Come calcolare la fattibilità della curvatura di un tubo

disegno tecnico formule di curvatura

Come calcolare la fattibilità della curvatura di un tubo

Il raggio medio di curvatura del tubo – corrispondente al  suo asse medio, ossia la linea immaginaria che attraversa il centro del tubo – è un elemento fondamentale dello studio di fattibilità della curvatura di tubi, tubolari e profili metallici.

In questo articolo, conosceremo e approfondiremo gli studi e le formule per determinare la fattibilità della curvatura di un tubo sulla base del raggio di curvatura, dello spessore del tubo e del fattore K.

FORMULE TEORICHE DI FATTIBILITA’ DI CURVATURA DEL TUBO

Se dobbiamo curvare un tubo con la tecnica della deformazione “a freddo”, dobbiamo prima di tutto capire se la curvatura del tubo è fattibile. Per determinare la fattibilità della curvatura esistono delle formule teoriche il cui risultato è il fattore K*.

*il fattore K viene usato anche per determinare la fattibilità della calandratura del tubo

L’IMPORTANZA DEL FATTORE K

Il coefficiente K viene considerato sulla base di intervalli di valore e serve a determinare se:

  • è possibile curvare un tubo tondo, quadrato o rettangolare (fattibilità della curvatura)
  • il grado di difficoltà della piegatura.

STUDIO DI FATTIBILITÀ DELLA CURVATURA DEL TUBO TONDO IN ACCIAIO

Serie di tubi in acciaio tondi curvati

Per verificare la fattibilità della piegatura di tubi tondi in acciaio, si considera il rapporto tra raggio medio di curvatura, diametro e spessore del tubo interessato.

La formula è la seguente:

  • Rm = raggio medio di curvatura
  • Sp = spessore nominale del tubo
  • Ø = diametro del tubo
formula di calcolo della fattibilità della curvatura del tubo tondo in acciaio

l risultato di questa formula è il valore del fattore K.

Il grado di difficoltà della curvatura del tubo è inversamente proporzionale al suo valore: aumenta quando il fattore K è basso, mentre diminuisce quando è alto.

  • K > 0,30 – la curvatura del tubo è più “facile” e non vi è la necessità di impiegare delle attrezzature di supporto specifiche, prodotte “ad hoc”.
  • 0,3 > K > 0,1 – Processo di curvatura di difficoltà normale per cui è necessario l’impiego di un solo mandrino interno e fisso.
  • 0,1 > K > 0,08 – Per curvare il tubo servono una contro slitta e un mandrino interno fisso.
  • Se 0,08 > K > 0,05 – La curvatura è fattibile solo con l’impiego di una contro slitta e di un mandrino interno snodato.
  • Se K < 0,05 – La curvatura del tubo non è fattibile. In questo caso occorre eseguire delle prove per valutare se il valore K può essere abbassato e se sia necessario costruire delle attrezzature speciali.

Per verificare la fattibilità della piegatura di tubi tondi in acciaio, si considera il rapporto tra raggio medio di curvatura, diametro e spessore del tubo interessato.

FATTIBILITÀ DELLA CURVATURA DEL TUBOLARE QUADRATO O RETTANGOLARE

La formula di calcolo della fattibilità della curvatura di tubi quadrati o rettangolari in acciaio è leggermente diversa da quella dei tubi rotondi.

La formula è la seguente:

  • Rm = raggio medio di curvatura
  • Sp = spessore nominale del tubo
  • b = 1° lato del tubo (quadro/rettangolare)
  • h = 2° lato del tubo (quadro/rettangolare)
formula di calcolo della fattibilità della curvatura di tubi quadrati o rettangolari in acciaio

Come per i tubi tondi, determiniamo la fattibilità e la difficoltà della curvatura sulla base di intervalli di valori del fattore K:

  • K > 0,2 – Per curvare il tubo è sufficiente un mandrino fisso.
  • 0,2 > K > 0,15 – Per curvare il tubo serve un mandrino snodato.
  • 0,15 > K > 0,1 – La curvatura è fattibile solo utilizzando un mandrino snodato ed una contro slitta.
  • K < 0,1 – La curvatura non è teoricamente realizzabile ed è necessario eseguire delle prove per abbassare il grado di difficoltà.

IL CALCOLO DEL VALORE K NELLA CURVATURA DEL TUBO IN ACCIAIO INOX ED IN ALLUMINIO

Le formule che abbiamo visto in precedenza servono a determinare la fattibilità della curvatura di tubi in acciaio al carbonio. Per curvare tubi in acciaio inox e in alluminio, che hanno caratteristiche differenti, il valore K è inferiore:

  • Acciaio AISI 304 -> Ridurre K del 20% circa
  • Acciaio AISI 316 -> Ridurre K del 25% circa
  • Alluminio 6060 -> Ridurre K del 35% circa

 

Come si può facilmente dedurre dall’esempio soprastante, la curvatura del tubo in acciaio inox è più difficile rispetto a quella del tubo in lega di acciaio AISI 304, in quanto è meno comprimibile rispetto a quest’ultimo. Ciò comporta che il tubo curvato in acciaio inox spesso presenta delle “grinze” nella parte interna della curva. Il fattore K dell’acciaio inox (AISI 316) infatti è più piccolo di quello dell’acciaio AISI 304. La curvatura del tubo in alluminio è ancora più complessa, in quanto ha una scarsa capacità di allungamento. Per questo il fattore K si riduce approssimativamente del 35%.

Scopri le differenze tra la curvatura di tubi, tubolari e profili metallici

PROFILI METALLICI: COME CALCOLARE LA FATTIBILITÀ DELLA CURVATURA?

I profili metallici non hanno una forma standard. Per questo motivo non esiste una formula precisa che permetta di calcolare il raggio medio di curvatura ideale sulla base del fattore K. Per determinare in anticipo il raggio medio ideale di curvatura di un profilo metallico con una particolare forma geometrica serve una grande esperienza nella curvatura e calandratura dei tubi.

ALLUNGAMENTO DELLA LUNGHEZZA DEL TUBO: COS’È E PERCHÉ È IMPORTANTE

Un altro importante fattore da tenere in considerazione nelle lavorazioni di curvatura e calandratura dei tubi è l’allungamento del tubo, che è strettamente legato alla lunghezza della curva del tubo. Per conoscere la lunghezza complessiva del tubo curvato, comprensivo delle parti dritte, è infatti necessario calcolare esattamente la lunghezza della curva.

La formula per calcolare la lunghezza di una curva è la seguente:

  • Ø = diametro tubo
  • π = Pi greco
  • α = angolo di curvatura

Durante la piegatura il tubo però subisce un allungamento che può:

  • causare lo stiramento fino alla rottura del tubo
  • compromettere la precisione della curva del tubo

 

Per calcolare la lunghezza esatta della curva, occorre perciò dividere il risultato della formula soprastante per un altro coefficiente – detto coefficiente di allungamento.

Il suo valore varia in base al diametro del tubo, al suo spessore, al raggio medio di curvatura e alla lega metallica.

Per esempio un tubo in acciaio Ø30×2 mm avrà un coefficiente, a parità di raggio, differente da un tubo in alluminio Ø30×2 mm.

Il valore della lunghezza della curva del tubo è importante anche determinare il punto preciso in cui effettuare il taglio laser e la lunghezza del taglio. Una valutazione errata della posizione del taglio laser comporta che il tubo curvato sarà più lungo (o più corto) del dovuto. Se il tubo fosse più lungo e non potesse essere rifilato, l’errata valutazione del taglio laser avrebbe compromesso irrimediabilmente l’intero processo di lavorazione del tubo.

Taglio di un tubolare metallico

COLATA DI FUSIONE

Se un tubo metallico è stato prodotto con colate di fusione differenti il calcolo del coefficiente di allungamento del tubo è molto più difficile: questo può creare dei problemi durante la curvatura del tubo. Questo problema viene riscontrato soprattutto quando il tubo metallico viene fornito direttamente dal cliente, il quale spesso, non ha l’esperienza necessaria per verificare la qualità della lega metallica del tubo.

Per garantire una buona qualità della lavorazione del tubo ed una maggiore velocità del processo di produzione, è necessario che il tubo metallico sia stato prodotto con una singola fusione. Per questo noi ci sinceriamo sempre che i tubi siano stati prodotti da un’unica colata di fusione.

CONCLUSIONI

Come abbiamo visto, il fattore K è essenziale per determinare la fattibilità della curvatura di un tubo. Per calcolarne il valore è necessario conoscere il raggio di curvatura del tubo.

Non dimentichiamo però che si tratta pur sempre di un valore teorico. Nella deformazione a freddo del tubo, infatti, intervengono molte altre variabili che possono determinare la buona riuscita della curvatura.

I software 3D a bordo delle moderne macchine curvatubi CNC sono un ausilio fondamentale per determinare la buona riuscita della lavorazione. Come lo sono l’esperienza e la competenza degli operatori in officina e dell’ufficio tecnico di Tecnocurve.

Come calcolare la fattibilità della curvatura di un tubo ultima modifica: 2020-09-01T08:26:52+00:00 da Tecnocurve