Fundamentos da folga da matriz: Calculando a folga perfeita na estampagem de metais

A folga entre o punção e a matriz na estampagem profunda refere-se à diferença dimensional lateral entre os dois, sendo a folga bilateral designada por z, como mostra a Figura 1.

Impacto da folga no processo de estampagem profunda e no aspeto da peça de trabalho

Quando a folga é pequena, a redondeza da peça estirada é boa, mas a força de estiramento é elevada, o que pode facilmente causar o rasgamento da peça de trabalho e resulta em desgaste severo da matriz. Se a folga for demasiado grande, a força de estiramento é reduzida e, embora a vida útil da matriz seja prolongada, a peça de trabalho assume uma forma frusto-cónica.

Isto ocorre porque, durante o processo de estiragem, a parte inferior da peça de trabalho fica sempre agarrada ao punção, enquanto a boca adere à matriz. Portanto, para peças que requerem uma elevada circularidade ou que precisam de se encaixar, deve ser feita uma consideração detalhada e minuciosa, tendo como referência a curva de deformação do material.

Valor de apuramento

Uma vez determinada a relação t/D, o enrugamento da peça bruta durante a conformação depende da força de suporte da peça bruta e do raio da matriz.

A folga na estampagem profunda não deve ser negativa. De facto, uma folga entre o punção e a matriz que seja menor do que a espessura do material não tem a capacidade de conter o enrugamento. Se o material se enrugar na fase de flange e não puder ser alisado ao passar pelo raio da matriz, só aumentará significativamente a resistência do fluxo de material, levando à rutura da peça de trabalho.

Para peças hemisféricas, a folga entre o punção e a matriz pode ser considerada infinitamente grande, o que corrobora a afirmação anterior. Noutra perspetiva, as matrizes de estampagem profunda comuns não têm uma caraterística para controlar a espessura do material; e se a folga entre o punção e a matriz for inferior à espessura do material, o material pode ficar preso e sufocado na folga ou, em casos graves, esticar e rachar a matriz.

Por conseguinte, na conceção de matrizes de estampagem profunda, a folga de cada lado entre o punção e a matriz é geralmente superior à espessura do material para reduzir o atrito. A fórmula para calcular a folga z/2 em cada lado é:

Na fórmula,

• "t_máximo" representa a espessura máxima do material (mm);
• "t" representa a espessura nominal do material (mm);
• "K" é o coeficiente (ver quadro 1).

Quadro 1: Profundidade Matriz de desenho Coeficiente de desobstrução K

O princípio da determinação das lacunas

O princípio de determinação da folga deve ter em conta os efeitos das tolerâncias da chapa, bem como o fenómeno de espessamento no suporte da peça bruta.

A experiência com a estampagem profunda de aço inoxidável indica que, com uma matriz de estampagem profunda de operação única, o coeficiente de estampagem profunda é de cerca de 0,52 e o espessamento no suporte da peça em bruto é de apenas 2-3%. Isto deve-se ao facto de o material sofrer uma deformação tangencial compressiva, resultando num espessamento mínimo.

Nos produtos de hardware, apenas os recipientes de líquidos e os recipientes de cosméticos têm requisitos rigorosos para a circularidade da peça de trabalho. Nestes casos, são necessários cálculos precisos e um controlo rigoroso da folga e das tolerâncias de fabrico entre o punção e a matriz para a estampagem profunda.

Para os utensílios de cozinha em aço inoxidável, a integridade da vedação da peça de trabalho depende de vedantes de silicone especializados, daí a folga entre o punção e a matriz nos moldes de trefilagem de peças cilíndricas é normalmente fixado em 1,1t ou mais. Na estampagem profunda em várias fases, a folga entre o punção e a matriz para todas as fases, exceto a última, é geralmente definida entre 1,1t e 1,5t.

As regras para selecionar a direção da folga nas matrizes de estiragem profunda

1) Para todas as operações de estiramento, com exceção da fase final, a direção da folga não é especificada.

2) No que diz respeito à fase final: quando as dimensões exteriores da peça devem ser exactas, as dimensões da matriz são as padrão e as dimensões do punção são reduzidas em relação às da matriz para obter a folga necessária; inversamente, quando as dimensões interiores da peça devem ser exactas, as dimensões do punção são as padrão e as dimensões da matriz são aumentadas em relação às do punção para obter a folga necessária.