Visão Geral do Metal em Chapa

Fabricação de Metal em Chapa:

A fabricação de metal em chapa é um processo abrangente de trabalho a frio para chapas metálicas finas (geralmente abaixo de 6mm), incluindo corte, punção, dobra, solda, rebitagem, conformação por matriz e tratamento de superfície. Sua característica significativa é que a espessura da mesma peça é consistente.

Métodos de Fabricação de Metal em Chapa:

1. Fabricação Sem Matriz: Este processo utiliza equipamentos como punção CNC, corte a laser, máquinas de corte, máquinas de dobra e máquinas de rebitar para processar metal em chapa. Geralmente é usado para produção de amostras ou pequenos lotes e tem um custo mais alto.

2. Fabricação com Matriz: Este processo utiliza matrizes fixas para processar metal em chapa. As matrizes comuns incluem matrizes de corte e matrizes de conformação. É principalmente usado para produção em massa e tem um custo mais baixo.

Métodos de processamento de metal em chapa:

1. Processamento sem molde: Este processo utiliza equipamentos como punção CNC, corte a laser, máquinas de corte, máquinas de dobra e máquinas de rebitar para processar metal em chapa. Geralmente é usado para produção de amostras ou pequenos lotes e é relativamente caro.

2. Processamento com molde: Este processo utiliza moldes fixos para processar metal em chapa. Estes normalmente incluem moldes de corte e moldes de conformação. É principalmente usado para produção em massa e é relativamente barato.

Fluxo de processamento de metal em chapa

l Corte: punção CNC, corte a laser, máquina de corte; Conformação - dobra, estampagem, punção: máquina de dobra, prensa, etc.

l Outros processamentos: rebitagem, tarraxa, etc.

l Soldagem

l Tratamento de superfície: pintura em pó, galvanoplastia, escovado, serigrafia, etc.

Processos de Fabricação de Metal em Chapa - Corte

Os métodos de corte de metal em chapa incluem principalmente punção CNC, corte a laser, máquinas de corte e corte por matriz. A punção CNC é atualmente o método mais comumente usado. O corte a laser é usado principalmente na fase de prototipagem, mas seu custo de processamento é alto. O corte por matriz é usado principalmente para produção em massa.

Abaixo, vamos principalmente introduzir o corte de metal em chapa usando punção CNC.

A punção CNC, também conhecida como punção de torre, pode ser usada para corte, perfuração de furos, estampagem de furos e adição de nervuras, etc. Sua precisão de processamento pode atingir +/-0,1mm. A espessura da chapa de metal que a punção CNC pode processar é:

Chapa laminada a frio, chapa laminada a quente <3,0mm;

Chapa de alumínio <4,0mm;

Chapa de aço inoxidável <2,0mm.

1. Existem requisitos mínimos de tamanho para punção. O tamanho mínimo de punção está relacionado com a forma do furo, as propriedades mecânicas do material e a espessura do material. (Ver figura abaixo)

2. Espaçamento de furos e distância da borda em punção CNC. A distância mínima entre a borda do furo perfurado e o contorno externo de uma peça está sujeita a certas limitações dependendo da forma da peça e do furo. Quando a borda do furo perfurado não é paralela à borda externa da peça, essa distância mínima não deve ser inferior à espessura do material t; quando são paralelas, não deve ser inferior a 1,5t. (Veja a figura abaixo)

3. Ao traçar furos, a distância mínima entre o furo traçado e a borda é 3T, a distância mínima entre dois furos traçados é 6T, e a distância mínima segura entre o furo traçado e a borda de dobra (interna) é 3T + R (T é a espessura da chapa, R é o raio de dobra).

4. Ao punçar furos em peças estampadas, dobradas e embutidas, deve ser mantida uma certa distância entre a parede do furo e a parede reta. (Ver diagrama abaixo)

Tecnologia de processamento de chapa metálica - conformação

A conformação de chapa metálica envolve principalmente dobra e estampagem.

1. Dobra de chapa metálica

1.1. A dobra de chapa metálica utiliza principalmente prensas dobradeiras.

Precisão de processamento da prensa dobradeira:

Primeira dobra: +/-0,1mm

Segunda dobra: +/-0,2mm

Mais de duas dobras: +/-0,3mm

1.2. Princípios básicos da sequência de dobra: Dobrar de dentro para fora, do menor para o maior, dobrar formas especiais primeiro, depois formas gerais, garantindo que o processo anterior não afete nem interfira nos processos subsequentes.

1.3. Formas comuns de ferramentas de dobra:

1.4. Raio Mínimo de Curvatura de Peças Dobradas: Quando um material é dobrado, a camada externa é esticada enquanto a camada interna é comprimida na área de raio. Quando a espessura do material é constante, quanto menor o raio interno (r), mais severos são o estiramento e a compressão. Quando a tensão de tração no raio externo excede a resistência máxima do material, ocorrerão trincas e rupturas. Portanto, o projeto estrutural de peças dobradas deve evitar raios de curvatura excessivamente pequenos. Os raios mínimos de curvatura dos materiais comumente usados na empresa são mostrados na tabela abaixo.

Tabela de raios mínimos de dobra para peças dobradas:

1.5. Altura da borda reta das peças de dobra Geralmente, a altura mínima da borda reta não deve ser muito pequena. Requisito de altura mínima: h > 2t

Se a altura da borda reta h < 2t da peça dobrada precisar ser aumentada primeiro, então a altura de dobra deve ser aumentada e, em seguida, processada para o tamanho necessário após a dobra; ou um sulco raso deve ser processado na zona de deformação de dobra antes da dobra.

1.6. Altura de uma borda reta com um lado em ângulo: Quando uma peça dobrada tem um lado em ângulo, a altura mínima do lado é: h = (2~4)t > 3mm

1.7. Distância do furo nas peças de dobra: Distância do furo: Após o punção, o furo deve ser posicionado fora da zona de deformação de dobra para evitar deformação durante a dobra. A distância da parede do furo até a borda de dobra é mostrada na tabela abaixo.

1.8. Para peças dobradas localmente, a linha de dobra deve evitar locais de mudanças abruptas de dimensões. Ao dobrar parcialmente uma seção de uma borda, para evitar concentração de tensão e trincas em cantos agudos, a linha de dobra pode ser movida a uma certa distância da mudança abrupta de dimensão (Figura a), ou pode ser criado um canal de processo (Figura b), ou pode ser perfurado um furo de processo (Figura c). Observe os requisitos dimensionais nas figuras: S>R, largura do canal k≥t; profundidade do canal L>t+R+k/2

1.9. A borda chanfrada de uma borda dobrada deve evitar a zona de deformação.

1.10. Requisitos de projeto para bordas mortas O comprimento de uma borda morta está relacionado à espessura do material. Conforme mostrado na figura abaixo, o comprimento mínimo da borda morta L > 3,5t + R. Onde t é a espessura da parede do material e R é o raio mínimo de dobra interna do processo anterior (conforme mostrado à direita na figura abaixo).

1.11. Adição de furos de posicionamento do processo: Para garantir o posicionamento preciso da chapa no molde e evitar o deslocamento da chapa durante a dobra, resultando em produtos defeituosos, furos de posicionamento do processo devem ser adicionados antecipadamente durante o projeto, conforme mostrado na figura abaixo. Especialmente para peças que são dobradas e formadas várias vezes, os furos do processo devem ser usados como referência de posicionamento para reduzir erros acumulados e garantir a qualidade do produto.

1.12. Diferentes dimensões resultam em diferentes fabricabilidades:

Conforme mostrado no diagrama acima, a) perfurar o furo primeiro e depois dobrá-lo torna mais fácil garantir a precisão da dimensão L e facilita o processamento. b) e c) se a precisão da dimensão L for alta, a dobra deve ser realizada primeiro e depois o furo é usinado, o que é mais complicado.

1.13. Retorno elástico das peças de dobra: Muitos fatores influenciam o retorno elástico, incluindo as propriedades mecânicas do material, a espessura da parede, o raio de dobra e a pressão normal durante a dobra.

Quanto maior a proporção entre o raio do canto interno e a espessura da chapa da peça dobrada, maior é o retorno elástico.

Prensar nervuras de reforço na zona de dobra não apenas melhora a rigidez da peça, mas também ajuda a suprimir o retorno elástico.

2. Estampagem de chapa metálica

A estampagem de chapa metálica é realizada principalmente por punção CNC ou punção convencional, exigindo vários punções ou matrizes de estampagem.

A forma da peça estampada deve ser o mais simples e simétrica possível, e estampada em uma operação sempre que possível.

Para peças que requerem múltiplas operações de estampagem, marcas que podem se formar na superfície durante o processo de estampagem devem ser permitidas.

Enquanto garante que os requisitos de montagem sejam atendidos, um certo grau de inclinação nas paredes laterais estampadas deve ser permitido.

2.1. Requisitos para o raio do filete entre a base da peça estampada e a parede reta:

Conforme mostrado na figura, o raio do filete entre a base da peça estampada e a parede reta deve ser maior que a espessura da chapa, ou seja, r>t. Para tornar o processo de estampagem mais suave, r1 geralmente é tomado como (3+5)t, e o raio máximo do filete deve ser menor ou igual a 8 vezes a espessura da chapa, ou seja, r1<8t.

2.2. Raio de concordância entre a flange e a parede da peça estampada:

Conforme mostrado na figura, o raio de concordância entre a flange e a parede da peça de estampagem deve ser maior que duas vezes a espessura da chapa, ou seja, r2>2t. Para tornar o processo de estampagem mais suave, r2 geralmente é tomado como (5 - 10)t. O raio máximo da flange deve ser menor ou igual a 8 vezes a espessura da chapa, ou seja, r2<8t.

2.3. Raio de concordância entre a flange e a parede da peça de estampagem: Como mostrado na Figura, o raio de concordância entre o flange e a parede da parte de estampagem deve ser maior que o dobro da espessura da chapa, ou seja, r2>2t. Para tornar o processo de estampagem mais suave, r2 geralmente é considerado como (5-10)t. O raio máximo do flange deve ser menor ou igual a oito vezes a espessura da chapa, ou seja, r2<8t.

2.4. Diâmetro da cavidade interna de peças estampadas circulares: Como mostrado na figura, o diâmetro da cavidade interna de peças estampadas circulares deve ser D>d+10t para que a placa de pressão não enrugue durante a estampagem.

2.5. Raio de concordância entre paredes adjacentes de uma peça de estampagem retangular: Como mostrado na figura, o raio de concordância entre paredes adjacentes de uma peça de estampagem retangular deve ser r3 > 3t. Para reduzir o número de operações de estampagem, r3 deve ser o maior possível, maior que H/5, para que possa ser estampada de uma só vez.

2.6. Ao formar uma peça estampada circular sem flange em uma etapa, a relação dimensional entre sua altura e diâmetro deve atender aos seguintes requisitos:

Como mostrado na figura, ao formar uma peça estampada circular sem flange em uma etapa, a razão entre a altura H e o diâmetro d deve ser menor ou igual a 0,4, ou seja, H/d < 0,4.

2.7. Variação de Espessura de Componentes Estampados: Devido aos diferentes níveis de tensão em diversas localizações, a espessura do material em um componente estampado altera-se após a estampagem. Geralmente, o centro da base mantém sua espessura original, o material afina nos cantos arredondados da base, o material engrossa próximo à flange no topo, e o material engrossa nos cantos arredondados de componentes estampados retangulares. Ao projetar produtos estampados, as dimensões no desenho do produto devem indicar claramente se as dimensões externas ou internas devem ser garantidas; ambas as dimensões internas e externas não podem ser especificadas simultaneamente.

3. Outras Formas de Conformação de Chapas Metálicas:

Nervuras de Reforço —— Nervuras são prensadas em peças de chapa metálica para aumentar a rigidez estrutural.

Persianas —— Persianas são comumente usadas em vários invólucros ou carcaças para ventilação e dissipação de calor.

Rebordo de Furos (Furos de Estampagem) —— Usado para usinar roscas ou melhorar a rigidez de aberturas.

3.1. Nervuras de Reforço:

Seleção da Estrutura e Dimensões das Nervuras de Reforço

Dimensões limites do espaçamento de punção e da distância da borda da punção

3.2. Persianas venezianas:

O método de formar persianas venezianas é usar uma borda da punção para cortar o material enquanto o restante da punção estica e deforma o material ao mesmo tempo, formando um formato ondulado com um lado aberto.

Estrutura típica de persianas venezianas. Requisitos de tamanho para persianas venezianas: a>4t; b>6t; h<5t; L>24t; r>0,5t.

3.3. Rebarbação de furos (Furo de estampagem):

Existem muitos tipos de rebarbação de furos, sendo o mais comum a rebarbação de furos internos para serem roscados.

Tecnologia de fabricação de chapa metálica – soldagem

No projeto de estrutura de soldagem de chapa metálica, deve-se seguir o princípio de 'arranjo simétrico de soldas e pontos de solda, evitando convergência, agregação e sobreposição'. Soldas e pontos de solda secundários podem ser interrompidos, enquanto soldas e pontos de solda principais devem ser conectados. Os métodos de soldagem comumente usados em trabalhos de chapa metálica incluem soldagem a arco e soldagem por resistência.

1. Soldagem a arco:

Deve haver espaço suficiente de soldagem entre as peças de chapa metálica. A folga máxima de soldagem deve ser de 0,5-0,8 mm, e a solda deve ser uniforme e plana.

2. Soldagem por resistência

A superfície de soldagem deve ser plana e livre de rugas, retorno elástico, etc.

As dimensões para soldagem por pontos por resistência são mostradas na tabela abaixo:

Espaçamento de junta de solda por resistência

Em aplicações práticas, ao soldar peças pequenas, os dados na tabela abaixo podem ser usados como referência. Ao soldar peças grandes, o espaçamento das juntas pode ser aumentado apropriadamente, geralmente não inferior a 40-50mm. Para peças não estruturais, o espaçamento das juntas pode ser aumentado para 70-80mm.

Espessura da placa t, diâmetro do ponto de solda d, diâmetro mínimo do ponto de solda dmin, distância mínima entre pontos de solda e. Se as placas tiverem espessuras diferentes, selecione a espessura com base na placa mais fina.

Número de camadas de placa e razão de espessura para soldagem por resistência

A soldagem por pontos por resistência geralmente envolve duas camadas de placa, com um máximo de três camadas. A razão de espessura de cada camada na junta de solda deve estar entre 1/3 e 3.

Se forem necessárias três camadas para soldagem, a proporção de espessura deve ser verificada primeiro. Se for razoável, a soldagem pode prosseguir. Caso contrário, considere criar furos de processo ou entalhes de processo, soldar duas camadas separadamente e escalonar os pontos de solda.

Tecnologia de Processamento de Chapa Metálica - Tratamento de Superfície

O tratamento de superfície da chapa metálica serve tanto para fins anticorrosivos quanto decorativos. Os tratamentos de superfície comuns da chapa metálica incluem: pintura em pó, galvanização eletrolítica, galvanização a quente, oxidação de superfície, escovação de superfície e serigrafia. Antes do tratamento de superfície, óleo, ferrugem, escória de solda, etc., devem ser removidos da superfície da chapa metálica.

1. Pintura em Pó:

Existem dois tipos de revestimento de superfície para chapa metálica: tinta líquida e tinta em pó. Normalmente usamos tinta em pó. Por meio de métodos como pulverização de pó, adsorção eletrostática e cozimento em alta temperatura, uma camada de tinta de várias cores é pulverizada na superfície da chapa metálica para melhorar sua aparência e aumentar a resistência à corrosão do material. É um método de tratamento de superfície comumente usado.

Nota: Haverá alguma diferença de cor entre as chapas revestidas por diferentes fabricantes. Portanto, a chapa metálica da mesma cor produzida no mesmo equipamento deve idealmente ser revestida pelo mesmo fabricante.

2. Galvanização Eletrolítica e Galvanização a Quente por Imersão a Quente em Zinco:

A galvanização da superfície da chapa metálica é um método comum de tratamento anticorrosivo de superfície e também melhora a aparência. A galvanização pode ser dividida em galvanização eletrolítica e galvanização a quente.

A galvanização eletrolítica produz uma aparência mais brilhante e suave, e a camada de zinco é mais fina, tornando-a mais comumente usada.

A galvanização a quente produz uma camada de zinco mais espessa e cria uma camada de liga zinco-ferro, que oferece maior resistência à corrosão do que a galvanização eletrolítica.

3. Anodização de Superfície:

Esta seção apresenta principalmente a anodização de superfície do alumínio e suas ligas.

A anodização de superfície do alumínio e suas ligas pode produzir várias cores, servindo tanto a um propósito protetor quanto decorativo. Simultaneamente, um filme de óxido anódico é formado na superfície do material. Este filme possui alta dureza e resistência ao desgaste, além de boas propriedades de isolamento elétrico e térmico.

4. Escovação de Superfície:

O material é colocado entre os rolos superior e inferior da máquina de escovação. Correias abrasivas são fixadas aos rolos. Acionado por um motor, o material é forçado através das correias abrasivas, criando linhas na superfície do material. A espessura das linhas varia dependendo do tipo de correia abrasiva. O principal objetivo é melhorar a aparência. Este tratamento de escovação de superfície geralmente só é considerado para materiais de alumínio.

5. Serigrafia:

A serigrafia é o processo de imprimir várias marcações na superfície dos materiais. Geralmente existem dois métodos: serigrafia plana e serigrafia por transferência. A serigrafia plana é usada principalmente para superfícies planas, mas a serigrafia por transferência é necessária para reentrâncias mais profundas.

A serigrafia requer um molde de serigrafia.

A dobra de chapa metálica requer experiência; observe como os artesãos experientes dobram as chapas e por que o fazem dessa maneira. Para saber mais sobre máquinas de dobra ou processos de dobra, entre em contato com nossa equipe JUGAO CNC MACHINE.