Curvatura tubi a raggio fisso vs raggio variabile: guida alla scelta per l’industria

Curvatura a raggio fisso: precisione e ripetibilità

Nella curvatura a raggio fisso, il tubo viene deformato seguendo il profilo di una matrice, il cui raggio determina quello della curva finale. Quando la geometria, lo spessore o il materiale lo richiedono, all’interno del tubo viene inserita un’anima, o mandrino, che sostiene le pareti durante la lavorazione. Dal punto di vista meccanico, la parete esterna della curva viene sottoposta a trazione e tende ad assottigliarsi, mentre quella interna viene compressa e può sviluppare grinze. L’impiego dell’anima, insieme alla corretta regolazione degli utensili, aiuta a mantenere la sezione del tubo e a limitare schiacciamenti, pieghe e ovalizzazioni.

Il raggio rimane costante per tutta la curva ed è vincolato alla matrice utilizzata. Questo sistema consente di ottenere angoli definiti, punti di tangenza precisi e un’elevata ripetibilità, anche nella produzione in serie o nella realizzazione di componenti con più curve sullo stesso piano o su piani differenti.

La curvatura a raggio fisso è particolarmente indicata quando il progetto richiede:

• raggi relativamente stretti;
  
• tolleranze geometriche contenute;
  
• curve e controcurve ravvicinate;
  
• elevata ripetibilità tra un componente e l’altro;
  
• una sezione interna regolare;
  
• particolari pronti per successive fasi di saldatura o assemblaggio.
  
  

Il principale limite è rappresentato dalla necessità di disporre di una matrice specifica per il diametro, la sezione e il raggio richiesti. Devono inoltre essere valutati gli spazi necessari al serraggio del tubo, le distanze tra le curve e la fattibilità del raggio in rapporto al diametro e allo spessore del materiale.

Curvatura a raggio variabile tramite calandratura

Nella curvatura a raggio variabile, comunemente eseguita mediante calandratura o centinatura, il tubo viene fatto avanzare attraverso una serie di rulli. La pressione esercitata dai rulli produce una deformazione progressiva, distribuendo la curvatura lungo una porzione più estesa del componente. Il raggio non è imposto da una singola matrice: può essere regolato modificando la posizione e la pressione dei rulli. Questo rende il processo particolarmente flessibile per realizzare archi, cerchi, spirali e curvature ampie, anche con raggi differenti in funzione del progetto e delle possibilità offerte dal macchinario.

Rispetto alla curvatura su matrice, la deformazione avviene in modo più graduale. La calandratura è quindi ideale per raggi medio-grandi e per elementi nei quali la curva deve svilupparsi lungo una parte importante del tubo. Non è invece la soluzione più adatta per ottenere curve molto strette, angoli netti o punti di inizio e fine curva estremamente ravvicinati.

Tra i limiti da considerare rientrano anche il ritorno elastico del materiale e la presenza, in alcuni casi, di brevi tratti terminali che non possono essere completamente curvati a causa della distanza tra i rulli. Per questo motivo il pezzo può essere prodotto con una lunghezza maggiore e successivamente rifilato.

Tolleranze, ritorno elastico e qualità della sezione

Non esiste una tolleranza valida per ogni lavorazione. Il risultato dipende da numerosi fattori:

• materiale e stato di fornitura;
  
• diametro o dimensioni della sezione;
  
• spessore delle pareti;
  
• rapporto tra diametro e raggio;
  
• lunghezza del componente;
  
• numero e distanza delle curve;
  
• direzione di laminazione o caratteristiche dell’estruso;
  
• ritorno elastico dopo la deformazione.
  

La curvatura a raggio fisso offre generalmente una maggiore precisione nella ripetizione del raggio, dell’angolo e dei punti di tangenza. La calandratura assicura invece una maggiore libertà nella definizione di curvature ampie, ma può richiedere passaggi successivi e regolazioni specifiche per compensare il ritorno elastico.

In entrambi i processi, una corretta progettazione delle attrezzature e dei parametri di lavoro è fondamentale per controllare l’ovalizzazione, l’assottigliamento della parete esterna e la formazione di grinze sulla parte interna. Materiali, geometrie e parametri macchina devono quindi essere valutati insieme, preferibilmente prima di rendere definitivo il disegno tecnico.

Quale tecnologia scegliere?

La curvatura a raggio fisso è spesso indispensabile nel settore automotive, nella produzione di telai, protezioni, strutture per sedute, componenti meccanici e tubazioni con percorsi definiti. È inoltre indicata per impianti e macchinari nei quali le curve devono rispettare ingombri precisi e collegarsi correttamente ad altri elementi.

La curvatura a raggio variabile trova invece largo impiego nella realizzazione di archi, anelli, strutture portanti, elementi per edilizia, carpenteria, coperture e grandi telai. Nel design e nell’arredamento consente di creare linee continue e morbide per tavoli, sedute, espositori, complementi e allestimenti contract.

In alcuni progetti le due tecnologie possono essere combinate. Un componente può, ad esempio, presentare una curvatura ampia ottenuta tramite calandratura e curve più strette eseguite successivamente su matrice. La scelta deve essere effettuata considerando non soltanto l’estetica del particolare, ma anche la sua funzione strutturale, le successive lavorazioni e il numero di pezzi da produrre.

Deformazione a freddo e competenza di processo

La maggior parte di queste lavorazioni viene eseguita attraverso deformazione a freddo, senza portare il materiale alle temperature tipiche dei processi di formatura a caldo. Questo permette di preservare la qualità superficiale del tubo e di ottenere componenti precisi e ripetibili, ma richiede una conoscenza approfondita del comportamento dei diversi metalli.

Acciaio, acciaio inox, alluminio, rame, ottone e leghe speciali reagiscono infatti in modo differente alle sollecitazioni. Anche tubi apparentemente simili possono richiedere regolazioni diverse in base allo spessore, alla durezza e alle caratteristiche del lotto.

Curvatura e lavorazione tubi conto terzi a Novara

Doncoc supporta aziende, progettisti e studi tecnici nella scelta del processo più adatto, valutando disegni, campioni, materiali, raggi e tolleranze richieste.

Il parco macchine comprende curvatubi semiautomatiche e CNC, macchine con senso di curvatura destro e sinistro e una centinatrice per la realizzazione di curvature ampie. L’azienda dispone inoltre di oltre 150 matrici di diversi diametri e sezioni e può lavorare tubolari tondi, quadrati, rettangolari ed estrusi a disegno.

La corretta combinazione tra macchina, matrice, anima e parametri di processo consente di ottenere curve pulite, prive di grinze visibili e con ovalizzazione controllata secondo le specifiche del progetto. Dalla campionatura alla produzione in serie, ogni lavorazione viene studiata per garantire precisione, ripetibilità e compatibilità con le successive fasi di taglio, saldatura e assemblaggio.

Per un servizio di lavorazione tubi conto terzi a Novara, affidati all’esperienza di Doncoc: il nostro team è a disposizione per analizzare il progetto e individuare la soluzione più efficace tra curvatura a raggio fisso e raggio variabile.