Já alguma vez se perguntou porque é que a dobragem de chapas de aço de alta resistência pode ser tão complicada? Este artigo explora os defeitos comuns encontrados durante o processo de quinagem livre de chapas de aço de alta resistência, tais como fissuras e retorno elástico. Investiga as causas destes problemas e oferece soluções práticas para melhorar a precisão e a eficiência da quinagem. Ao compreender os principais factores que influenciam estes defeitos, pode melhorar as suas técnicas de quinagem e minimizar os custos de produção. Mergulhe para saber como enfrentar estes desafios de forma eficaz e garantir peças dobradas de alta qualidade.
Com os avanços na redução do peso dos veículos e na segurança contra colisões, a utilização de chapas de aço de alta resistência na indústria automóvel está a aumentar gradualmente.
Atualmente, as peças de dobragem de chapa de alta resistência são utilizadas principalmente em componentes estruturais de chassis de automóveis.
Dobragem de chapa pode ser efectuada de duas formas:
(1) Estampagem Dobragem
Esta técnica de dobragem exige que a matriz de dobragem e o material de chapa estejam totalmente aderidos um ao outro e correspondam à chapa metálica peças com precisão.
Devido ao elevado custo do desenvolvimento do molde, é adequado para peças de chapa metálica com estruturas complexas.
(2) Dobragem com prensa dobradeira
Este método elimina a necessidade do matriz de dobragem para corresponder a cada peça de chapa metálica individualmente.
Ao ajustar o processo de dobragem e o curso da máquina de prensagem, pode ser produzido um molde de dobragem flexível para acomodar os requisitos de várias peças de dobragem.
É rentável para peças de chapa metálica com estruturas simples, uma vez que o custo de desenvolvimento de uma travão de prensa o bolor é baixo.
No entanto, quando as placas de alta resistência são dobradas utilizando o método de dobragem livre numa prensa dobradeira, a eficiência da produção é reduzida devido a vários defeitos causados por factores como o desempenho do material, as condições do equipamento e processo de dobragem parâmetros.
Isto pode resultar em perdas económicas.
Neste artigo, analisaremos os principais tipos de defeitos na flexão livre de chapas de aço de alta resistência e proporemos as correspondentes medidas de melhoria e contramedidas.
Quando o interior raio de curvatura (R) é reduzida até um certo ponto, uma deformação excessiva pode resultar em fissuração ou microfissuração do material longitudinal lateral fora do material da chapa no raio de curvatura, como ilustrado na Figura 1.
Durante a fase inicial de produção experimental de produtos de alta resistência curvatura de aço peças, os defeitos de fissuração por flexão são uma ocorrência comum, levando não só ao desperdício da chapa, mas também a um impedimento do progresso normal do projeto.
Os principais factores que contribuem para a fissuração em materiais de alta resistência curvatura de aço pode ser atribuída aos seguintes aspectos.
Fig 1 Fissuração no raio de curvatura de aço de alta resistência peças de dobragem
O raio de curvatura mínimo, que evita a fissuração da fibra exterior, é o raio de curvatura final.
O raio de curvatura mínimo depende de vários factores, incluindo as propriedades mecânicas do material, a direção das fibras da placa, a qualidade da superfície da placa, a qualidade dos bordos e a espessura da placa.
À medida que a resistência do material aumenta, a sua plasticidade diminui, resultando num raio de curvatura mínimo maior.
Além disso, as chapas laminadas a frio tendem a apresentar anisotropia, com maior plasticidade ao longo da direção da fibra do que perpendicularmente a ela.
Por conseguinte, quando o linha de dobragem é perpendicular à direção das fibras da folha, o raio de curvatura mínimo é menor.
Para evitar fissuras de flexão ou microfissuras, é essencial prever com antecedência o raio mínimo de flexão do material da chapa.
Por exemplo, o raio de curvatura do aço de proteção BP500 (com um limite de elasticidade de, pelo menos, 1250MPa) deve ser, no mínimo, 4 vezes superior à espessura do material e a linha de flexão deve ser perpendicular à direção das fibras do material em folha.
Para evitar fissuras de flexão causadas por um raio de flexão insuficiente, é crucial considerar a relação entre o raio de flexão e o raio de flexão mínimo, bem como a relação entre a linha de flexão e a direção da fibra do material da chapa durante a fase de revisão digital-analógica.
No processo de dobragem, é importante posicionar corretamente a linha de dobragem para garantir a precisão das peças dobradas.
Tradicionalmente, os métodos de posicionamento manual da linha incluem o posicionamento manual ou por marcação a laser, o posicionamento por entalhe do processo e o posicionamento por bloco da máquina-ferramenta.
FIG. 2 Fissura na fenda do processo de peças de dobragem de chapa de alta resistência
Durante o ensaio de flexão de materiais em chapa BP500, quando é utilizado o método de posicionamento do entalhe do processo, podem ocorrer fissuras na fenda de posicionamento, como se mostra na Figura 2.
O entalhe O tratamento deformação altera a forma original da aresta lisa do material para uma forma afiada, fazendo com que a tensão se concentre nas fendas. Quando o material em folha é dobrado, o valor da tensão no intervalo excede o limite de resistência e ocorre a fissuração.
Este facto realça os elevados requisitos de qualidade da superfície e dos bordos das chapas BP500 durante o processo de dobragem. A superfície deve estar isenta de fissuras, riscos, rebarbas e entalhes no bordo.
Por conseguinte, a placa BP500 não pode ser posicionada para dobragem utilizando o método de posicionamento do entalhe do processo.
Recomenda-se a utilização do método de posicionamento do bloco da máquina-ferramenta de chapa metálica não danificada para a dobragem.
O retorno de dobra refere-se à situação em que o ângulo e o raio de dobra das peças dobradas são diferentes dos valores pretendidos depois de serem retiradas das ferramentas da prensa dobradeira.
A resistência das peças de flexão é influenciada principalmente pelos seguintes factores:
A dimensão do ângulo de retorno elástico é proporcional à tensão de cedência e ao índice de endurecimento do material, e inversamente proporcional ao módulo de elasticidade.
O limite de elasticidade do aço de proteção BP500 não é inferior a 1250 MPa, pelo que o seu dorso da mola é maior do que a das chapas de aço comuns.
Principais métodos para melhorar a precisão das peças de dobragem:
A melhoria do retorno elástico à flexão da placa BP500 foi conseguida principalmente através do método de compensação do molde, uma vez que a placa de reforço não podia ser adicionada à posição de flexão devido a limitações na forma das peças de flexão.
A Tabela 1 mostra os resultados das experiências realizadas na flexão de placas BP500 com um raio de flexão de 20 mm e ângulos centrais de flexão de 90°, 120° e 135°, respetivamente.
Quadro 1 Relação entre a flexão dorso da mola ângulo e ângulo central de flexão para a placa BP500
| Ângulo do centro de dobragem | Ângulo de recuo |
|---|---|
| 90° | 14° |
| 120° | 18° |
| 135° | 21° |
Como mostra a tabela, pode observar-se que à medida que o ângulo do centro de flexão aumenta, a resiliência também aumenta.
No processo de conceção da matriz de dobragem para o material BP500, foi feita uma compensação de 14° para o ângulo de retorno elástico (para um ângulo de dobragem de 90°) na ferramenta da prensa dobradeira.
O molde foi concebido com um ângulo negativo para otimizar a resistência à flexão da placa BP500 e melhorar a precisão das peças de flexão.
A figura 3 ilustra a estrutura da matriz de flexão inferior antes e depois da compensação do retorno elástico.
FIG. 3 Diagrama esquemático da matriz de dobragem inferior
Devido a requisitos de modelação, algumas peças de dobragem têm grandes orifícios perto da linha de dobragem, como ilustrado na Figura 4(a).
Após a conclusão do processo de perfuração, as peças dobradas ficam deformadas perto do orifício, afectando a instalação de outras peças.
Para resolver este problema, foi ajustado o método de perfuração dos grandes orifícios. Parte do furo foi perfurado, enquanto parte da tira de ligação foi mantida, como mostra a Figura 4(b).
Após a conclusão do processo de dobragem, a parte restante do furo foi processada.
Este método melhora significativamente o problema da deformação, melhora a planicidade das peças dobradas e assegura a instalação correcta das peças.
FIG. 4 Método de corte de furos grandes para peças de dobragem
No processo de dobragem do material BP500, verificou-se que os ângulos de dobragem das extremidades esquerda e direita das peças com linhas de dobragem longas eram inconsistentes.
As razões para esta incoerência são as seguintes:
Mesmo quando a matriz de dobragem inferior foi rodada 180°, a diferença de ângulo entre os lados esquerdo e direito das peças de dobragem ainda existia e o valor tinha sido trocado.
Uma investigação mais aprofundada revelou que o tamanho do arco circular no fundo de trabalho do punção de dobragem não era consistente, levando a um fraco paralelismo entre a superfície inferior de instalação e a superfície inferior de trabalho do punção de dobragem.
Isto resultou em ângulos de flexão inconsistentes da esquerda para a direita.
Ao reprocessar o arco circular na superfície inferior de trabalho do punção de dobragem, a planicidade foi melhorada para 0,05 mm/m, e o problema dos ângulos de dobragem inconsistentes entre as extremidades esquerda e direita das peças de dobragem foi resolvido.
Em conclusão, ao dobrar uma placa de alta resistência, é importante determinar o seu raio de curvatura mínimo e a tendência de retorno elástico através da experimentação.
Com base nestas conclusões, é necessário garantir a exatidão da prensa dobradeira, a precisão do molde e a uniformidade da espessura da chapa.
Uma maior otimização e ajuste da técnica de dobragem da prensa dobradeira, como a otimização do método de posicionamento, pode ajudar a reduzir eficazmente os defeitos na dobragem de placas de alta resistência e melhorar a taxa de aprovação do produto.
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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