y el aplanamiento de la sección transversal.

El doblado se puede dividir en:
Doblado de tubos manual/hidráulico: Equipos antiguos o sencillos.
Doblado de tubos CNC: La técnica más común en la actualidad, que utiliza un sistema CNC para controlar con precisión el ángulo de doblado, la rotación planar (POB) y el avance (DOE), lo que permite el conformado preciso de accesorios de tubería complejos con múltiples curvas.

2. Proceso de conformado por doblado en caliente

El doblado en caliente es un proceso que consiste en doblar tubos de acero sin costura tras calentarlos a una temperatura determinada (normalmente entre 850 y 950 °C). El objetivo del calentamiento es reducir la dureza del tubo de acero, aumentar su plasticidad y facilitar su doblado. El doblado en caliente es adecuado para tubos de gran diámetro, radio de curvatura pequeño, paredes gruesas o tubos de aleación de alta resistencia.

Los métodos comunes de doblado en caliente incluyen:

- Doblado de tubos por calentamiento por inducción: El doblado de tubos por calentamiento por inducción utiliza un campo magnético inducido generado por una corriente de frecuencia media para calentar localmente el tubo de acero. El tubo de acero se pasa a través de una bobina de inducción. Al pasar corriente a través de la bobina, se genera una corriente inducida en el interior del tubo, calentándolo rápidamente a la temperatura requerida. El tubo calentado se dobla posteriormente mediante un dispositivo mecánico. Este método ofrece un calentamiento rápido, concentrado, un control preciso de la temperatura y el ángulo de doblado, y una alta calidad de doblado. Actualmente, es el proceso estándar para el doblado en caliente de tuberías de gran diámetro y alta presión (como las tuberías principales de vapor en centrales eléctricas y tuberías petroquímicas).

- Doblado por llama: El doblado por llama utiliza una llama para calentar el tubo de acero. Normalmente, se utiliza una llama generada por la combustión de una mezcla de gases como oxígeno y acetileno. Tras alcanzar cierta temperatura, el tubo se dobla manual o mecánicamente. Si bien el equipo de doblado por llama es sencillo y económico, presenta una velocidad de calentamiento lenta, un calentamiento irregular, una calidad de doblado relativamente baja y una baja eficiencia de producción. Se utiliza más comúnmente para mantenimiento in situ, producción de piezas individuales en lotes pequeños o aplicaciones donde los requisitos de alta calidad no son críticos.

3. Otros procesos de doblado y conformado

- Doblado hidráulico: El doblado hidráulico utiliza la presión de un sistema hidráulico para doblar tubos de acero sin costura. El doblado hidráulico utiliza un cilindro hidráulico para empujar una matriz de doblado, lo que provoca que el tubo de acero se doble bajo la acción de esta. El doblado hidráulico se caracteriza por su alta fuerza y precisión, lo que lo hace ideal para doblar tubos de acero sin costura de gran diámetro y paredes gruesas.

- Doblado CNC: El doblado CNC utiliza un sistema de control computarizado para controlar con precisión el proceso de doblado. Al introducir los parámetros de doblado, la computadora controla diversas acciones del equipo de doblado, logrando un doblado automatizado. El doblado CNC mejora la precisión y la eficiencia de la producción, y es adecuado para la producción en lotes de tubos pequeños y medianos, así como para el doblado de formas complejas.

Conclusión: 

El proceso de doblado de tubos de acero sin costura se ha especializado. Los diferentes procesos de doblado y conformado de tubos de acero tienen sus propias ventajas y desventajas. En aplicaciones prácticas de ingeniería, es necesario seleccionar el proceso de doblado adecuado en función de factores como el material, las especificaciones y los requisitos de radio de curvatura de la tubería de acero sin costura para garantizar la calidad del doblado y la eficiencia de la producción. 

Por ejemplo, los procesos de conformado por doblado en frío (especialmente el doblado CNC) se han convertido en la opción preferida para accesorios de tubería pequeños y medianos gracias a su alta eficiencia y precisión. El doblado por calentamiento por inducción es una tecnología clave para resolver el problema del doblado de tuberías de gran diámetro, paredes gruesas y radios pequeños.

Leer más: Personalización de su tubería de acero al carbono sin costura