L\u2019andamento in frenata del mercato dell\u2019acciaio non ha fermato l\u2019innovazione dei macchinari per la lavorazione e deformazione dei tubi, che negli ultimi anni si sono innovati nel nome di una qualit\u00e0 e precisione dei prodotti sempre pi\u00f9 elevata. Grazie anche all\u2019utilizzo di componenti robusti e sofisticati. In questi ultimi anni, l\u2019utilizzo dei tubi in diversi ambiti, dall\u2019automotive, all\u2019industria del ciclo e motociclo, fino a quella dei mobili per arredamento e l\u2019edilizia, ha portato inevitabilmente a un\u2019evoluzione dei macchinari dedicati nello specifico alla deformazione di tubi in acciaio.\u00a0 Per rispondere alle nuove e crescenti esigenze del mercato, l\u2019ingegneria meccanica del settore ha sub\u00ecto un lungo percorso di innovazione con l\u2019obiettivo di produrre con una precisione e volumi crescenti, impossibili da ottenere con le vecchie tecnologie tradizionali. Se fino a vent\u2019anni fa sul mercato esistevano\u00a0prevalentemente macchinari manuali in grado di soddisfare una produzione limitata e artigianale, oggi invece siamo in presenza di macchine completamente automatizzate e di alta precisione destinate alla grande industria. Apparecchiature che utilizzano numerosi servo-assi\u00a0e che, quindi, richiedono componenti sempre pi\u00f9 sofisticati, tra questi anche i giunti di precisione ad alta rigidit\u00e0 torsionale, come i prodotti di R+W della\u00a0serie lamellare LP, ideali in tutte le applicazioni con Servomotori, o a\u00a0soffietto BK. Robusti e compatti possono essere utilizzati in diverse applicazioni dell\u2019ingegneria meccanica. In particolare, nei nostri\u00a0lamellari\u00a0la trasmissione di coppia non avviene per sollecitazione a taglio delle viti sulle lamelle ma, grazie all\u2019attrito tra le parti assemblate e il pacco lamellare, la trasmissione di coppia \u00e8 interamente a carico della lamella, consentendo un\u2019elevata densit\u00e0 di coppia e zero gioco. Queste caratteristiche consentono ai costruttori di macchinari di raggiungere il massimo livello di qualit\u00e0 nella progettazione delle loro tecnologie. Qualit\u00e0 che da sempre contraddistingue il Made in Italy in tutti i settori.<\/p>\n\n\n\n I processi di lavorazione dei metalli per deformazione plastica vengono abitualmente classificati in processi primari e processi secondari. I processi secondari partono dai suddetti prodotti ed applicano stati piani di tensione e carichi di minore entit\u00e0 rispetto a quelli dei processi primari, al fine di conferire al semilavorato una forma finale. I principi alla base della piegatura dei tubi sono abbastanza simili a quelli della piegatura delle barre. Due accorgimenti aggiuntivi, fondamentali nella piegatura dei tubi, sono dati dall\u2019impiego di un supporto all\u2019interno del tubo stesso e dall\u2019impiego di uno analogo anche sul lato interno della piegatura. Lo spessore di parete del tubo influenza in maniera determinante la distribuzione delle tensioni di trazione e di compressione, che insorgono durante l\u2019esecuzione della piegatura. Infatti, un tubo dalla parete spessa si piega ad un piccolo raggio di curvatura di solito pi\u00f9 facilmente rispetto ad un tubo a parete sottile. Al fine di comprendere meglio questo aspetto, risulta utile ricordare brevemente gli aspetti fondamentali del processo di piegatura.<\/p>\n\n\n\n La piegatura pu\u00f2 essere definita come il processo di deformazione plastica dei metalli intorno ad un asse con poca o nulla variazione dell\u2019area superficiale. In genere, i processi di piegatura della lamiera consistono in ripetizioni multiple al fine di ottenere risultati di un certo grado di complessit\u00e0, per cui lo studio di tale processo (tramite l\u2019approssimazione alla teoria della flessione semplice) risulta valido solo nei casi in cui ciascun asse di una piegatura multipla sia lineare ed indipendente dagli altri. All\u2019intradosso della piegatura, le tensioni da compressione possono indurre distorsioni localizzate ed un contestuale ispessimento del materiale. Sebbene questo ispessimento vada, in qualche modo, a compensare l\u2019assottigliamento all\u2019estradosso, le distorsioni localizzate possono determinare un movimento verso l\u2019esterno dei bordi liberi. Questa combinazione di contrazione della faccia in trazione e di dilatazione della faccia in compressione pu\u00f2 produrre una distorsione significativa delle superfici dei bordi terminali di una piegatura lineare. Tale distorsione, per esempio, \u00e8 particolarmente pronunciata nella piegatura di piastre spesse e strette. Estendendo tali osservazioni al caso dei tubi (unitamente alle problematiche relative al fenomeno del ritorno elastico, che si manifesta alla rimozione del carico di piegatura ed \u00e8 anch\u2019esso determinato dalla suddetta compresenza di trazione e compressione), vanno tenute in conto ulteriori problematiche connesse alla geometria. Con il termine sagomatura si individuano, invece, tutte quelle lavorazioni che consentono la conversione di una sezione tubolare di partenza in un\u2019ampia variet\u00e0 di prodotti. Tali lavorazioni possono essere usate sia singolarmente che in successione e tra queste si ricordano la pressatura con matrici progressive (mostrata schematicamente in Figura 2), la formatura a freddo, la rastremazione tramite rollatura, l\u2019imbutitura al tornio (detta anche tornitura in lastra) e l\u2019intestatura (o sfacciatura). Il processo di piegatura dei tubi veniva realizzato, in passato, esclusivamente tramite macchinari ad azionamento manuale, dotate successivamente di dentature di arresto, leveraggi e ruote dentate, al fine di fornire all\u2019operatore un vantaggio meccanico. Tali macchinari, molto simili a quelli impiegati per le piegature delle barre, sono in uso anche attualmente, specie nella realizzazione di piegature di tubi di grosso spessore e come attrezzature di officina. Un tipico esempio di questi macchinari \u00e8 mostrato in Figura 4, con capacit\u00e0 di piegatura massima pari ad un diametro esterno di 64 mm con spessore di parete pari a 3 mm (acciaio con percentuale di carbonio compreso tra 0.15% e 0.25%) o ad un diametro esterno di 50 mm con spessore di parete pari a 3mm (acciaio inox). Sulla base delle caratteristiche delle varie tipologie di piegatura su esposte, il passaggio dalle lavorazioni su macchinari ad azionamento manuale a quelle su macchinari ad azionamento elettrico o elettroidraulico si \u00e8 reso necessario a causa dei problemi dovuti alla lentezza della lavorazione e alla non ripetibilit\u00e0 della stessa. Un\u2019attivit\u00e0 complessa come la progettazione delle macchine per la piegatura e la sagomatura dei tubi, pu\u00f2 trovare un valido supporto nei fornitori di componenti. \u00c8 il caso di R+W, azienda leader nella produzione di giunti e alberi di trasmissione, in grado di mettere la sua esperienza a disposizione del progettista. Frena il mercato dell\u2019acciaio ma il segmento dei tubi resiste, anche grazie all\u2019innovazione nei macchinari per la loro lavorazione e relativi componenti. La lavorazione dei tubi ha infatti raggiunto ottimi livelli di automazione, flessibilit\u00e0 e integrazione nonch\u00e9, grazie al CNC, produttivit\u00e0 e risparmio energetico. di Stefano Vinto L\u2019andamento in frenata del mercato dell\u2019acciaio non ha …<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":2778,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"om_disable_all_campaigns":false,"inline_featured_image":false,"_uf_show_specific_survey":0,"_uf_disable_surveys":false,"footnotes":""},"categories":[805],"tags":[75,500,1230,471,906,1231,1232,137,1233,1234],"class_list":["post-2767","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tubo-e-profilati","tag-acciaio","tag-automotive","tag-ciclo-e-motociclo","tag-cnc","tag-curvatubi","tag-deformazione-plastica","tag-piegatubi","tag-piegatura","tag-rw","tag-raggio-di-curvatura"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t
Sulla\u00a0performance\u00a0della siderurgia pesa chiaramente l\u2019andamento dei settori di sbocco a cominciare dall\u2019auto e dai mezzi di trasporto con la relativa componentistica. I tubi, peraltro, sono a volte in controtendenza rispetto ad altri prodotti dell\u2019acciaieria: anche perch\u00e9 l\u2019innovazione in questo segmento non si \u00e8 fermata, specie nell\u2019ambito della lavorazione dei tubi in acciaio.<\/p>\n\n\n\n![\"1.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/1-3.jpg\")
Macchinari sempre pi\u00f9 sofisticati<\/h3>\n\n\n\n
![\"2.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/2-3.jpg\")
I processi di lavorazione dei metalli<\/h3>\n\n\n\n
I processi primari impiegano materiali da fusione, da cui vengono ricavati semilavorati commerciali tramite l\u2019impiego di macchinari pesanti, che applicano stati di tensione tridimensionali. I semilavorati ottenuti vengono cos\u00ec destinati sia ad utenze finali che ad ulteriori processi di trasformazione.<\/p>\n\n\n\n![\"3.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/3-3.jpg\")
Di seguito verranno brevemente esaminati i processi secondari relativi alla piegatura ed alla sagomatura dei tubi, evidenziandone gli aspetti relativi ai livelli di precisione ed alle prestazioni attualmente ottenibili con i macchinari a disposizione.<\/p>\n\n\n\nLa piegatura e la sagomatura dei tubi: concetti fondamentali<\/h3>\n\n\n\n
![\"7.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/7-1.jpg\")
Nei casi in cui le pieghe multiple vengano realizzate tramite una matrice singola, il processo prende il nome di sagomatura. In tutti gli altri casi in cui gli assi di deformazione non siano lineari o non siano indipendenti, si d\u00e0 origine a processi quali tra trafilatura e la formatura per stiramento.
Come mostrato schematicamente in Figura 1, il processo di piegatura fa s\u00ec che il metallo sulla parte esterna (estradosso) sia in trazione mentre quello sulla parte interna (intradosso) sia in compressione.
La posizione in cui il materiale non risulta n\u00e9 compresso n\u00e9 allungato, avendo cos\u00ec l\u2019equilibrio dello stato tensionale nel componente, viene chiamato asse neutro della piegatura. Poich\u00e9 la resistenza allo snervamento dei metalli a compressione \u00e8 notevolmente pi\u00f9 alta della resistenza allo snervamento a trazione, il metallo sull\u2019estradosso snerva per prima e l\u2019asse neutro viene spostato dal punto medio della sezione del materiale. In genere l\u2019asse neutro \u00e8 posizionato tra 1\/3 e 1\/2 della distanza misurata a partire dalla superficie interna fino al punto medio della sezione. Tale distanza varia a seconda del raggio di piegatura e delle caratteristiche meccaniche del materiale. Sulla base di questo comportamento asimmetrico e della preponderanza delle deformazioni da trazione, la sezione del metallo si assottiglia in corrispondenza della piegatura, come mostrato in Figura 1. In caso di piegatura lineare, l\u2019assottigliamento \u00e8 massimo nel centro della sezione e minore in prossimit\u00e0 dei bordi liberi, dove uno spostamento diretto verso l\u2019interno del materiale pu\u00f2 fornire un minimo grado di compensazione.<\/p>\n\n\n\n![\"5.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/5-1.jpg\")
I parametri chiave nella piegatura dei tubi sono il diametro esterno, lo spessore di parete ed il raggio di piegatura. Tubi di piccolo diametro e con alti spessori di parete determinano bassi livelli di difficolt\u00e0 di piegatura. Al crescere del diametro esterno, lo spessore di parete diminuisce oppure il raggio di piegatura diventa pi\u00f9 piccolo; l\u2019estradosso del tubo tende a tirare verso il centro, appiattendo il tubo e determinando il corrugamento della superficie interna.<\/p>\n\n\n\n![\"6.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/6-1.jpg\")
A queste lavorazioni si \u00e8 di recente aggiunta anche quella di idroformatura, che rappresenta attualmente un processo di lavorazione significativo per la produzione di componenti tubolari resistenti e leggeri. In Figura 3 vengono schematicamente mostrate le fasi del processo. L\u2019idroformatura ha avuto grande diffusione a partire dal settore dell\u2019automotive. Interessanti varianti, concepite successivamente, sono l\u2019idroformatura a bassa o alta pressione, a pressione sequenziale e a pressione pulsante o vibrante. Queste varianti estendono l\u2019uso dei materiali ad alte prestazioni ottimizzando le forme dei prodotti finali e la resistenza finale per effetto dell\u2019incrudimento. Il vantaggio principale, che le stesse consentono di conseguire, \u00e8 il minor ricorso alle pi\u00f9 costose lavorazioni di stampaggio e saldatura di lamiera. Tutte queste caratteristiche, unitamente alle esigenze di mantenere alti livelli di stabilit\u00e0 dimensionale e di qualit\u00e0 della lavorazione per tassi di produttivit\u00e0 tipici dei contesti industriali, sono stati determinanti nella concezione e nell\u2019evoluzione delle moderne macchine di piegatura e sagomatura dei tubi.<\/p>\n\n\n\n![\"8.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/8.jpg\")
Le macchine di piegatura e sagomatura dei tubi e la loro evoluzione<\/h3>\n\n\n\n
Nell\u2019impiego dei macchinari ad azionamento manuale, le soluzioni per fare fronte alle problematiche di appiattimento dei tubi durante la piegatura, su accennate, consistevano nell\u2019impiego di sabbia umida con cui riempire il tubo prima della lavorazione. Attualmente vengono impiegati mandrini flessibili, il cui tipo pi\u00f9 ricorrente viene mostrato in Figura 5. Questi mandrini sono disponibili in un\u2019ampia variet\u00e0 di dimensioni e sezioni, come quello a sezione quadrata mostrato in Figura 6.
Le tipologie di lavorazione di piegatura dei tubi sono mostrate in Figura 7. Nella piegatura per stiramento, il tubo viene fissato su una matrice rotante e viene stirato, durante la rotazione dell\u2019intero assieme, tramite una slitta a pressione stazionaria. Nella piegatura per flessione, la matrice rimane stazionaria e la slitta a pressione \u00e8 mobile, spostandosi lungo la superficie del tubo. Nella pressopiegatura, un martinetto spinge verso il basso una matrice, che agisce nel centro del tubo che \u00e8 supportato a entrambe le estremit\u00e0 da matrici ad ala. Mentre il martinetto si abbassa, le matrici ad ala ruotano verso l\u2019alto piegando il tubo attorno alla matrice del martinetto. \u00c8 evidente il limite di tale tipologia di lavorazione, dovuto alla porzione di materiale necessaria per il fissaggio sulle matrici ad ala. Nella calandratura, la piegatura dei tubi viene realizzata in tre punti tramite tre rulli sagomatori. I due rulli inferiori sono trascinatori e la posizione del rullo superiore viene regolata al fine di controllare il grado di curvatura della piegatura.<\/p>\n\n\n\n![\"10.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/10.jpg\")
Sebbene la maggior parte delle macchine per piegatura di tubi siano basate sulle lavorazioni di piegatura per stiramento e di piegatura per flessione, prima esposte, la loro evoluzione \u00e8 stata determinata principalmente dalla necessit\u00e0 di implementazione dei sistemi CN e di automazione del ciclo di lavorazione. Su questa base, le moderne macchine di piegatura dei tubi (dette macchine curvatubi) presentano caratteristiche sia di intercambiabilit\u00e0 tra attrezzature con diversi raggi e bloccaggi che di utilizzo contemporaneo delle stesse. Il tutto concepito in modo da ridurre i tempi riconfigurazione, rispettando le esigenze di ergonomia per l\u2019operatore. Unitamente a queste soluzioni, risulta sempre pi\u00f9 diffuso il ricorso ad azionamenti elettrici tramite motori brushless, che presentano indubbi vantaggi quali il risparmio energetico, l\u2019ottenimento di grandi qualit\u00e0 di lavorazione, la consistente riduzione dei tempi di fermo macchina per attrezzaggio e per riavvio, oltre che la ridotta resistenza meccanica e la possibilit\u00e0 di un controllo diretto digitale da parte del sistema CNC.
Risulta evidente come il conseguimento degli elevati livelli di produttivit\u00e0 e di precisione necessitino di un\u2019attivit\u00e0 di progettazione finalizzata all\u2019ottenimento delle apposite catene cinematiche, tramite l\u2019opportuna scelta degli accoppiamenti. Gli stessi devono infatti fare fronte alle esigenze di compensazione dei disallineamenti e di assenza di gioco angolare. Un esempio attuale di una scelta ottimale di tutte queste soluzioni \u00e8 mostrato nella macchina curvatubi a controllo numerico mostrata in Figura 8; questa macchina consente di realizzare cicli di lavorazione completamente automatici, di utilizzare contemporaneamente pi\u00f9 attrezzaggi con raggi di piegatura e bloccaggi diversi, che permettono non solo la realizzazione di geometrie di tubo che richiederebbero anche operazioni di ripresa (con conseguenti tempi di fermo macchina), ma anche l\u2019integrazione dei cicli di carico e scarico del tubo nella movimentazione. I livelli di precisione ottenibili con macchine di questo tipo rendono possibile anche il soddisfacimento dei requisiti di qualit\u00e0 previsti nel settore aerospace, oltre che i livelli di precisione necessari per la realizzazione di tubazioni la cui complessit\u00e0 della geometria viene mostrata in Figura 9.
Le macchine che realizzano la piegatura di tubi tramite calandratura vengono dette macchine curvatrici. Tali macchine, ad azionamento prevalentemente elettroidraulico, presentano il supporto per i rulli da un solo lato, come mostrato nella macchina in Figura 10, qualora siano destinate alla lavorazione di tubi di varia sezione, oltre che di barre e profilati. Le stesse macchine consentono, inoltre, la piegatura di tubi anche lungo traiettorie circolari complete, consentendo la realizzazione di geometrie ad avvolgimento elicoidale.
Le macchine che realizzano le lavorazioni di sagomatura dei tubi, descritte in precedenza, vengono dette macchine sagomatubi. L\u2019evoluzione di questa tipologia di macchine consente l\u2019integrazione delle suddette lavorazioni con quelle di asportazione di truciolo, vista anche la possibilit\u00e0 di comprendere la lavorazione di intestatura (e quindi di preparazione del tubo alla tornitura) prima accennata.
Tra le lavorazioni per asportazione di truciolo si ricordano la barenatura, la tornitura, la filettatura e la foratura. Come nel caso delle macchine piegatubi, anche queste vengono caratterizzate dall\u2019implementazione di sistemi CNC, al fine di ottimizzare in velocit\u00e0 e posizionamento il cambio degli utensili. Anche per le moderne sagomatubi si ricorre ad un impiego sempre pi\u00f9 esteso dei motori brushless, al fine di garantire elevati livelli qualitativi della lavorazione con conseguente risparmio sia in termini energetici che di tempi di fermo macchina. Anche in questo caso valgono le considerazioni fatte per le macchine piegatubi in relazione alla scelta opportuna degli accoppiamenti cinematici, necessari alla realizzazione dei sistemi automatici o semi automatici di carico e scarico dei tubi, di cui possono essere corredate.
In Figura 11 \u00e8 mostrato una macchina sagomatubi concepita tenendo presente tutti questi aspetti in maniera ottimale e che comprende anche l\u2019integrazione della lavorazione di idroformatura.
La compattezza del design della macchina mostrata in precedenza, in aggiunta agli accorgimenti relativi all\u2019ergonomia ed alla praticit\u00e0 di accedere all\u2019interfaccia di programmazione per l\u2019operatore, ne fanno una soluzione estremamente interessante per l\u2019upgrade di celle di lavorazione, fermo restando la predisposizione all\u2019integrazione con sistemi rispondenti alle prerogative di digitalizzazione della produzione.<\/p>\n\n\n\n![\"9.](\"http:\/\/publiteconline.it\/deformazione\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/9.jpg\")
Il ruolo del fornitore di componenti<\/h3>\n\n\n\n
Nel settore delle macchine per la piegatura e la sagomatura dei tubi, R+W fornisce soluzioni specifiche per le esigenze di trasmissione della coppia. Oltre ai giunti di precisione a soffietto metallico della serie BK, R+W rende disponibili i giunti di trasmissione lamellare della serie LP.
I giunti BK a soffietto metallico, precisi e senza gioco, sono inoltre molto apprezzati per il basso momento di inerzia, la totale assenza di necessit\u00e0 di manutenzione, la durata praticamente infinita e soprattutto la totale affidabilit\u00e0. I giunti lamellari LP, robusti e compatti, sono torsionalmente rigidi e praticamene privi di necessit\u00e0 di manutenzione; compensano i disallineamenti e trasmettono valori di coppia elevati. Oltre che nella deformazione dei tubi trovano applicazione anche nelle macchine da stampa, nelle pompe centrifughe, nei banchi prova e in molti altri segmenti. Realizzati in acciaio molto elastico, le lamelle compensano i movimenti angolari durante la rotazione rimanendo del tutto rigidi nella direzione della rotazione e in quella laterale. Privi di gioco grazie all\u2019utilizzo di viti ad alta resistenza per il fissaggio delle lamelle e alla trasmissione della coppia mediante forza di attrito, non consentono micromovimenti e sono quindi particolarmente affidabili. Sono equipaggiabili con meccanismi di sicurezza per prevenire i danni in caso di sovraccarico.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"