Tubo de trefilação com espessura de parede variável

Embora o desenho do tubo para alterar suas dimensões não seja novidade, o desenho com um mandril dinâmico rigidamente controlado é uma tecnologia exclusiva que pode conferir uma espessura de parede variável.

Nota do editor: Este artigo aborda um processo específico de desenho de tubos. Para obter uma visão geral do desenho, consulte "Princípios de desenho de tubos".

Desenhar um tubo em uma bancada de extração não é novidade. Quer a bancada use um carro puxado por uma corrente ou um sistema hidráulico para operar o carro de tração, o processo pode alterar o diâmetro externo, o diâmetro interno e a espessura da parede do tubo. O desenho também pode melhorar o acabamento da superfície e até refinar a estrutura do grão.

O processo de trefilação mais simples, afundamento, reduz o DE e o ID e pode alterar a espessura da parede, dependendo do desenho da matriz e da relação D/t do tubo. Um operador de equipamento usa um processo de apontamento para reduzir o diâmetro externo do tubo em uma extremidade e, em seguida, alimenta a extremidade pontiaguda através da matriz. A partir daí, a bancada de extração faz o resto, puxando todo o comprimento do tubo pela matriz.

"Tubulação estirada existe há cem anos", disse Paul Russo, presidente e co-proprietário da George A. Mitchell Co. "Desenho com um mandril flutuante, semiflutuante ou totalmente flutuante, também existe há muitos anos." Outros processos de desenho comuns usam mandris fixos. O mandril, às vezes chamado de plugue de mandril, é inserido dentro do tubo pontiagudo, avança até se aproximar do mancal da matriz e assenta em uma posição estacionária no início da extração.

Embora esses processos sejam mais do que adequados para muitas aplicações de desenho, os engenheiros da George A. Mitchell Co. viram uma maneira de criar uma variação do processo de desenho convencional. Este processo inovador envolve mover o mandril para variar o ID conforme o tubo é puxado.

Embora muitos produtos sejam feitos de material com espessura de parede constante, seja chapa, chapa, cano, tubo ou perfil, muitos produtos também se beneficiariam de ter uma espessura de parede variável. Usar o material de bitola mais leve para grande parte de um produto e material mais pesado apenas onde é necessário - para resistência, para soldagem em outra peça de trabalho, para rosqueamento ou para alguma outra característica de projeto - otimizaria o consumo de material e o peso do produto.

Para variar o ID de um tubo, os engenheiros da Mitchell criaram um mandril em uma haste de mandril programada para movimento dinâmico. A matriz tem um ângulo incluído e um rolamento reto, enquanto o mandril tem um cone de design crítico. O movimento do mandril é controlado com precisão durante o processo de trefilação e o resultado é um tubo feito sob medida para sua aplicação, um tubo com espessura de parede variável.

"Mover um mandril não é novidade", disse Russo. "O controle da posição estática de um mandril - por exemplo, para compensar o desgaste - é feito há muito tempo por meio de dispositivos de ajuste do parafuso do mandril."

Embora essa tecnologia tenha potencial em inúmeras aplicações, a equipe da Mitchell encontrou o maior uso na indústria automotiva.

Embora o desenho do tubo para alterar suas dimensões não seja novidade, o desenho com um mandril dinâmico rigidamente controlado é uma tecnologia exclusiva que pode conferir uma espessura de parede variável.

"Muitos carros esportivos têm eixos de transmissão tubulares de alumínio", disse Russo. “Retirar o peso ao longo do comprimento do tubo ajuda a reduzir o peso do veículo, e essa tecnologia pode engrossar nas extremidades onde precisa de força para prender a transmissão e o diferencial”, disse ele.

Usar um tubo de alumínio de paredes finas para um eixo de transmissão pode soar como uma receita para o desastre, especialmente devido ao torque normalmente desenvolvido por um automóvel de alto desempenho, mas não é.

"A rigidez vem muito mais do diâmetro do que da espessura da parede", disse Russo. "O cálculo da rigidez eleva o diâmetro à quarta potência."

Pelo menos um projeto de ponta de esmagamento automotivo usa um tubo estirado que tem uma espessura de parede variável. A ponta de esmagamento, também conhecida como caixa de colisão, está localizada entre o para-choque e o chassi para absorver parte da energia de um impacto, de modo que menos dessa energia seja transferida para a cabine de passageiros. É como um amortecedor que funciona apenas uma vez.