Já alguma vez se interrogou sobre o fascinante mundo da estampagem de metais? Nesta publicação do blogue, vamos embarcar numa viagem emocionante para explorar os meandros deste processo de fabrico essencial. Como engenheiro mecânico experiente, vou guiá-lo através dos conceitos-chave, partilhando ideias valiosas e exemplos do mundo real. Prepare-se para descobrir como a estampagem de metais molda o nosso quotidiano e conheça os segredos por detrás da sua notável eficiência e versatilidade.
Definição de estampagem
O que é a estampagem?
A definição de estampagem: à temperatura normal, uma folha metálica (ou não metálica) é pressionada sobre um máquina de estampagem por uma matriz de estampagem para provocar a separação ou a deformação plástica, obtendo-se assim peças com uma determinada forma, dimensão e desempenho.
Do conceito de estampagem:
(1) A estampagem é efectuada à temperatura ambiente, ou seja, não necessita de aquecimento, pelo que se designa por estampagem a frio.
(2) Os objectos do processamento de estampagem são todas as folhas, pelo que também se designa por chapa metálica estampagem.
(3) A estampagem é efectuada por equipamento e moldes. Necessita de três elementos: punção (equipamento), molde e matérias-primas.
(4) A estampagem é uma das formas básicas de deformação plástica.
Estampagem de metais características e aplicações
(1) Alta produtividade, operação simples e fácil mecanização e automação.
(2) Elevada precisão dimensional e boa permutabilidade.
(3) A taxa de utilização do material é elevada, geralmente até 70%~85%, e alguns até 95%.
(4) Estão disponíveis peças com formas complexas que são difíceis de maquinar ou que não podem ser maquinadas por outros métodos de maquinação, tais como peças de desenho profundo de casca fina.
(5) É possível obter peças com peso reduzido, boa rigidez e elevada resistência.
(6) Não é necessário aquecimento, a energia pode ser poupada e a qualidade da superfície é boa.
(7) Quando a massa é produzida, o custo do produto é baixo.
Pode verificar-se que a estampagem pode combinar alta qualidade, alta eficiência, baixo consumo de energia e baixo custo, o que é incomparável com outros métodos de processamento.
Por conseguinte, a aplicação da estampagem é muito vasta. Por exemplo, nas indústrias automóvel e de tractores, as peças estampadas representam 60%~70%, os instrumentos e os contadores representam 60~70%, incluindo outros utensílios de mesa em aço inoxidável na vida quotidiana.
Desde componentes electrónicos finos, ponteiros de instrumentos a coberturas e vigas para veículos pesados, bem como peles de aviões, a estampagem é necessária.
Desvantagens da estampagem
O ciclo de fabrico do molde é longo e o custo é elevado. Porque utiliza métodos e meios de processamento tradicionais e materiais de molde tradicionais
No entanto, com o advento da tecnologia avançada de processamento de moldes e de materiais de molde não tradicionais, esta lacuna pode ser gradualmente ultrapassada.
Por exemplo:
Em suma, a indústria de moldes é a indústria de base de um país, o nível de conceção e fabrico de moldes tornou-se uma medida do nível de fabrico de produtos num país.
Os países desenvolvidos atribuem grande importância ao desenvolvimento de moldes.
O Japão acredita que "o molde é a força motriz para entrar numa sociedade rica";
Alemanha: "o imperador da indústria metalúrgica";
Roménia: "o molde é o Toque de Ouro"; o molde é considerado uma pedra na indústria de arena internacional.
No entanto, os moldes aqui também incluem moldes, matrizes de forjamentoA maioria dos moldes de fundição sob pressão, moldes de borracha, moldes para produtos alimentares, moldes para materiais de construção, etc., mas atualmente os moldes a frio e os moldes de plástico são os mais utilizados, representando cada um cerca de 40%.
（1）Processo de separação
Durante a estampagem, o material a ser processado é deformado por uma força externa.
Quando a tensão de cisalhamento do material na zona de deformação atinge a resistência ao cisalhamento do material, o material é cisalhado e separado para formar uma peça com uma determinada forma e tamanho.
O processo de separação inclui principalmente o corte e a perfuração, branqueamento, entalhar, cortar, etc.
O processo de separação é indicado a seguir:
A separação ocorre mas não altera a forma do espaço.
Quadro 1-1 Processo de separação
（2）Conformação de metais processo
Durante a estampagem, o material sob a ação da força externa, a tensão equivalente do material na zona de deformação atinge o limite de cedência σs do material, mas não atinge o limite de resistência σb, pelo que o material apenas se deforma plasticamente, obtendo-se assim peças com determinada forma e dimensão.
O processo de conformação inclui principalmente a dobragem, a estampagem profunda, o torneamento, a contração, o abaulamento, etc.
O processo de moldagem é apresentado da seguinte forma:
Apenas se altera a forma da peça em bruto, não ocorre qualquer separação.
Quadro 1-2 Processo de conformação
Requisitos básicos para a estampagem em folhas
A satisfação dos requisitos de desempenho é a primeira, e cumpre, tanto quanto possível, os requisitos do processo de estampagem, ao mesmo tempo que cumpre os requisitos de desempenho.
1.3.1 Requisitos do processo para materiais de estampagem
1. desempenho de formação de estampagem
O desempenho da estampagem refere-se à capacidade da folha de se adaptar ao processo de estampagem.
Dois tipos de instabilidade:
O primeiro é como o fenómeno de estrangulamento no ensaio de tração do aço de baixo carbono e o segundo é o fenómeno de instabilidade da barra de pressão.
Assim, existe um limite de conformação, que se divide num limite de conformação global e num limite de conformação local. Quanto mais elevado for o limite de enformação, melhor será o desempenho da enformação da prensa.
Como medir o desempenho de formação de estampagem da folha?
(1) A resistência à fissuração refere-se à capacidade de uma chapa de resistir a danos durante a deformação.
(2) A capacidade de colagem refere-se à capacidade da folha de se adaptar à forma do molde durante o processo de prensagem.
(3) A moldabilidade refere-se à capacidade de uma peça manter a sua forma no molde após a desmoldagem.
As propriedades de estampagem da chapa podem ser medidas através das propriedades mecânicas da chapa. As propriedades mecânicas podem ser obtidas através de experiências.
Conformação de chapas metálicas método de ensaio de desempenho:
(1) Método de ensaio direto
Como o teste do copo de cone（GB/T 15825.6-2008)
(2) Método de ensaio indireto
Por exemplo, ensaio de tração de aço de baixo carbono, etc.
Indicadores mecânicos que afectam as propriedades de moldagem por pressão
(1) Alongamento total δ e alongamento uniforme δb
δ é bom → Permite uma grande deformação plástica
(2) Rácio de rendimento σs /σb
σs/σb é pequeno → boa resistência à fissuração, fixação da forma e boa moldabilidade
(3) Módulo de elasticidade E
Grande módulo de elasticidade E → boa forma
(4) Índice de endurecimento n
n é grande → não é fácil de decifrar
(5) Rácio de deformação plástica γ
γ = εb /εt é grande → Boa resistência à fissuração
(6) Coeficiente de anisotropia específica da deformação plástica
Δγ =(γ0 +γ90 - 2γ45 )/2 é grande → Quanto mais diferente for a anisotropia
1.3.2 Materiais de estampagem e métodos de corte comuns
A．Materiais de estampagem comuns
Leitura relacionada: Metais ferrosos versus metais não ferrosos
Especificações das chapas metálicas: fita de aço, chapa de aço, bandas de aço cortadas, etc.
Gama de tamanhos de chapas e tiras de aço (GB/T708-2006)
1) O valor nominal espessura da chapa de aço e as tiras de aço (incluindo as tiras de aço para corte longitudinal) situam-se entre 0,3 mm e 4,0 mm, e as chapas de aço e o aço com espessura nominal inferior a 1 mm têm qualquer dimensão em múltiplos de 0,05 mm; a espessura nominal é superior a 1 mm. As chapas de aço e o aço estão disponíveis em qualquer dimensão em múltiplos de 0,1 mm.
2) A largura nominal das chapas e tiras de aço situa-se entre 600 mm e 2050 mm, e existem tamanhos múltiplos de 10 mm.
3) O comprimento nominal da chapa de aço situa-se entre 1000 mm e 6000 mm, e qualquer dimensão em múltiplos de 50.
4) De acordo com os requisitos do comprador, as chapas e tiras de aço de outras dimensões podem ser fornecidas através de negociação entre o fornecedor e o comprador.
(1) Máquina de cisalhamento corte
(2) Cisalhamento de discos
(3) Outros métodos de corte
Princípio de seleção do equipamento de estampagem:
Tipo de equipamento de estampagem：
Princípio de funcionamento e principais componentes da prensa de manivela
(1) Mecanismo de funcionamento
Manivela e mecanismo de ligação: O mecanismo de ligação da manivela é composto por uma cambota, uma biela e uma corrediça. O comprimento da biela pode ser ajustado para se adaptar a diferentes tamanhos de moldes.
Motor, correia, volante, engrenagem, etc.
(3) Sistema operativo
Sistema de distribuição de ar, embraiagens, travões, caixas de comando eléctricas, etc.
(4) Partes de apoio
Corpo: aberto, fechado
(5) Sistema auxiliar
Sistema pneumático, sistema de lubrificação
(6) Anexos
Modelo de prensa e parâmetros técnicos
(1) Modelo
1) Tipo de máquina de forjar:
2) Descrição do código da prensa de manivela JB23-63A
(2) Parâmetros técnicos
Diferentes materiais têm plasticidade diferente sob a mesma condição de deformação, e o mesmo material terá plasticidade diferente sob diferentes condições de deformação.
3 estados de tensão principais:
9 tipos de estados de tensão principais:
Vamos agora analisar os quatro processos diferentes de estampagem que se seguem.
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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