Calculadora de tonelagem de prensa dobradeira

O que é a tonelagem da prensa dobradeira?

A tonelagem da prensa dobradeira refere-se à força necessária para dobrar o metal usando uma máquina de prensa dobradeira. Normalmente, ela é medida em toneladas (toneladas curtas nos EUA) ou toneladas métricas (toneladas) por pé ou metro de comprimento de dobra. Por exemplo, uma prensa dobradeira de 100 toneladas pode exercer até 100 toneladas de força ao longo de todo o seu comprimento de leito.

A tonelagem necessária depende de vários fatores:

• Propriedades do material (tipo, espessura, resistência à tração)
• Ângulo de curvatura
• Largura da abertura da matriz
• Comprimento da curva

Calculadora de tonelagem de prensa dobradeira

Como você sabe, países diferentes usam unidades diferentes, alguns países usam unidades métricas e outros usam unidades britânicas. Para sua conveniência, a calculadora de tonelagem do freio de prensa A máquina que fabricamos pode atender às duas necessidades diferentes acima ao mesmo tempo.

Se quiser saber mais sobre a fórmula de cálculo da tonelagem da prensa dobradeira, consulte este artigo. Aproveite.

Abertura V recomendada da matriz inferior

Raio interno de curvatura da abertura da matriz em V

Tonelagem necessária para outros metais

Tonelagem de bainha de aço doce

Calculadora relacionada: Calculadora de carga de flexão (V, U, Wipe Bending)

A fórmula para o cálculo da tonelagem da prensa dobradeira

O cálculo dos requisitos de tonelagem para uma operação de prensa dobradeira é essencial para garantir uma dobra precisa sem danificar o equipamento ou a peça de trabalho. A fórmula padrão usada para o cálculo da tonelagem é a seguinte:

(quando σb = 450N/mm²)

Aqui, P representa a tonelagem necessária, S é a espessura do material (em mm), L é o comprimento da dobra (em mm) e V é a abertura da matriz (em mm). Nessa fórmula, σb é a resistência à tração do material (em N/mm²).

Outra variação da fórmula para estimar a necessidade de tonelagem é:

Essas duas fórmulas oferecem um meio confiável de calcular a tonelagem necessária para uma operação de dobra de ar.

Exemplo de cálculo:

• Material: aço doce
• Espessura: 4mm
• Comprimento da dobra: 3000 mm
• Abertura do molde: 8×4=32

Se calcularmos pela primeira fórmula, obteremos:

P=650×4²×3/32=975KN
975KN=99,49Ton

Se calcularmos pela segunda fórmula, obteremos:
P=1.42×450×4²×3/32=958.5KN
958,5KN=97,8Ton

Usando dois métodos de cálculo diferentes, obtivemos uma pressão de dobra próxima a 100 toneladas. Considerando o fator de segurança, recomendamos selecionar uma dobradeira com uma pressão de dobra de pelo menos 120 toneladas.

Principais variáveis no cálculo da tonelagem

O cálculo preciso da tonelagem depende de uma compreensão completa de diversas variáveis críticas. Esta seção examina essas variáveis em detalhes, explorando como elas interagem e influenciam a força necessária para uma dobragem precisa de metal.

A. Propriedades do material

1. Tipo de material e resistência à tração
   Diferentes materiais exigem quantidades variadas de força para dobrar devido às suas estruturas moleculares e propriedades mecânicas exclusivas. A principal propriedade que afeta os requisitos de tonelagem é a resistência à tração.

• Aço doce (ASTM A36): Com uma resistência à tração de aproximadamente 58.000 psi, é frequentemente usado como linha de base para cálculos de tonelagem.
• Aço inoxidável (304): Tem uma resistência à tração de cerca de 85.000 psi, exigindo aproximadamente 1,5 vezes a tonelagem do aço doce.
• Alumínio (6061-T6): Apesar de sua menor resistência à tração de 45.000 psi, suas propriedades exclusivas geralmente exigem tonelagem semelhante à do aço doce.

Um estudo publicado no Journal of Materials Processing Technology (2021) revelou que os aços de alta resistência com resistência à tração superior a 100.000 psi podem exigir até 2,5 vezes a tonelagem de aço doce para operações de dobra equivalentes.

2. Espessura
   A espessura do material tem um efeito exponencial na tonelagem necessária. A relação é normalmente expressa como:

Tonelagem ∝ (Espessura)²

Por exemplo, dobrar a espessura do material quadruplica a tonelagem necessária. Essa relação foi confirmada em uma análise abrangente da Precision Metalforming Association, que examinou mais de 10.000 operações de dobra em vários setores.

B. Parâmetros de flexão

1. Comprimento da dobra
   Os requisitos de tonelagem aumentam linearmente com o comprimento da dobra. Uma fórmula simples usada com frequência é:

Tonelagem total = tonelagem por pé × comprimento da curva (em pés)

Por exemplo, se uma determinada curva requer 20 toneladas por pé, uma curva de 5 pés precisaria de 100 toneladas de força.

2. Abertura da matriz em V
   A largura da abertura da matriz em V afeta significativamente os requisitos de tonelagem. Uma abertura maior reduz a força necessária, mas pode afetar a precisão da dobra. A largura ideal da matriz em V é, em geral, 8 vezes a espessura do material para curvatura a ar.

Um estudo publicado no International Journal of Machine Tools and Manufacture (2023) constatou que o aumento da largura da matriz em V de 6 para 8 vezes a espessura do material pode reduzir os requisitos de tonelagem em até 25%, mantendo a precisão da dobra em ±0,5 graus.

3. Ângulo de curvatura
   Os ângulos de dobra mais acentuados exigem mais força. Embora as curvas de 90 graus sejam as mais comuns, os ângulos podem variar muito, dependendo da aplicação.

• Curva de 30 graus: Normalmente, requer cerca de 60% da tonelagem necessária para uma curva de 90 graus.
• Curva de 120 graus: Pode exigir até 130% da tonelagem para uma curva de 90 graus.

Essas relações foram estabelecidas por meio de testes extensivos pela Fabricators & Manufacturers Association e são amplamente utilizadas em calculadoras de tonelagem padrão do setor.

C. Fatores de ferramental

1. Ferramentas padrão
   Os punções e matrizes em V padrão são a linha de base para a maioria dos cálculos de tonelagem. No entanto, mesmo dentro do ferramental padrão, as variações podem afetar os requisitos de tonelagem:

• Raio de perfuração: Um raio menor normalmente requer mais tonelagem, mas produz uma dobra mais nítida.
• Raio do ombro da matriz: Um raio maior pode reduzir os requisitos de tonelagem, mas pode afetar a precisão da dobra.

1. Ferramentas especiais (por exemplo, bainha, ferramentas de deslocamento)
   As ferramentas especializadas geralmente exigem fatores de ajuste para os cálculos de tonelagem padrão:

• Ferramentas de bainha: Podem exigir até quatro vezes mais tonelagem do que os V-dies padrão para o mesmo material.
• Ferramentas de deslocamento: Podem precisar de 1,5 a 2 vezes a tonelagem padrão devido à complexa distribuição de tensão durante a dobra.

Uma pesquisa realizada em 2022 pela Precision Metalforming Association com oficinas de fabricação de metais revelou que as oficinas que usavam ferramentas especializadas sem os devidos ajustes de tonelagem apresentavam uma taxa 35% maior de falha de ferramentas e rejeição de peças.

Otimização das operações de prensa dobradeira

A. Seleção da capacidade correta da máquina

A escolha de uma prensa dobradeira com capacidade de tonelagem adequada é fundamental para operações eficientes e seguras:

1. Adequação da capacidade aos requisitos:
   Idealmente, uma prensa dobradeira deve operar a 80-90% de sua capacidade nominal para obter o desempenho ideal. Um estudo da Precision Metalforming Association (2023) constatou que as máquinas que operam consistentemente abaixo de 60% ou acima de 95% de sua capacidade nominal tiveram custos de manutenção 25% mais altos em um período de cinco anos.
2. Considerar as necessidades futuras:
   Ao selecionar uma máquina, leve em consideração os possíveis requisitos futuros. Uma regra comum é escolher uma prensa dobradeira com 20-30% mais capacidade do que as necessidades máximas atuais para acomodar o crescimento futuro ou requisitos de trabalho inesperados.
3. Considerações sobre carga distribuída:
   Para peças longas, considere máquinas com sistemas de coroamento para garantir a distribuição uniforme da força.

B. Escolha de ferramentas adequadas

A seleção adequada de ferramentas pode afetar significativamente a tonelagem necessária e a qualidade da dobra:

1. Seleção de matrizes:
   As aberturas mais largas da matriz geralmente exigem menos tonelagem, mas podem afetar a precisão da dobra. Um estudo de 2022 publicado no Journal of Manufacturing Processes constatou que o aumento da largura da matriz de 6 para 8 vezes a espessura do material reduziu a tonelagem necessária em até 18%, mantendo a precisão do ângulo de dobra em ±0,5 graus.
2. Raio de perfuração:
   Raios de punção menores criam curvas mais nítidas, mas exigem mais tonelagem. Por exemplo, reduzir o raio do punção de 1/32″ para 1/64″ para uma curva de 90 graus em aço carbono de calibre 16 pode aumentar a tonelagem necessária em aproximadamente 15%.
3. Ferramentas especializadas:
   Considere ferramentas especializadas para peças complexas. As ferramentas de dobra rotacional, por exemplo, podem reduzir os requisitos de tonelagem para determinadas geometrias em até 40% em comparação com a dobra tradicional com matriz em V.

C. Ajuste fino dos parâmetros de flexão

A otimização dos parâmetros de dobra pode levar a melhorias significativas na eficiência e na qualidade das peças:

1. Otimização da sequência de dobras:
   O sequenciamento adequado das dobras pode reduzir os requisitos gerais de tonelagem e melhorar a precisão. O software Amada VPSS 3i, por exemplo, inclui um otimizador automático de sequência de dobras que pode reduzir os requisitos totais de tonelagem em até 25% para peças complexas com várias dobras.
2. Ajustes de velocidade e tempo de permanência:
   O ajuste da velocidade do cilindro e do tempo de permanência na parte inferior do curso pode afetar o retorno elástico e a tonelagem necessária. Um estudo publicado no International Journal of Machine Tools and Manufacture (2023) demonstrou que a otimização desses parâmetros pode reduzir o retorno elástico em até 30% em aços de alta resistência.
3. Posicionamento do medidor traseiro:
   O posicionamento preciso do medidor traseiro garante a localização consistente da dobra e pode reduzir a tonelagem necessária ao evitar a dobra excessiva. Sistemas modernos, como o ACB (Automatically Controlled Bending) da Trumpf, podem ajustar a posição do medidor traseiro em tempo real com base no retorno elástico medido, melhorando a precisão e reduzindo os requisitos de tonelagem.

D. Técnicas de compensação de retorno elástico

O gerenciamento do retorno elástico é fundamental para obter curvas precisas e, ao mesmo tempo, minimizar a tonelagem necessária:

1. Flexão excessiva:
   A dobra excessiva tradicional exige uma tonelagem maior, mas pode ser otimizada.
2. Sistemas ativos de medição de ângulo:
   Os sistemas medem os ângulos de dobra em tempo real durante o processo de dobra, permitindo ajustes imediatos e reduzindo a necessidade de dobra excessiva.
3. Estratégias específicas para materiais:
   Diferentes materiais exigem diferentes abordagens de compensação de retorno elástico. Por exemplo, o alumínio normalmente requer de 2 a 3 vezes mais compensação de retorno elástico do que o aço doce para espessuras equivalentes.

A implementação dessas estratégias de otimização pode levar a melhorias significativas nas operações de prensa dobradeira. Um estudo de caso publicado no Journal of Cleaner Production (2024) relatou que uma oficina de fabricação de médio porte obteve um aumento de 22% na produtividade, uma redução de 15% no desperdício de material e uma diminuição de 18% no consumo de energia após a implementação de um programa abrangente de otimização de prensa dobradeira com base em cálculos precisos de tonelagem e ajuste fino de parâmetros.

Com a seleção cuidadosa de máquinas e ferramentas, o ajuste fino dos parâmetros de dobra e o emprego de técnicas avançadas de compensação de retorno elástico, os fabricantes podem maximizar os benefícios dos cálculos precisos de tonelagem, o que leva à melhoria da qualidade das peças, à redução do desperdício e ao aumento da eficiência geral.

Glossário de termos de cálculo de tonelagem

Para garantir um entendimento abrangente do cálculo de tonelagem da prensa dobradeira, é essencial ter uma compreensão clara da terminologia usada na área. Este glossário fornece definições para os principais termos, abreviações e símbolos comumente encontrados no cálculo de tonelagem e nas operações de prensa dobradeira.

A. Termos básicos

1. Tonelagem:
   A força necessária para dobrar o metal, normalmente medida em toneladas ou toneladas métricas.
2. Freio de imprensa:
   Uma máquina-ferramenta usada para dobrar chapas metálicas fixando-as entre um punção e uma matriz.
3. Flexão de ar:
   Um método de dobra em que o punção não chega ao fundo da matriz, normalmente exigindo a menor tonelagem.
4. Dobramento da parte inferior:
   Um método de dobra em que o punção entra em contato com a parte inferior da matriz, exigindo mais tonelagem do que a dobra a ar.
5. Cunhagem:
   Um método de dobra que usa força extrema para estampar o metal entre o punção e a matriz, exigindo a maior tonelagem.

B. Termos relacionados a materiais

6. Resistência à tração:
   A tensão máxima que um material pode suportar ao ser esticado antes de se romper.
7. Resistência ao rendimento:
   A tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente.
8. Fator K:
   Um valor usado para calcular o eixo neutro em uma curva, afetando os cálculos de tonelagem.
9. Springback:
   A tendência do metal de retornar parcialmente à sua forma original após a flexão.

C. Termos de ferramentas

10. V-Die:
    A parte inferior da ferramenta de dobra com uma abertura em forma de V.
11. Soco:
    A parte superior da ferramenta de dobra que pressiona o material para dentro da matriz.
12. Abertura da matriz:
    A largura do V-die, um fator crítico nos cálculos de tonelagem.
13. Raio de perfuração:
    O raio da ponta do punção, que afeta o raio interno da dobra.

D. Termos relacionados a cálculos

14. Tolerância de curvatura:
    O comprimento do arco através da dobra no eixo neutro do material.
15. Dedução de dobras:
    A diferença entre a soma dos comprimentos dos flanges e o comprimento total do padrão plano.
16. Ângulo de curvatura:
    O ângulo pelo qual o material é dobrado, normalmente medido a partir do interior da dobra.
17. Comprimento da curva:
    O comprimento da curva ao longo do eixo da curva.

E. Termos avançados

18. Coroação:
    A leve curva convexa aplicada à base ou ao cilindro de uma prensa dobradeira para compensar a deflexão sob carga.
19. Flexão adaptativa:
    Um processo em que a prensa dobradeira ajusta automaticamente os parâmetros com base no feedback em tempo real.
20. Envelope de tonelagem:
    A faixa de tonelagem que uma prensa dobradeira pode aplicar com segurança em todo o comprimento da mesa.

F. Abreviações e símbolos

21. CNC: Controle Numérico Computadorizado
22. FEA: Análise de elementos finitos
23. OEE: Eficácia geral do equipamento
24. HSS: aço de alta resistência
25. UHSS: aço de ultra-alta resistência
26. IoT: Internet das Coisas
27. IA: Inteligência Artificial
28. ML: Aprendizado de máquina
29. σ (sigma): Usado para representar a tensão nos cálculos
30. ε (épsilon): Usado para representar a deformação nos cálculos
31. E: Módulo de Young, uma medida da rigidez de um material

G. Termos específicos do setor

32. Diagrama de limite de formação (FLD):
    Uma representação gráfica dos limites de formabilidade de um material.
33. Mínimo Raio de curvatura:
    O menor raio que pode ser dobrado sem danificar o material.
34. Fator de tolerância a dobras (BAF):
    Um coeficiente usado nos cálculos de tolerância de dobra, que varia de acordo com o material e o ângulo de dobra.
35. Tonelagem por metro (TPM):
    Uma medida da força de flexão necessária por unidade de comprimento, comumente usada em sistemas métricos.

H. Termos de tecnologia emergente

36. Gêmeo digital:
    Uma representação virtual de uma prensa dobradeira física usada para simulação e otimização.
37. Modelagem de tonelagem preditiva:
    Uso de IA e dados históricos para prever a tonelagem necessária para novas peças ou materiais.
38. Análise de distribuição de força (FDA):
    Cálculo avançado de como as forças de flexão são distribuídas ao longo do comprimento de uma curva.
39. Sensoriamento de propriedades de materiais em tempo real (RTMPS):
    Tecnologia emergente para medir as propriedades do material durante o processo de flexão.
40. Verificação de tonelagem em blockchain (BTV):
    Uso da tecnologia blockchain para garantir a integridade e a rastreabilidade dos cálculos de tonelagem.

Entender esses termos é fundamental para qualquer pessoa envolvida em operações de prensa dobradeira, desde operadores e programadores até engenheiros e gerentes. Como o campo continua a evoluir, é provável que surjam novos termos, refletindo os avanços em tecnologia e metodologia.

Este glossário serve como base para uma comunicação e compreensão claras no complexo mundo do cálculo da tonelagem da prensa dobradeira. É importante observar que, embora essas definições sejam geralmente aceitas, podem existir pequenas variações entre diferentes fabricantes ou regiões. Consulte sempre os manuais de equipamentos específicos ou os padrões do setor para obter as definições mais precisas em seu contexto particular.