Por que surgem fissuras quando uma máquina de dobragem de tubos dobra um tubo?
Trincas são um defeito comum e problemático na curvatura de tubos. Assim que aparecem, podem afetar a aparência ou até mesmo levar à falha estrutural. As causas das trincas em tubos curvados diferem das causas observadas na curvatura de chapas metálicas, envolvendo o estado mecânico exclusivo do tubo e detalhes do processo.
Plasticidade insuficiente do material ou espessura de parede excessivamente reduzida
O alongamento, a relação entre resistência de escoamento e espessura da parede do tubo determinam diretamente seu limite de dobramento. Quando o próprio material é muito duro (como aço de alta resistência ou alguns aços inoxidáveis) ou quando a espessura da parede é muito fina em relação ao diâmetro externo, a deformação sob tração das fibras externas excede o limite, provocando fissuras ao longo do lado externo da curvatura.
Raio de dobramento insuficiente
A razão entre o raio do centro de dobramento (R) e o diâmetro externo do tubo (D), R/D, é um indicador fundamental. Se R/D for muito pequeno (geralmente recomenda-se R/D ≥ 3, dependendo do material e do processo), a deformação durante o dobramento concentrar-se-á excessivamente, a taxa de redução da espessura da parede externa excederá o padrão e fissuras serão facilmente desencadeadas.
Falta de mandril ou combinação inadequada entre matriz e mandril
Ao curvar tubos com uma máquina de curvatura de tubos, se um mandril não for utilizado, se o mandril estiver posicionado muito para trás ou se as matrizes (como matrizes de curvatura, matrizes de fixação e matrizes antirrugas) forem inadequadamente combinadas, o lado interno do tubo ficará sem suporte eficaz, o que levará à distorção da seção transversal (achatamento, formação de rugas) e agravará ainda mais a concentração de tensão de tração no lado externo, induzindo fissuras.
Posicionamento inadequado da solda
Para tubos soldados, se a solda estiver localizada na zona de tração no lado externo de uma curvatura, ela será altamente suscetível a se tornar um ponto de início de fissura devido à diferença de ductilidade entre a região soldada e o material base, bem como à possível presença de penetração incompleta ou tensões residuais. A solda deve, em geral, ser desviada para a proximidade da camada neutra.
Lubrificação insuficiente e danos na superfície
Arranhões ou reentrâncias na superfície do tubo, ou atrito excessivo entre o molde e o tubo devido à lubrificação inadequada durante a curvatura, podem todos gerar concentrações localizadas de tensão, a partir das quais podem se iniciar e propagar fissuras.
Recomendações de Prevenção
Selecionar tubos com excelente plasticidade; para materiais duros, considerar a curvatura após recozimento.
Garantir que o raio de curvatura R/D não seja inferior ao valor mínimo permitido para o material.
Selecionar um mandril adequado (por exemplo, um mandril de cabeça esférica), com base no diâmetro do tubo, espessura da parede e raio de curvatura, e ajustá-lo à posição correta.
Rotacionar a junta soldada do tubo soldado para o interior da curvatura ou para a região da camada neutra.
Verificar o estado de desgaste da matriz e utilizar um óleo especial para curvatura de tubos, assegurando lubrificação adequada.
Inspeccionar a superfície da peça bruta do tubo antes da curvatura, removendo rebarbas, arranhões e outros defeitos.
A curvatura de tubos é um processo fortemente acoplado às condições de tensão e de molde. Apenas controlando com precisão cada etapa é possível obter uma qualidade de tubo curvado liso, completo e livre de trincas.
