Já se interrogou sobre como desdobrar chapa metálica com precisão para dobrar? Compreender o fator K é fundamental. Este artigo analisa o processo de cálculo, fornecendo aos engenheiros e técnicos um guia prático para obter dimensões exactas. Saiba como a análise teórica e o software de modelação 3D podem transformar os seus projectos de chapa metálica, melhorando a eficiência e a precisão. Prepare-se para melhorar as suas competências metalúrgicas e otimizar o seu processo de produção com estes conhecimentos essenciais.
Nos últimos anos, o processo de dobragem de chapas metálicas registou um rápido desenvolvimento na indústria do transporte ferroviário, uma vez que é um método de processamento essencial.
A precisão nos aspectos dimensionais do processo de dobragem é crucial para as empresas de processamento de chapas metálicas, uma vez que a dobragem é um processo abrangente de trabalho a frio.
Esta publicação utiliza a análise teórica de peças de chapa metálica dobradas a 90° para deduzir o método de cálculo do fator K e explica o âmbito da sua aplicação. Fornece aos engenheiros e técnicos do sector chapa metálica O sector da indústria com uma base teórica e uma referência prática.
No processo de flexão, a camada exterior da chapa metálica é sujeita a tensões de tração, enquanto a camada interior sofre tensões de compressão.
Entre as camadas exterior e interior encontra-se uma camada de transição conhecida como camada neutra, que não sofre tensões de tração nem de compressão.
O comprimento da camada neutra permanece constante antes e depois da dobragem, o que o torna um fator importante no cálculo da dimensão de desdobramento da chapa metálica.
A figura 1 é uma ilustração esquemática das dimensões envolvidas na dobragem de chapa.
Fig. 1 Diagrama esquemático da dimensão da dobragem de chapas metálicas
Como se mostra na Fig. 1, o tamanho de desdobramento da chapa metálica é definido como L, pelo que existe:
L=a+b+2π(R+C)/t ①
L1=a+R+t ②
L2=b+R+t ③
Em que o fator K: 0<K=ｃ/ｔ<1 ④
Derivado das equações ① ~ ④, pode-se obter que:
K=2(L-L1-L2+2R+2t)/πt - R/t ⑤
Os resultados obtidos a partir da equação ⑤ mostram que o valor do fator K depende das dimensões gerais, do diâmetro interior de flexão e da espessura do material das peças de chapa metálica.
Tradicionalmente, os técnicos de chapa metálica criavam um desenho de desdobramento de chapa metálica em CAD com base no coeficiente de dobragem derivado de anos de experiência em dobragem. Em seguida, desenhavam a forma desdobrada da chapa metálica, exportavam-na em formato DXF e introduziam-na numa máquina de corte a laser para obter a forma desdobrada da peça.
Neste método tradicional de cálculo manual, o coeficiente de flexão pode variar entre diferentes instalações de processamento.
Como exemplo, considere-se a tampa traseira de um armário de distribuição de energia para uma locomotiva eléctrica, feita de 1.5 mm de espessura chapa de aço laminada a frio, como se mostra na Figura 2. Uma unidade de transformação calcularia a sua dimensão de expansão da seguinte forma:
Fig. 2 Esquema dimensional da tampa traseira de um armário elétrico
Largura total = 453 + 67 × 2+49,5 × 2-8 × 1,5 (espessura do material) + 4 × 0,5 (fator de flexão) = 676mm
Comprimento total = 860 + 67-2 × 1,5 (espessura do material) + 0,5 (coeficiente de flexão) = 924,5 mm
O processo de desenho manual é pouco eficiente.
Ao utilizar um software de modelação tridimensional e o método do fator K, a eficiência do cálculo do desdobramento de chapas metálicas é significativamente melhorada.
Fig. 3 Vista 3D da tampa traseira de um armário elétrico
Utilizando o método manual tradicional de cálculo da dimensão desdobrada da chapa metálica, a dimensão desdobrada e o diâmetro interior de dobragem são introduzidos na equação ⑤ para determinar o fator K correspondente.
Durante a montagem da chapa processo de dobragemSe o diâmetro interno de curvatura for menor, a compressão e a tensão nas camadas interna e externa do material aumentam. Se o limite de elasticidade do material é excedido, podem ocorrer fissuras e fracturas.
Por exemplo, a tampa traseira de um armário de alimentação para uma locomotiva eléctrica na Figura 2 tem um diâmetro interior de flexão de 1,5 mm, e o fator K correspondente calculado através da equação ⑤ é de 0,486 quando se utiliza um software de modelação tridimensional.
Da mesma forma, o fator K para outras especificações de espessura pode ser calculado.
O quadro 1 enumera os parâmetros de flexão utilizados por um processamento de chapas metálicas empresa.
Quadro 1 Flexão em SolidWorks parâmetros
| Espessura do material (mm) | Fator K | Diâmetro interior de flexão (mm) |
| 1.5 | 0.486 | 1.5 |
| 2 | 0.486 | 2 |
| 3 | 0.486 | 3 |
Fig. 4 Tabela de controlo rápido do força de flexão de máquina de prensagem
O resultado do cálculo do fator K pode ser introduzido no Software de modelação 3D.
No entanto, quando o software é utilizado para expansão direta, podem existir lacunas no desenho expandido, tais como as observadas nos desenhos ampliados locais I e II na Figura 5.
Estas lacunas devem ser corrigidas para cumprir os requisitos de corte a laser, como demonstrado na Figura 6.
O Software de modelação 3D também pode exportar desenhos DXF com linhas de dobragem para ajudar nos processos de dobragem subsequentes.
Fig. 5 Vista ampliada da tampa traseira do armário de distribuição diretamente exportada pelo software de modelação 3D
Fig. 6 Vista alargada modificada
As formas das ferramentas de dobragem são apresentadas na Figura 7.
Durante o processamento, as ferramentas adequadas são escolhidas com base na forma da peça de trabalho.
A maioria das empresas de transformação possui uma vasta gama de ferramentas de dobragem, especialmente aquelas com um elevado nível de especialização.
Para dobrar várias peças complexas de chapa metálica, são utilizadas muitas ferramentas de dobragem feitas à medida, com várias formas e especificações.
Fig. 7 Ferramenta de dobragem
Muitos factores podem afetar o processo de dobragem, incluindo o raio do arco da matriz superior, as propriedades do material, a espessura do material, a resistência do matriz inferior, tamanho da matriz inferior, etc.
Para cumprir os requisitos do produto e garantir a segurança da máquina de dobragem, processamento de chapas metálicas as empresas normalizaram as suas matrizes de dobragem.
É importante ter um conhecimento geral das matrizes de flexão disponíveis durante o processo de projeto estrutural.
Como se pode ver na Figura 7, o lado esquerdo representa a matriz superior e o lado direito representa a matriz inferior.
O princípio básico da dobragem é utilizar a faca de dobragem (matriz superior) e a ranhura em V (matriz inferior) da máquina de dobragem para moldar as peças de chapa metálica.
Precisão de dobragem:
Uma dobra: ± 0,1 mm
Duas dobras: ± 0,2 mm
Três dobras: ± 0,3 mm
e assim por diante.
A utilização do método do fator K no software de modelação tridimensional para o cálculo do desdobramento de chapas metálicas resulta em desenhos de desdobramento altamente precisos que podem ser exportados diretamente. Isto elimina a necessidade de os técnicos de desdobramento de chapas metálicas redesenharem os desenhos de desdobramento, melhora a eficiência de processamento das empresas de produção de chapas metálicas e reduz o ciclo de entrega.
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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