O que é que faz com que uma folha de metal plana se transforme em formas complexas com precisão e exatidão? A resposta está no intrincado processo de deformação da dobragem de chapas metálicas. Este artigo analisa a mecânica de como as chapas metálicas são dobradas em várias formas, como as formas em V e em U. Ao compreender as fases da dobragem - desde o elástico ao plástico puro - obterá informações sobre as forças em jogo e as características dos diferentes métodos de dobragem. Continue a ler para descobrir como estes processos garantem a criação de componentes metálicos precisos e fiáveis.
O processo de transformação de chapas metálicas ou de outros perfis em peças de chapa com ângulos, curvaturas e formas específicas através da dobragem é conhecido como dobragem de chapas metálicas (como a dobragem de chapas em peças em forma de V, em forma de U e em forma de S, etc.).
A operação de dobragem é um processo de deformação, amplamente utilizado na produção de estampagem. Existem muitos métodos e equipamentos gerais/especiais utilizados para a dobragem, incluindo a dobragem por pressão, a dobragem por rolo, a dobragem por tração, a dobragem por enrolamento e a perfilagem.
Embora o equipamento e as ferramentas utilizadas nos vários dobragem de chapa Os métodos de deformação diferem entre si, mas os seus processos de deformação, características e propriedades são essencialmente os mesmos, partilhando alguns pontos comuns.
O processo de utilização de moldes de dobragem numa máquina de prensagem para moldar folhas ou perfis é conhecido como dobragem por prensagem. A dobragem por prensagem é o método mais amplamente utilizado de chapa metálica dobragem de moldes, o principal objetivo deste artigo.
A Figura 2-1 ilustra o esquema do processo de deformação por flexão de correção da chapa no molde de flexão em forma de V.
Como mostra o diagrama do processo de dobragem por prensagem, a folha é dobrada livremente na fase inicial da dobragem (ver Figura 2-1a); à medida que a prensas de punção para baixo, o bordo reto da folha aperta gradualmente contra a superfície de trabalho da matriz em forma de V e o raio de curvatura r0 passa a ser r1 (ver Figura 2-1b);
À medida que o punção continua a descer, a área de dobragem da chapa diminui gradualmente até a chapa entrar em contacto com o punção em três pontos, altura em que o raio de dobragem muda de r1 para r2(ver Figura 2-1c); depois disso, a parte da borda direita da folha dobra-se na direção oposta à anterior e, quando o curso termina, o punção e a matriz corrigem a folha, fazendo com que os cantos arredondados e as bordas direitas da folha fiquem totalmente apertados contra o punção (ver Figura 2-1d), resultando na peça desejada.
Como mostra a Figura 2-2, a grelha de deformação da vista lateral da chapa metálica antes e depois da dobragem é ilustrada. Observando a Figura 2-2, é evidente que, na parte plana da chapa metálica, a grelha mantém o seu estado de pré-dobragem, com alterações significativas apenas no intervalo do ponto central ângulo de flexão α.
Isto indica que a deformação por flexão ocorre principalmente na área do ângulo de flexão central α da peça. Antes da flexão, as fibras aa'=bb'. Após a flexão, as fibras longitudinais exteriores bb' são esticadas (bb>bb'), e as fibras longitudinais internas aa são comprimidas e encurtadas (aa'<aa').
A partir das superfícies interior e exterior até ao centro da peça, cada camada de fibras diminui gradualmente em extensão de encurtamento ou alongamento. Entre as duas zonas de deformação de encurtamento ou alongamento, deve existir uma camada de fibras que permaneça inalterada em comprimento, designada por camada neutra da peça.
A Figura 2-3 ilustra a deformação da secção transversal na zona de flexão da chapa metálica. Como se pode ver nas Figuras 2-2 e 2-3, na zona de deformação por flexão, a chapa metálica torna-se mais fina, ou seja, a espessura 't' diminui para 't", sendo 't" igual a 'ηt' (η é o coeficiente de diluição).
A secção transversal da chapa metálica sofre uma distorção. A área dentro da camada neutra alarga-se transversalmente devido ao encurtamento das fibras longitudinais, enquanto a área fora da camada neutra se contrai transversalmente devido ao alongamento das fibras longitudinais.
Esta distorção da secção transversal da chapa metálica dobrada é mais proeminente quando se dobra uma chapa estreita (B3t), a secção transversal permanece essencialmente inalterada, ou seja, a largura da chapa metálica não se altera. Considera-se geralmente que o coeficiente de largura β=B'/B=1, em que B é a largura da chapa metálica e B' é a largura após a flexão. Para analisar melhor os fenómenos de flexão, o processo de deformação por flexão da chapa metálica é discutido em três fases.
1. Fase de flexão elástica
Quando a chapa metálica começa a dobrar, o raio de curvatura está no seu máximo. A tensão em todas as camadas de fibras ao longo da espessura da chapa não atingiu o limite de elasticidade e a distribuição de tensões é a seguinte Lei de Hooke linearmente. A chapa encontra-se num estado de deformação elástica, uma fase designada por fase de deformação elástica.
2. Fase de flexão elasto-plástica
À medida que a chapa metálica é dobrada, o raio de curvatura diminui gradualmente e as fibras de ambos os lados da chapa começam a ceder e a entrar na gama plástica. Neste ponto, formam-se duas regiões de deformação elástica e deformação plástica na direção da espessura da chapa. À medida que o grau de flexão aumenta, a região elástica central diminui gradualmente e as regiões plásticas de ambos os lados expandem-se gradualmente. Esta fase de flexão é designada por fase de deformação elasto-plástica.
3. Estágio de flexão de plástico puro
Se o grau de flexão da chapa continuar a aumentar, correspondendo a um raio de flexão muito pequeno, a região elástica perto da camada neutra reduz-se a uma extensão negligenciável. Pode assumir-se que toda a espessura da chapa se encontra dentro da gama plástica, razão pela qual se designa por fase de flexão plástica pura.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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