Escolher os materiais certos para a conceção de chapas metálicas

Fabrico de chapas metálicas geralmente envolve a utilização de métodos de estampagem manual ou sob pressão para induzir a deformação plástica em chapas metálicas finas, moldando-as nas formas e dimensões desejadas. Estas podem ainda ser transformadas em peças mais complexas através de soldadura ou de um processamento mecânico mínimo.

Até à data, não existe uma definição exaustiva para o fabrico de chapas metálicas. De acordo com uma definição publicada numa revista profissional estrangeira, o fabrico de chapas metálicas pode ser definido como um processo abrangente de trabalho a frio de chapas metálicas (normalmente com menos de 6 mm), incluindo tosquia, perfuração/corte/composto, flexãoA soldadura, a rebitagem, a união, a moldagem (como a carroçaria automóvel), etc. A sua caraterística notável é a espessura constante das peças.

Materiais de chapa utilizados habitualmente

I. Aço galvanizado

O aço galvanizado é constituído principalmente por dois tipos: chapa electrogalvanizada (EG/SECC) e chapa galvanizada por imersão a quente (GI) - as suas diferenças serão discutidas mais adiante.

A chapa de aço galvanizado refere-se a um tipo de chapa de aço com uma camada de revestimento de zinco na sua superfície.

A galvanização é um método económico e eficaz de prevenção da corrosão comummente utilizado. Cerca de metade da produção mundial de zinco é utilizada para este processo.

1. Definição:

A chapa de aço galvanizada, cujo objetivo é evitar a corrosão da superfície da chapa de aço e prolongar a sua vida útil, consiste em revestir a superfície da chapa de aço com uma camada de zinco metálico. Esta chapa de aço com um revestimento fino é conhecida como chapa galvanizada.

2. Classificação e aplicações:

Com base nos métodos de produção e transformação, pode ser classificado da seguinte forma:

① Chapa de aço galvanizado por imersão a quente:

As chapas de aço finas são imersas num banho de zinco fundido para aderir uma camada de zinco à superfície. Atualmente, o principal método de produção é a galvanização contínua, em que as chapas de aço enroladas são continuamente imersas num banho de zinco fundido para produzir chapas de aço galvanizadas.

② Chapa de aço galvanizado ligado:

Este tipo de chapa de aço também é produzido através do método de imersão a quente, mas depois de sair do banho, é imediatamente aquecida a cerca de 500°C para formar um revestimento de liga de zinco-ferro. Esta chapa galvanizada tem uma excelente aderência e capacidade de soldadura para revestimentos.

③ Chapa de aço electrogalvanizado:

Este tipo de chapa de aço galvanizado é fabricado através de um processo de galvanoplastia e possui uma boa trabalhabilidade. No entanto, o revestimento é mais fino e a sua resistência à corrosão não é tão bom como o das chapas galvanizadas por imersão a quente.

④ Chapa de aço de uma face e diferencialmente galvanizada:

Chapa de aço galvanizado de um lado refere-se a produtos que são galvanizados apenas num lado. Tem melhor adaptabilidade na soldadura, revestimento, tratamento de prevenção de ferrugem e processamento em comparação com as chapas galvanizadas de dupla face.

Para ultrapassar as deficiências das áreas não galvanizadas de um só lado, existe outro tipo conhecido como chapa de aço galvanizada diferencialmente, em que uma fina camada de zinco é revestida do outro lado.

⑤ Chapa de aço galvanizado ligado e composto:

Este tipo de chapa de aço é fabricado por galvanização com zinco e outros metais como o chumbo, ligas de formação ou revestimentos compostos. Esta chapa de aço não só apresenta um excelente desempenho anti-corrosão, como também possui boas propriedades de revestimento.

Para além dos cinco tipos acima referidos, existem também chapas de aço galvanizado com revestimento a cores, chapas de aço galvanizado com revestimento impresso, chapas de aço galvanizado laminado com PVC e outros.

No entanto, as chapas galvanizadas por imersão a quente são atualmente as mais utilizadas.

3. Aspeto:

Estado da superfície: Devido aos diferentes métodos de tratamento durante o processo de revestimento, o estado da superfície das chapas galvanizadas varia, como, por exemplo, superfícies com espigão regular, espigão fino, espigão plano, sem espigão e fosfatizadas. As normas alemãs também especificam os graus de superfície.

As chapas galvanizadas devem ter um bom aspeto e não devem apresentar quaisquer defeitos que possam ser prejudiciais para a utilização do produto, tais como falta de revestimento, buracos, fissuras, espessura excessiva do revestimento, riscos, manchas de ácido crómico, ferrugem branca, etc. As normas estrangeiras não são muito específicas no que respeita a defeitos de aspeto específicos, pelo que estes defeitos devem ser indicados no contrato aquando da encomenda.

Marcação: Nome do produto (chapa de aço ou fita de aço), número da norma, marca, categoria do tratamento de superfície, código da camada de zinco, especificações e dimensões, exatidão dimensional.

Exemplo de marcação: chapa de aço, número normalizado Q/BQB430, marca SECC, tratamento de passivação de cromato de superfície (C), código de camada de zinco 20/20, espessura 0,80 mm, largura 1000 mm, precisão normal (A), comprimento 2000 mm, nivelamento de acordo com a precisão normal de nivelamento PF.A, então marcada como: Chapa de aço Q/BQB 430 SECC-C-20/20: 0.80B×1000A×2000A-PF.A.

Origem: Baosteel, POSCO na Coreia do Sul, Japão, Krupp na Alemanha, CKRM na Bélgica, etc.

Chapa de aço galvanizado por imersão a quente (SGCC): Atualmente, não existem siderurgias nacionais capazes de produzir materiais de alta qualidade, pelo que estes são importados principalmente do estrangeiro. É mais caro, e muitos fabricantes passaram a utilizar a CCEE para poupar custos.

O SGCC é revestido de zinco numa base laminada a frio, sendo a base de SPCC, geralmente utilizada para enformação a frio, e com uma resistência à tração superior a 270 megapascal. Do mesmo modo, existe um SGHC revestido a zinco numa base laminada a quente, com uma base de SPHC, geralmente utilizada para enformação a frio, e uma resistência à tração superior a 270 megapascal.

II. Aço inoxidável

1. Aço inoxidável ferrítico:

Tem um elevado teor de Cr, excelente resistência à corrosão e resistência à oxidação a alta temperatura.

2. Aço inoxidável austenítico:

As qualidades típicas como /Cr18Ni9, /Cr18Ni9T1 são não magnéticas, com boa resistência à corrosão, boa resistência térmica, boa resistência à oxidação a alta temperatura, boa plasticidade, boa resistência ao impacto, sem efeito de entalhe e excelente soldabilidade, pelo que são amplamente utilizadas.

Este tipo de aço tem geralmente baixa resistência, baixo limite de elasticidade e não pode ser reforçado através de tratamento térmico, mas após prensagem a frio e processamento, pode atingir uma elevada resistência à tração e melhorar a sua elasticidade.

No entanto, a sua resistência obtida por estiramento a frio a altas temperaturas é propensa à fragilização e não é adequada para suportar cargas elevadas.

3. Aço inoxidável martensítico:

Exemplos típicos incluem o 2Cr13 e o GX-8, que são magnéticos, têm excelentes propriedades de amortecimento, boa condutividade térmica, elevada resistência e limite de elasticidade após tratamento térmico. Contêm mais carbono e requerem alívio de tensões após a soldadura.

O arrefecimento rápido a altas temperaturas pode formar martensite, pelo que é necessário um arrefecimento lento após o forjamento, seguido de uma têmpera imediata.

Utilizado principalmente para peças de suporte de carga.

III. Folha de Flandres

A folha de Flandres (SPTE) é um aço de baixo teor de carbono revestido com estanho (Sn). Alguns acreditam que, pelo facto de a folha de Flandres utilizada no fabrico de alimentos enlatados ter sido importada de Macau, na província de Guangdong, na China (Macau pode ser lido como "马口" em chinês), era designada por "马口铁" (Ferro Makou). Existem outras explicações, como a utilização desta folha de Flandres no passado para fazer cabeças de candeeiros de querosene, que se assemelhavam à boca de um cavalo, daí o nome "马口铁" (Makou Iron).

No entanto, este nome não é exato. Por conseguinte, em 1973, durante uma conferência sobre folha de Flandres na China, foi oficialmente rebaptizada como folha de Flandres e os documentos oficiais deixaram de utilizar o nome "马口铁" (Ferro Makou).

Características: Mantém a boa plasticidade e formabilidade do aço com baixo teor de carbono, e a espessura geralmente não excede 0,6 mm.

Utilizações: Proteção contra interferências magnéticas e estampagem de peças pequenas.

IV. Aço mola

Aço de médio carbono contendo manganês (Mn), crómio (Cr), silício (Si) e outras ligas de aço.

Características: O material pode sofrer uma deformação elástica significativa, absorvendo o impacto ou o amortecimento, e pode também armazenar energia para permitir que o mecanismo complete uma ação.

V. Cobre e ligas de cobre

Características: Boa condutividade eléctrica e térmica, resistência à corrosão, bom brilho, fácil de processar e adequado para galvanoplastia e revestimento.

1. Cobre puro (teor de Cu superior a 99,5%):

Baixa resistência do material, boa plasticidade, excelente condutividade eléctrica, condutividade térmica e resistência à corrosão.

Utilizado em fios, cabos e equipamento elétrico.

2. Latão:

Uma liga de cobre-zinco, com propriedades mecânicas dependentes do teor de zinco, geralmente não superior a 50%.

Características: Boa ductilidade, bom desempenho de estampagem, utilizado em galvanoplastia, e tem boa resistência à água do mar e à corrosão atmosférica, mas o corpo é propenso à corrosão local.

3. Bronze:

Uma classe de ligas metálicas à base de cobre composta principalmente por ligas de cobre-estanho.

Características: Melhor resistência ao desgaste do que o cobre puro e o latão, boa trabalhabilidade e resistência à corrosão.

4. Cobre-berílio:

Uma liga de cobre que contém berílio (Be).

Características: Elevada resistência, dureza, elasticidade, resistência ao desgaste, elevada condutividade eléctrica, condutividade térmica, resistência ao frio e não magnética.

Utilizações: Utilizado em vários materiais de proteção electromagnética.

Para além disso, são também utilizadas ligas de alumínio.