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Guia de técnicas de nivelamento: Garantir a precisão no trabalho em metal

Última atualização:
10 de junho de 2024
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Índice

Os materiais e as peças em bruto podem apresentar defeitos, tais como abaulamento, flexão, torção e distorções ondulatórias. Antes de cortar, fatiar e moldar, é essencial nivelar os materiais.

Processo de nivelamento

Causas da deformação do material e princípios de correção

(1) Causas da deformação do material

A deformação do material pode resultar da tensão residual da laminagem, do processamento do material e da elevação, transporte ou armazenamento incorrectos.

(2) Princípios de nivelamento

Através da aplicação de forças externas ou de calor (expansão e contração térmicas), as fibras mais curtas do material podem ser alongadas ou as mais longas podem ser encurtadas, tornando os comprimentos de todas as camadas de fibras aproximadamente iguais.

Tipos de métodos de nivelamento

Os métodos de nivelamento são classificados em nivelamento a frio e nivelamento a quente, consoante a aplicação ou não de calor. Também se dividem em nivelamento manual, nivelamento mecânico e nivelamento por chama, com base na fonte e na natureza da força aplicada.

Técnicas de nivelamento

Os métodos de nivelamento mais comuns incluem o nivelamento manual e mecânico. O nivelamento mecânico engloba o nivelamento de máquinas, o nivelamento de prensas de fricção, o nivelamento de máquinas de endireitar perfis e a correção de máquinas de moldagem por martelo vibratório.

(1) Nivelamento manual

O nivelamento manual envolve a utilização de martelos ou métodos de torção para corrigir a deformação das peças. Trata-se de um método flexível e direto, utilizado principalmente para peças que o equipamento não consegue nivelar. As ferramentas habitualmente utilizadas no nivelamento manual incluem martelos, marretas, marretas, martelos de golpe morto, macacos, punhos de morsa, etc., sendo a principal fixação uma plataforma.

As ferramentas de medição incluem principalmente réguas, calibradores de folga e gabaritos. Nivelamento manual: endireitamento de tosquia e corte de curvas laterais, endireitamento de pequenos ângulos de aço, nivelamento manual de defeitos de conformação em peças de trabalho.

(2) Nivelamento da máquina

O nivelamento de máquinas é utilizado principalmente para chapas de aço carbono, chapas de aço inoxidável e chapas de liga de alumínio, divididas em nivelamento de chapas finas e nivelamento de chapas grossas.

(3) Tipos de dobragem de placas e princípios de nivelamento

A dobragem de chapas divide-se em dobragem plana (bidimensional) e dobragem espacial (tridimensional), conforme ilustrado na Figura 3-159. O princípio do nivelamento de chapas consiste em provocar a deformação plástica da chapa metálica sob a ação do rolo de nivelamento, obtendo-se um estado plano, conforme ilustrado na Figura 3-160.

Figura 3-159 Tipos de dobragem de chapa
Figura 3-159 Tipos de dobragem de chapa

a) Diagrama de flexão bidimensional
b) Diagrama tridimensional de flexão

Figura 3-160 Princípio de nivelamento
Figura 3-160 Princípio de nivelamento

Máquinas de nivelamento e suas aplicações

Máquinas de nivelamento de chapas finas e grossas

Para o nivelamento de peças de estampagem dos vagões ferroviários de passageiros, são utilizados dois tipos de equipamento em função da espessura da peça: máquinas de nivelamento de chapa fina e máquinas de nivelamento de chapa grossa.

A aparência da máquina de nivelamento de placas finas é mostrada na Figura 3-16a, e seus parâmetros técnicos são dados na Tabela 3-108. Esta máquina utiliza 19 rolos de correção de precisão, nivelando placas de espessura 0,5~8mm, com a precisão de ajuste dos rolos de endireitamento de ±0,01mm.

Tabela 3-108 Parâmetros técnicos da máquina de nivelamento de chapas finas de precisão de 19 rolos

MaterialAço, aço inoxidável, liga de alumínio
Características da superfícieNão é um material sensível à superfície, não é um material suscetível de oxidação e ferrugem
Tolerância geométricaTolerância de forma da espessura em conformidade com as normas EN
Resistência à traçãoConsultar o gráfico de desempenho de nivelamento
Resistência ao escoamentoConsultar o gráfico de desempenho de nivelamento
Secção transversal do materialConsultar o gráfico de desempenho do endireitamento
Comprimento mínimo do material (direção transversal)100 mm
Material Largura1650mm
Velocidade de passagem3~12m/min
Diâmetro do rolo de nivelamento56 mm
Número de rolos de nivelamento19
Precisão de ajuste dos rolos de nivelamento±0,01mm
Passagem Altura acima do solo950 mm
Espaço necessário (comprimento × largura × altura)3900mm×2350mm×2050mm

A aparência da máquina de nivelamento de chapa grossa é mostrada na Figura 3-16b, e seus parâmetros técnicos são dados na Tabela 3-109. Esta máquina utiliza 13 rolos de correção de precisão, placas de nivelamento de espessura 6~22mm, com a planicidade de nivelamento de 0,5mm/m2.

Tabela 3-109: Especificações técnicas da máquina de nivelamento de chapas grossas CNC de 13 rolos

MaterialUnidadesNotas
Tipo de materialAço carbono comum, aço resistente a altas temperaturas, aço de alta liga, aço inoxidável, liga de alumínio
Condição do materialPuncionamento, cisalhamento, corte por chama, Corte a plasmacorte a laser, jato de areia à superfície, etc.
Resistência máxima ao escoamentoN/mm2700: Espessura 22 mm, comprimento total 900 mm: Espessura 20mm, Comprimento total 1000mm
Espessura mínima de nivelamentomm6
Espessura máxima de nivelamentomm22
Parâmetros relacionados com o nivelador
Largura máxima de nivelamentomm1650
Número de rolos de nivelamento13
Diâmetro dos rolos de nivelamentomm180
Número de rolos de suporte superiores4 filas de 8 rolos, total de 32 rolos de suporte
Número de rolos de suporte inferiores4 filas de 9 rolos, total de 36 rolos de apoio
Diâmetro dos rolos de suportemm200
Capacidade de carga de cada rolo de suportekN1000
Velocidade de nivelamento ajustávelm/ min0 ~ 15
Potência do motor principal (aproximada)kW175 (Velocidade 1200r/min)
Precisão de nivelamento0,5 mm/m²
Peso da máquina (incluindo o motor)kg65000
Dimensões da máquina (C×L×A)mm2500 x 4200 x 3650
Altura da mesa de trabalhomm800

Valores de ajuste para os lados de entrada e saída da máquina de nivelamento

Dependendo da espessura do material, selecionar os valores para os lados de entrada e de saída da máquina de nivelamento. Para diferentes materiais e diferentes formas de peças, os valores para os lados de entrada e de saída variam; as peças com elevada resistência ao escoamento e secções transversais grandes têm valores de ajuste de entrada maiores.

A Tabela 3-110 apresenta os valores de ajuste para os lados de entrada e saída do nivelador de placa fina; a Tabela 3-111 apresenta os valores de ajuste para os lados de entrada e saída do nivelador de placa grossa.

Tabela 3-110: Valores de ajuste para os lados de entrada e saída do nivelamento de chapa fina (Unidade: mm)

Espessura da folhaValores de ajuste do limite lateral de entradaValores de ajuste do lado da entradaValores de ajuste do lado de saída
0.5-2.4-1.20.5
0.8-2-0.80.8
1-1.2-0.61
1.5-0.90.11.5
2-0.40.62
2.50.112.5
30.81.73
41.92.84
4.52.53.44.5
53.23.85
64.356
86.67.28
108.89.210
1210.811.212

Tabela 3-111: Valores de ajuste para os lados de entrada e saída do nivelamento de chapa espessa (Unidade: mm)

Espessura do material
65. 875.914.013.98
87.717.715.835.83
109.889.897.617.58
1211.7911.769.69.57
1413.7513.6911.5611.50
1615.8515.8713.6813.63
1817.8817.8715.6615.62
2019.8619.8617.6117.57
2221.8521.8519.5719.52

Direção de nivelamento

A Figura 3-161 ilustra a direção de nivelamento da peça.

Figura 3-161: Diagrama esquemático da direção de nivelamento da peça
Figura 3-161: Diagrama esquemático da direção de nivelamento da peça

Processo de nivelamento

1) Selecionar os valores de ajuste para os lados de entrada e de saída com base no material, espessura e forma da peça a ser nivelada.

2) Nivelamento experimental da primeira peça.

3) Corrigir os valores de ajuste para os lados de entrada e de saída com base nos resultados da inspeção de nivelamento da primeira peça.

4) Repetir o nivelamento experimental, a inspeção e a correção várias vezes para determinar os valores finais para os lados de entrada e de saída.

5) Prosseguir com a produção de nivelamento de lotes.

Inspeção

Realizar a inspeção de planicidade 100% das peças niveladas. Quaisquer peças não conformes que excedam o padrão são submetidas a tratamentos de nivelamento secundários ou múltiplos até que a planicidade da peça cumpra os requisitos.

Endireitamento Nivelamento de prensas hidráulicas

Para peças de trabalho que excedam a capacidade de nivelamento da máquina de nivelamento de rolos, é utilizado um método de correção da pressão. A Figura 3-162 mostra um diagrama esquemático da utilização de uma prensa hidráulica de endireitamento para nivelar chapas grossas.

Figura 3-162: Diagrama esquemático de nivelamento de placas grossas usando uma prensa hidráulica de endireitamento
Figura 3-162: Diagrama esquemático de nivelamento de placas grossas usando uma prensa hidráulica de endireitamento

Nivelamento com prensa de fricção

No caso de peças de chapa e de perfil de pequenas dimensões, as deformações também ocorrem durante a processo de estampagem. No entanto, devido ao pequeno tamanho destas peças, não podem ser niveladas com uma máquina de nivelamento. Em vez disso, é utilizada uma prensa de fricção para as nivelar à força.

A Figura 3-163 mostra vários métodos comuns de correção utilizando uma prensa de fricção, tais como o nivelamento por sobreposição de peças deformadas de várias camadas, o nivelamento de placas espessas e o nivelamento com um ferro de almofada de processo.

Figura 3-163: Processo de nivelamento da prensa de fricção
Figura 3-163: Processo de nivelamento da prensa de fricção

a) Sobreposição de placas finas para nivelamento
b) Nivelamento da chapa grossa
c) Aplicação de um ferro de almofada de processo no meio

Máquina de endireitar secções de aço Nivelamento

Os ângulos de aço, os canais de aço e outros perfis utilizados na produção de autocarros podem ficar deformados durante o transporte e o corte. Estas deformações são corrigidas utilizando uma máquina de endireitar perfis de aço (para endireitar). A máquina de endireitar perfis de aço, como se mostra na Figura 3-164, tem uma estrutura horizontal e é accionada hidraulicamente.

Figura 3-164: Máquina de endireitar aço
Figura 3-164: Máquina de endireitar aço

1 - Cilindro hidráulico,
2 - Cabeça de prensa
3 - Travessa de apoio
4 - Pivô móvel
5 - Quadro de controlo hidráulico
6 - Motor elétrico
7 - Tanque de óleo
8 - Bomba de óleo
9 - Interruptor do pedal

A máquina de endireitar perfis de aço utiliza um método de dobragem inversa para endireitar. O perfil é colocado entre a cabeça da prensa e os fulcros. A distância entre os dois pontos de apoio pode ser ajustada de acordo com o comprimento e o grau de curvatura do perfil.

A força exercida pela cabeça da prensa actua sobre o perfil a ser nivelado, fazendo-o curvar na direção oposta. Dependendo do grau de curvatura do perfil, este é nivelado por fases até estar completamente rectificado. A Figura 3-165 mostra o dispositivo de suporte de aço da secção.

Figura 3-165: Dispositivo de suporte de aço.
Figura 3-165: Dispositivo de suporte de aço.

Para além de endireitar a secção de aço, a máquina de endireitar secção de aço também pode nivelar algumas placas espessas de estrutura especial e remodelar peças formadas. A Figura 3-166 mostra o endireitamento de cantoneiras de aço e o nivelamento de componentes especiais, respetivamente.

Figura 3-166: Endireitamento de cantoneiras de aço e nivelamento de componentes especiais
Figura 3-166: Endireitamento de cantoneiras de aço e nivelamento de componentes especiais
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