O impacto dos materiais no processo de estampagem

Última atualização:
16 de novembro de 2023

Índice

O processamento de chapas metálicas envolve principalmente corte, dobragem, estampagem profunda, extrusão a frio e outros processos de estampagem de volumes. Diferentes técnicas de estampagem têm diferentes requisitos para a chapa metálica, e a escolha do material da chapa metálica deve ser considerada com base na forma geral do produto e na tecnologia de processamento.

(1) A influência do material no processamento do corte

O corte exige que o material da chapa tenha plasticidade suficiente para garantir que não ocorram fissuras durante o processo. Embora a grande maioria dos materiais possa cumprir os requisitos de corte em graus variáveis, o desgaste do molde e a qualidade do corte variam consoante o material.

Os materiais macios (como o alumínio puro, alumínio resistente à ferrugem, latão, cobre puro, aço de baixo carbono, etc.) têm um excelente desempenho de corte. O latão, em particular, tem o melhor desempenho, resultando em componentes com secções transversais suaves e muito pouca inclinação após o corte.

Os materiais duros (como o aço de alto carbono, o aço inoxidável, o alumínio duro, o alumínio super duro, etc.) não produzem resultados de alta qualidade após o corte, com irregularidades significativas nas secções transversais, especialmente para materiais mais espessos. Quanto mais frágil for o material, maior é a probabilidade de ocorrer um rasgão durante o corte.

Muitos materiais não metálicos também podem ser cortados, mas devido à presença de pequenas fissuras internas, não homogeneidade, anisotropia, laminações e outros inconvenientes nos materiais não metálicos, a maioria requer um processamento auxiliar especial. Após o corte, os materiais com plasticidade suficiente necessitam de rebarbação ou acabamento; os materiais frágeis e os materiais espessos, por outro lado, devem ser previamente aquecidos de forma adequada para aumentar a plasticidade.

(2) A influência do material no processamento da flexão

Para uma chapa metálica a ser dobrada, deve possuir uma plasticidade ampla, um baixo limite de elasticidade e um elevado módulo de elasticidade. As chapas com elevada plasticidade têm menos probabilidades de fissurar durante a dobragem e as chapas com menor limite de elasticidade e maior elasticidade terão menos deformação de retorno, resultando em dobras com formas precisas. Os materiais com boa plasticidade, como o aço de baixo carbono (com uma fração de massa de carbono não superior a 0,2%), o latão e o alumínio, são fáceis de dobrar.

Os materiais com maior fragilidade, como o estanho (Sn6.5-01), o aço para molas (65Mn), o alumínio duro e o alumínio super duro, requerem um grande raio de curvatura relativo (r/t) durante a curvatura para evitar fissuras.

Além disso, é essencial notar que o estado do material afecta significativamente a sua capacidade de dobragem.

Os materiais não metálicos, como o cartão de maiores dimensões e o vidro orgânico, só podem ser dobrados depois de serem pré-aquecidos e requerem um raio de curvatura relativo maior (geralmente r/t>3~5).

(3) Impacto do material na conformação por estiramento

A estiragem de chapa metálica, particularmente a estiragem profunda, é um dos processos mais difíceis no fabrico de chapa metálica. Um material adequado deve não só permitir uma pequena profundidade e uma forma simples com transições suaves no processo de estiragem, mas também possuir elevada plasticidade, baixa resistência ao escoamento e boa estabilidade. Caso contrário, pode facilmente resultar em distorção geral, enrugamento localizado ou mesmo rasgamento da peça. Materiais duros não são propícios para a conformação por trefilação.

Quanto maior for o limite de elasticidade e o coeficiente de direção da espessura (que tem em conta a anisotropia devida a factores como os tecidos fibrosos produzidos durante a laminagem da chapa), menor será a relação de resistência da chapa e melhor será o desempenho da estampagem, permitindo maiores deformações. Quando o coeficiente da direção da espessura (γ) é superior a um, a deformação na direção da largura é mais fácil do que na direção da espessura.

Quanto maior for o valor de γ, menor é a probabilidade de a folha se afinar e fraturar durante o processo de estiragem, indicando uma melhor capacidade de estiragem. Um expoente de endurecimento por deformação elevado (declive da curva tensão-deformação real durante o estiramento, representado por n) facilita a propagação da deformação para áreas de baixa deformação durante o processamento, promovendo uma distribuição de deformação mais uniforme e reduzindo a deformação localizada.

Por conseguinte, o valor n é crucial para os processos de conformação e de abaulamento. Os materiais conhecidos pela sua boa capacidade de estiragem incluem o alumínio puro e as suas ligas, o aço de baixo carbono (fração de massa de carbono não superior a 0,14%), o latão macio (fração de massa de cobre entre 68% e 72%) e o aço inoxidável austenítico, entre outros.

(4) Impacto do material na extrusão a frio e noutros processos de estampagem a granel

Os materiais adequados para a extrusão a frio e outros processos de estampagem a granel devem ter uma elevada plasticidade e um baixo limite de elasticidade. Os materiais mais adequados incluem o alumínio, o cobre e o aço de baixo carbono.

(5) Impacto da tolerância da espessura da chapa

A tolerância excessiva da espessura da chapa, que se refere à espessura real que excede o desvio padrão admissível, pode levar a fissuras na peça, enrugamento da superfície, retorno após a dobragem e até mesmo acidentes significativos na matriz. É um dos três factores críticos que afectam o sucesso da estampagem.

As flutuações na tolerância da espessura da chapa de aço podem afetar a pressão exercida pela matriz sobre a peça e a facilidade de escoamento do metal, conduzindo subsequentemente à fissuração e enrugamento da peça durante a estampagem.

(6) Impacto dos defeitos de superfície no material da chapa

De acordo com os regulamentos, as chapas de aço laminadas a quente não devem apresentar defeitos prejudiciais, tais como fissuras, crostas, dobras, bolhas, delaminação e inclusões. No entanto, são permitidos defeitos menores e localizados, tais como picadas, depressões ou riscos, que não excedam metade da tolerância de espessura em profundidade (ou altura), desde que a espessura mínima da chapa de aço seja mantida.

A presença de eventuais defeitos de superfície nas chapas de aço laminadas a frio e a quente, nomeadamente os que excedem os defeitos admissíveis por norma, pode provocar diretamente a fissuração das peças, afetar a qualidade da pintura e comprometer o aspeto geral do produto.

(7) Comparação da processabilidade de materiais de chapa comuns

Quadro 1-6 Comparação da processabilidade de Materiais de folha comuns.

MateriaisDesempenho da máquina de prensagem CNCCorte a laser DesempenhoDesempenho de flexãoProcesso de inchamento da porca do rebiteProcesso de prensagem da porca do rebitepulverização de superfíciesdesempenho da proteção das arestas de corte
Chapa de aço laminada a frio com revestimento de zinco azulExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteMédiaMelhor
Chapa de aço laminada a frio com revestimento de zinco coloridoExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteMédiaExcelente
Chapa de cobre-zinco galvanizada em contínuoExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteMédiaO pior
Placa de cobre galvanizada por imersão a quenteExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteMédiaInferior
Placa revestida de alumínio-zincoExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteExcelenteMédiaPobres
Aço inoxidávelPobresExcelenteMédiaPobresMuito pobrePobresExcelente
Placa de alumínio resistente à ferrugemMédiaMuito pobreExcelenteExcelenteExcelenteMédiaExcelente
Alumínio duro, placa de alumínio ultra-duroMédiaMuito pobreMuito pobreExcelenteExcelenteMédiaExcelente
Placa de cobre T2ExcelenteMuito pobreExcelenteExcelenteExcelenteMédiaExcelente
Chapa de aço amarelaExcelenteMuito pobreExcelenteExcelenteExcelenteMédiaExcelente

Nota: Os dados constantes do quadro destinam-se apenas a uma referência qualitativa.
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