O guia definitivo para a estampagem profunda de metais

Alguma vez se perguntou como é que uma folha de metal plana pode ser transformada numa peça oca e complexa? A estampagem profunda, um processo de conformação fascinante, torna-o possível. Neste artigo, vamos mergulhar nos meandros da estampagem profunda, explorando os seus princípios, desafios e aplicações. Quer seja um engenheiro curioso ou um entusiasta do fabrico, junte-se a nós nesta viagem para descobrir os segredos por detrás deste processo notável.

Desenho profundo

Índice

Exemplo de desenho profundo

A definição de desenho profundo

A estampagem profunda é um método de processamento que utiliza uma matriz de estampagem para pressionar a peça em bruto plana em várias partes ocas abertas ou processar as partes ocas fabricadas noutras formas de partes ocas sob a pressão de uma prensa.

definição de repuxo

O molde para estampagem profunda é designado por matriz de estampagem profunda.

molde para estampagem profunda

Tipos de peças de estampagem profunda

Tipos de peças de estampagem profunda

  • a) Desenho em profundidade de peças rotativas axissimétricas
  • b) Partes da caixa
  • c) Peças desenhadas assimétricas

Peças de repuxo profundo com formas mais complicadas

Peças de repuxo profundo com formas mais complicadas

Análise do processo de deformação profunda

1.1 Processo e características da deformação profunda

A estampagem profunda é o processo de fluxo plástico de materiais

A estampagem profunda é o processo de fluxo plástico de materiais

Como processar uma peça redonda plana numa peça oca aberta sem um molde?

Como transformar uma peça redonda plana numa peça oca aberta sem um molde
Como transformar uma peça redonda plana numa peça oca aberta sem um molde

Antes da extração profunda:

a=a=......=a

b=b=......=b

Espessura do material t

Antes da extração profunda

Depois de uma extração profunda:

a<a1<a2<a3<a4<a5

b1=b2=... ...=b

A espessura do material varia ao longo da altura, e a boca torna-se mais espessa.

Depois de uma extração profunda

h>(D-d)/2

Alterações antes e depois do desenho profundo da grelha.

Alterações antes e depois do desenho profundo da grelha
Alterações antes e depois do desenho profundo da grelha

Forças na grelha durante a estampagem profunda

Forças na grelha durante a estampagem profunda

Variação da espessura da folha na direção da altura

Variação da espessura da folha na direção da altura

Características de deformação profunda:

  • O material sob a matriz sofre poucas alterações durante o processo de estiragem. A deformação concentra-se principalmente na parte do anel circular (D-d) no plano da matriz, que é a principal área de deformação do desenho.
  • A deformação na zona de deformação é desigual. Sob a ação combinada da tensão de compressão tangencial e da tensão de tração radial, o metal é comprimido na direção tangencial, e quanto mais se comprime na boca, mais se estende na direção radial e mais a boca é alongada.
  • A espessura varia de um local para outro na direção da altura, sendo a espessura na boca da parte estirada a que mais aumenta.
Características de deformação profunda

1.2 Estado e distribuição das tensões e deformações do bilete durante a estiragem profunda

  1. Estado de tensão-deformação

Tomemos como exemplo o primeiro desenho em profundidade de uma peça cilíndrica de parede reta com um suporte de chapa.

Os subscritos 1, 2 e 3 representam as tensões e deformações radiais, espessas e tangenciais do lingote, respetivamente.

Estado de tensão-deformação

  1. Distribuição tensão-deformação

1) Ignorar a tensão na direção da espessura e não considerar o endurecimento por trabalho

2) Resolver duas incógnitas a partir das duas equações da condição de deformação plástica e da condição de equilíbrio de forças

Distribuição tensão-deformação

Tensão na zona de deformação

Tensão na zona de deformação
Tensão na zona de deformação

O intervalo de valores de R: [r ~ Rt], σ1 e σ3 estão a mudar a cada momento no processo de desenho

Distribuição das tensões σ1 e σ3 na zona de deformação

Distribuição das tensões σ1 e σ3 na zona de deformação
Distribuição das tensões σ1 e σ3 na zona de deformação

Quando Rt = 0,61R0, |σ1|=|σ3|

Variação de σ1max e σ3max durante a extração profunda

Variação de σ1max e σ3max durante a estiragem profunda
Variação de σ1max e σ3max durante a estiragem profunda

σ1max atinge o valor máximo durante o desenho quando Rt = (0.7 ~ 0.9) R0

Análise e controlo da qualidade do desenho profundo

Os principais problemas de qualidade no processo de desenho:

  • Rugas na zona de deformação da flange
  • Rutura de secção perigosa

2.1 Rugasing

  1. O conceito e a causa do enrugamento

O enrugamento refere-se ao fenómeno de formação de rugas irregulares na área de deformação da flange ao longo da direção tangencial durante a deformação por estampagem profunda.

O conceito e a causa do enrugamento

  1. Factores que afectam as rugas
  • Propriedades mecânicas dos materiais
  • Espessura relativa de material da flange
  • Grau de deformação
  • Geometria da parte de trabalho da matriz: a matriz cónica não é fácil de enrugar
Factores que afectam as rugas

Em geral: quanto maior for a largura da aba, quanto mais fina for a espessura, menor será o módulo de elasticidade e o módulo de endurecimento do material, mais fraca será a resistência à instabilidade e mais fácil será o enrugamento.

  1. Medidas para prevenir as rugas

A medida mais eficaz para evitar o enrugamento profundo na produção efectiva consiste em utilizar um anel de suporte do produto em bruto e aplicar uma força de suporte do produto em bruto adequada Q

Medidas para prevenir as rugas

Algumas conclusões importantes sobre as rugas:

(1) Lei do enrugamento: Está provado na prática que as rugas são mais prováveis de ocorrer durante a primeira estiragem de uma peça cilíndrica de parede reta: a fase inicial da estiragem profunda

(2) Medidas antirrugas: utilizar o anel de suporte do produto em bruto para aplicar a força adequada de suporte do produto em bruto

(3) Posição de enrugamento: a principal zona de deformação da estiragem profunda (zona de deformação da flange)

2.2  Drutura de cristais - a chave para aprofundar o sucesso

  • O conceito de rutura do desenho e as suas causas

Quando a tensão de tração da parede do cilindro excede a resistência à tração do material da parede do cilindro, a parte estirada rompe-se na tangente do canto inferior e da parede do cilindro - a "secção perigosa".

O conceito de rutura do desenho e as suas causas

Depende principalmente de:

  • Tensão de tração na zona de transferência de força da parede do cilindro
  • Resistência à tração da zona de transmissão de forças da parede do tubo
  • Factores que afectam a rutura do estiramento

(1) propriedades mecânicas da folha

(2) coeficiente de estiragem m

(3) o raio do canto da matriz

(4) fricção

(5) força de suporte do branco

  • Medidas para evitar fissuras
  1. Utilizar materiais com grande índice de endurecimento e pequeno coeficiente de elasticidade para a estampagem profunda;
  2. Aumentar corretamente o raio dos cantos convexos e côncavos do desenho;
  3. Aumentar o número de desenhos profundos;
  4. Melhorar a lubrificação.

A prática prova-o:

No primeiro estiramento profundo da peça cilíndrica de parede reta, a altura mais provável para a ocorrência da fissura é na fase inicial do estiramento profundo.

Cálculo do processo de estiragem profunda

3.1 Cálculo do processo de estiragem para peças rotativas de parede reta

Cálculo do processo de estiragem para peças rotativas de parede reta

  1. Cálculo do processo de estiramento para cilindros sem flange
Cálculo do processo de estiramento para cilindros sem flange

(1) Determinação da forma e da dimensão do produto em bruto

A base para determinar a forma e a dimensão da peça bruta:

Princípio da semelhança de formas: A forma da peça bruta antes da estiragem da parte rotativa do corpo é semelhante à forma da secção transversal da peça após a estiragem.

De acordo com isto, a forma da peça em bruto utilizada para a parte cilíndrica é circular

Princípio da igualdade da superfície: Se a espessura do material antes e depois da estiragem se mantiver inalterada, a área da superfície da peça bruta antes e depois da estiragem é aproximadamente igual.

Etapas de cálculo do tamanho do espaço em branco:

Etapas de cálculo do tamanho do espaço em branco

1) Determinar a margem de corte.

2) Calcular a área da superfície da peça desenhada.

  • O desenho em profundidade está dividido em várias geometrias simples.
  • Encontrar a área da superfície de cada geometria simples.
  • Somando a área de superfície de cada geometria simples, obtém-se a área de superfície total da peça.

3) De acordo com o princípio da igualdade da área de superfície, encontrar o diâmetro da peça em bruto.

Fórmula de cálculo do tamanho do branco

1) Verificar a tabela 5-2 para obter a margem de corte △h

Tabela: Tolerância de corte para peças não flangeadas

Altura do estiramento profundo HAltura do estiramento profundo H/d
>0.5~0.8>0.8~1.6>16~2.5>2.5~4
≤1011.21.52
>10~201.21.622.5
>20~5022.53.34
>50~10033.856
>100~150456.58
>150~20056.3810
>200~25067.5911
>250728.51012

2) Calcular a área da superfície

Calcular a área da superfície

O diâmetro simplificado da peça em bruto é:

O diâmetro simplificado do espaço em branco

Nota: Quando a espessura da chapa t<1mm, todas as dimensões são substituídas pelas dimensões marcadas, caso contrário, as dimensões da linha média são substituídas.

(2) Determinação do coeficiente de estiragem

1) O conceito de coeficiente de tração

O conceito de coeficiente de tração
O conceito de coeficiente de tração
O conceito de coeficiente de tração

Relação entre o coeficiente de estiragem e a deformação de estiragem

Relação entre o coeficiente de estiragem e a deformação de estiragem

Ou seja, o tamanho de m pode refletir indiretamente a quantidade de deformação tangencial.

A conclusão importante do coeficiente de extração profunda:

  • O coeficiente de estiramento pode indicar o grau de deformação do estiramento. Quanto mais pequeno for o coeficiente de desenho, maior será a deformação do desenho. Quando o coeficiente de desenho é inferior a um determinado valor, a peça de desenho será separada, pelo que existe um coeficiente de desenho limite.
  • Coeficiente de estiragem final [mn]: O coeficiente de desenho mínimo que evita que o desenho se parta.
  • Ao efetuar o cálculo do processo de desenho e o desenho do molde, reduzir sempre o valor do coeficiente de desenho tanto quanto possível, de modo a reduzir o número de tempos de desenho.

2) Factores que afectam o coeficiente de estiragem limite

Factores que afectam o coeficiente de estiragem limite

① Material

Material

② A espessura relativa da chapa é grande, e [m] pode ser reduzida.

③ Em termos de molde (coeficiente de estiragem final pequeno)

  • Grande folga da matriz
  • Matriz convexa e côncava com grande raio de canto
  • Superfície lisa do molde
  • Cunho cónico

④ Aprofundamento das condições de trabalho

  • Se deve ser utilizado um suporte em branco
  • Lubrificação
  • Tempos de estiramento profundo

A lei da influência global: Qualquer fator que possa aumentar a resistência da secção perigosa da zona de transmissão de força da parede do tubo e reduzir a tensão de tração na zona de transmissão de força da parede do tubo reduzirá o coeficiente de estiramento limite e vice-versa.

3) Determinação do coeficiente de estiragem limite

Os quadros 5-3 e 5-4 apresentam os coeficientes de estiramento limite para cada estiramento de peças cilíndricas sem flange.

Tabela: A relação de alongamento limite da peça cilíndrica com flange (08, 10, 15Mn, e H62).

Coeficiente de estiramento profundoEspessura relativa t/D*100
2~1.51.5~11~0.60.6~0.30.3~0.150.15~0.08
m10.48~0.500.5~0.530.53~0.550.55~0.580.58~0.600.60~0.63
m20.73~0.750.75~0.760.76~0.780.78~0.790.79~0.800.80~0.82
m30.76~0.780.78~0.790.79~0.800.80~0.810.81~0.820.82~0.84
m40.78~0.800.80~0.810.81~0.820.82~0.830.83~0.850.85~0.86
m50.80~0.820.82~0.840.84~0.850.85~0.860.86~0.870.87~0.88

Tabela: Coeficiente de estiragem final de peças cilíndricas sem porta-bloco (08, 10 & 15Mn)

Espessura relativa t/D*100Coeficiente de estiramento profundo para cada tempo
m1m2m3m4m5m6
1.50.650.800.840.870.90
2.00.600.750.800.840.870.90
2.50.550.750.800.840.870.90
3.00.530.750.800.840.870.90
>30.500.700.750.780.820.85

A fim de melhorar a estabilidade do processo e a qualidade das peças, os coeficientes de estiragem profunda são ligeiramente superiores ao coeficiente de estiragem limite [mn...] deve ser utilizado na produção efectiva para estiramento profundo.

(3) Determinação dos prazos de saque

Quando [mtotal]> [m1...], a parte do desenho pode ser desenhada de uma só vez, caso contrário são necessários vários tempos de desenho.

Há várias maneiras de determinar o número de desenhos profundos:

  • Método de consulta de tabelas (Tabela 5-5)
  • Método de previsão
  • Método de cálculo

Passos para calcular o número de métodos de estampagem profunda:

1) Verificar o coeficiente de estiramento limite [mn] de cada tempo do quadro 5-3 ou do quadro 5-4.

2) Calcular o diâmetro último de cada desenho sucessivamente, ou seja

1=[m1 ]D;

2=[m2 ]d1

...;

=[m]d-1;

3) Quando dn≤d, o número de cálculos n é o número de extractos em profundidade.

4) Determinação da dimensão do processo de desenho

Determinação da dimensão do processo de desenho

1) Diâmetro do produto semi-acabado

A partir dos quadros 5-3 e 5-4, o coeficiente de estiramento limite [mn] de cada desenho é encontrado, e é devidamente ampliado e ajustado para obter o coeficiente de desenho efetivo mn.

Os princípios de ajustamento são os seguintes:

1)Garantir que mtotal=m12...m

2)Fazer m1<m2<...m<1

Por fim, calcular o diâmetro de cada processo de acordo com o coeficiente de estiragem ajustado:

1=m1D;d2=m21;...;d=m-1=d

Amplificação fator k

Ao calcular o diâmetro do produto semi-acabado de acordo com o método acima, é necessário tentar repetidamente obter os valores de m1, m2, m3, ..., mno que é complicado. De facto, o coeficiente de desenho limite pode ser aumentado por um múltiplo adequado de k.

Fator de amplificação k

Na fórmula, n é o número de extrações em profundidade.

2) Raio do canto inferior redondo rn

O raio de filete rn na base do cilindro é o raio de filete rp do dado profundo deste processo.

O método de determinação é o seguinte:

Em geral, exceto no caso do processo de estiragem profunda, rpi = rdi é preferível.

Para o último processo de desenho:

Quando o raio de filete da peça de trabalho r≥t , então rpn = r;

Quando o raio de filete da peça de trabalho é r <t, então rpn> t é obtido. Após a conclusão do desenho, r é obtido através do processo de moldagem.

3) Cálculo da altura da peça do processo Hi

De acordo com o princípio de que a área de superfície das peças do processo após a trefilagem é igual à área de superfície do lingote, pode obter-se a seguinte fórmula para calcular a altura das peças do processo.

Antes do cálculo, o raio do canto inferior de cada peça de trabalho deve ser determinado.

o raio do canto inferior de cada peça de trabalho deve ser determinado

Hi é resolvido através da fórmula de cálculo do diâmetro do bloco:

Hi é resolvido através da fórmula de cálculo do diâmetro do espaço em branco

Exemplo de cálculo do processo de estampagem profunda

Exemplo 4.1 Determinar a dimensão do bloco da peça cilíndrica representada na figura e as dimensões de cada processo de estiragem. O material é o aço 10 e a espessura da chapa é t = 2mm.

Exemplo de cálculo do processo de estampagem profunda

Solução:

Como t> 1mm, é calculado de acordo com a espessura e o diâmetro da placa.

(1) Calcular o diâmetro do lingote

De acordo com o tamanho da peça, a sua altura relativa é

altura relativa

Consultar o quadro 5-2 para obter a margem de corte

margem de corte

O diâmetro do tarugo é

Diâmetro do tarugo

Substituir as condições conhecidas na fórmula acima para obter D = 98,2mm, aqui D = 98mm

(2) Determinar o número de estiramentos profundos

A espessura relativa da peça em bruto é:

espessura relativa da peça bruta

De acordo com o Quadro 5-1, o anel de suporte em branco pode ser utilizado ou não, mas, para efeitos de seguro, o anel de suporte em branco continua a ser utilizado para o primeiro desenho.

Mesa: Utilização de uma argola de encadernação (cavidade de matriz plana)

Método de alongamentoPrimeiro trechoTroços subsequentes
(t/D)×100m1(t/D)×100mn
Utilização de um anel de flange<1.5<0.60<1<0.80
Utilização opcional de um anel de flange1.5~2.00.61~1.50.8
Sem anel de flange>2.0>0.60>1.5>0.80

De acordo com t/D=2.0%, verifique a tabela 5-3 para obter o coeficiente de desenho final para cada processo de desenho:[m1 ]=0.50,[m2 ]=0.75,[m3 ]=0.78,[m4 ]=0.80,...

Tabela: Coeficiente de estiramento limite do suporte do bloco para peças cilíndricas (08, 10, 15Mn e H62)

Raio de cantoEspessura relativa da folha t/D*100
2~151.5~11~0.60.6~0.30.3~0.150.15~0.08
m10.48~0.500.5~0.530.53~0.550.55~0.580.58~0.600.60~0.63
m20.73~0.750.75~0.760.76~0.780.78~0.790.79~0.800.80~0.82
m30.76~0.780.78~0.790.79~0.800.80~0.810.81~0.820.82~0.84
m40.78~0.800.80~0.810.81~0.820.82~0.830.83~0.850.85~0.86
m50.80~0.820.82~0.840.84~0.850.85~0.860.86~0.870.87~0.88

Por conseguinte,

1=[m1 ]D=0.50×98mm=49.0mm

2= [m2 ]d1=0,75×49,0mm=36,8mm

3= [m3 ]d2=0,78×36,8mm=28,7mm

4= [m4 ]d3=0.8×28.7mm=23mm

Neste momento,

4=23mm<28mm, por isso deve ser desenhado 4 vezes.

Tabela: Valor do coeficiente K1 para o primeiro estiramento de peças cilíndricas (classes de aço 08 a 15)

Espessura relativa(t/D0)×100Coeficiente de primeira extração profunda (m1)
0.450.480.500.520.550.600.650.700.750.80
5.00.950.850.750.650.600.500.430.350.280.20
2.01.101.000.900.800.750.600.500.420.350.25
1.21.101.000.900.800.680.560.470.370.30
0.81.101.000.900.750.600.500.400.33
0.51.101.000.820.670.550.450.36
0.21.100.900.750.600.500.40
0.11.100.900.750.600.50

Tabela: Valor do coeficiente K1 para o primeiro estiramento de peças cilíndricas (classes de aço 08 a 15)

Espessura relativa(t/D0)×100Coeficiente de estiramento profundo da segunda vez (m2)
0.70.720.750.780.800.820.850.880.900.92
5.00.850.700.600.500.420.320.280.200.150.12
2.01.100.900.750.600.520.420.320.250.200.14
1.21.100.900.750.620.520.420.300.250.16
0.81.000.820.700.570.460.350.270.18
0.51.100.900.760.630.500.400.300.20
0.21.000.850.700.560.440.330.23
0.11.101.000.820.680.550.400.30

(3) Determinação da dimensão de cada processo de desenho

Determinação da dimensão de cada processo de desenho

O diâmetro de cada parte do processo é

1=k[m1 ]D=1.051185×0.50×98mm=51.51mm

2=k[m2 ]d1=1.051185×0.75×51.51mm=40.61mm

3=k[m3 ]d2=1.051185×0.78×40.61mm=33.30mm

4=k[m4 ]d3=1.051185×0.80×33.30mm≈28mm

O raio do filete na parte inferior de cada peça do processo assume os seguintes valores:

1=8mm,r2=5mm,r3=4mm,r4=4mm

A altura de cada parte do processo é ......

(4) Esboço da parte do processo

Esboço da peça do processo

  1. Cálculo do processo de estiragem de peças cilíndricas flangeadas
Cálculo do processo de estiragem de peças cilíndricas flangeadas

A peça cilíndrica com flange pode ser considerada como um produto semi-acabado quando a peça cilíndrica sem flange é puxada até um certo ponto no meio e parada.

O mesmo desenho que o tubo sem flange:

  • As características de deformação são as mesmas.
  • Os problemas de qualidade que ocorrem durante o processo de desenho são semelhantes.
O mesmo desenho que a cuba sem flange

(1) Classificação e características de deformação de peças cilíndricas flangeadas

1) Peças cilíndricas de flange estreita

Cilindro de flange estreita:

Cilindro de flange estreita
Cilindro de flange estreita

O método de desenho e o método de cálculo do processo são os mesmos que os das peças cilíndricas sem flange

2) Peças cilíndricas de flange larga

df/d>1.4

Peças cilíndricas de flange larga

O método de desenho e o cálculo do processo são diferentes das peças cilíndricas sem flange

(2) Método de estiramento profundo de peças cilíndricas de abas largas

df/d>1.4

Método de estiramento profundo de peça cilíndrica de flange larga

Lembrete especial:

Independentemente do método de estiramento, a dimensão da flange deve ser obtida durante o primeiro estiramento. A altura do punção que entra na cavidade deve ser rigorosamente controlada.

(3) Cálculo do processo de peças cilíndricas de flange larga

1) Determinação da dimensão do blank da flange larga

Desdobramento do blank: calculado de acordo com o método de cálculo do blank para peças cilíndricas sem flange, ou seja, a área de superfície do blank é calculada de acordo com o princípio da igualdade de área de superfície.

Determinação da dimensão do blank da flange larga

Quando rp=rd=r,

Quando rp=rd=r

df contém margem de corte △df

df contém margem de corte

2) Deformação de peças cilíndricas com flange larga

Deformação de peças cilíndricas com flange larga

O grau de deformação de peças cilíndricas com flanges largas não pode ser medido apenas pelo coeficiente de estiramento

O grau de deformação de peças cilíndricas com flanges largas

O número de tempos de estiragem é determinado em função do coeficiente de estiragem e da altura relativa das peças.

  • É impossível avaliar a parte da estiragem profunda e o grau de deformação com base no coeficiente de estiragem profunda.
  • O primeiro fator de estiramento final é menor do que o de um tubo sem flange. As flanges largas têm os seus próprios coeficientes de estiragem, ver quadro 5-7
  • O coeficiente de estiramento de uma peça cilíndrica com flange larga depende de três rácios relativos de dimensões: df/d (diâmetro relativo do flange), h/d (altura relativa da peça), r/d (raio de filete relativo).
O número de tempos de sorteio é determinado

Tabela 5-7 Coeficiente de estiragem do primeiro limite da flange larga

Coeficiente de estiragem do primeiro limite da flange larga

(3) Verificar se pode ser puxado de uma só vez

Com base no coeficiente de estiragem e na altura relativa, encontrar o coeficiente de estiragem total m e a altura relativa total h/d, encontrar o coeficiente de estiragem limite [m1] e a altura relativa [h1/d1] que são permitidos pela primeira vez, e comparar: mtotal> [m1], h/d≤[h1/d1], pode ser retirado de uma só vez, caso contrário é necessário efetuar várias extração profundas.

(4) Determinação do número de trechos profundos: pode ainda ser calculado utilizando o algoritmo de extrapolação.

(5) Determinação do tamanho do produto semi-acabado

3.Desenho profundo de peças cilíndricas escalonadas

Estiramento profundo de peças cilíndricas escalonadas

Características de deformação:

O desenho profundo da peça escalonada é basicamente o mesmo que o da peça cilíndrica, e cada passo é equivalente ao desenho da peça cilíndrica correspondente.

(1) Verificar se pode ser extraído em profundidade de uma só vez

A julgar pela relação entre a altura da peça h e o diâmetro mínimo dn.

Avaliar se pode ser retirado em profundidade de uma só vez

Se h/dn≤[h1/d1], pode ser retirado uma vez, caso contrário pode ser retirado várias vezes. [h1/d1] pode ser encontrado no Quadro 5-5

Tabela: Altura máxima relativa h1/d1 de peças cilíndricas de abas largas para o primeiro estiramento (aço 08, 10)

Unidade:mm

Diâmetro relativo dconvexo/dEspessura relativa da folha t/D×100
<2~1.5<1.5~1.0<1.0~0.5<0.5~0.2<0.2~0.06
≤1.1e0.75~0.900.65~0.820.50~0.700.50~0.620.45~0.52
>1.1~1.30.65~0.800.56~0.720.45~0.600.45~0.520.40~0.47
>1.3~1.50.58~0.700.50~0.630.42~0.540.40~0.480.35~0.42
>1.5~1.80.48~0.580.42~0.530.37~0.440.34~0.390.29~0.35
>1.8~2.00.42~0.510.36~0.460.32~0.380.29~0.340.25~0.30
>2.0~2.20.35~0.450.31~0.400.27~0.330.25~0.290.22~0.26
>2.2~2.50.28~0.350.25~0.320.22~0.270.20~0.250.17~0.21
>2.5~2.80.22~0.270.19~0.240.17~0.210.15~0.180.13~0.16
>2.8~3.00.18~0.220.16~0.200.14~0.170.12~0.150.10~0.13

Tabela: A altura relativa máxima (h/d) para peças cilíndricas de repuxo profundo sem flange.

Tempo de estiramento profundo
(n)
Espessura relativa do produto em bruto t/D×100
2~1.5<1.5~1<1~0.6<0.6~0.3<0.3~0.15<0.15~0.08
10.94~0.770.84~0.650.70~0.570.62~0.50.52~0.450.46~0.38
21.88~1.541.60~1.321.36~1.11.13~0.940.96~0.830.9~0.7
33.5~2.72.8~2.22.3~1.81.9~1.51.6~1.31.3~1.1
45.6~4.34.3~3.53.6~2.92.9~2.42.4~2.02.0~1.5
58.9~6.66.6~5.15.2~4.14.1~3.33.3~2.72.7~2.0

Nota:

  • 1. A maior relação h/d é aplicável ao processo de conformação inicial com raios de filete de matriz maiores, variando de rdi = 8t quando t/D0 × 100 = 2-1,5, para rd = 15t quando t/D0 × 100 = 0.15-0.08. O rácio mais pequeno aplica-se a raios de filete de matriz mais pequenos [rd = (4-8)t].
  • O número de fases de estiramento indicado na tabela é adequado para peças de estiramento profundo em aço das classes 08 e 10.

(2) Determinação do método de estiramento profundo para peças escalonadas

1) Quando o rácio do diâmetro de quaisquer dois degraus adjacentes (dn/dn-1) é superior ao coeficiente de estiramento limite da peça cilíndrica correspondente, cada passo forma um passo, do passo grande ao passo pequeno o número de vezes em profundidade é o número de passos.

2) Se a razão entre os diâmetros de dois degraus adjacentes (dn/dn-1) é inferior ao coeficiente de estiramento limite da peça cilíndrica correspondente, o método de estiramento baseia-se na peça de flange larga, que é estirada do passo pequeno para o passo grande.

o método de desenho baseia-se na peça de flange larga

Método de desenho de uma peça com degrau raso

Método de desenho de uma peça com degrau raso
Método de desenho de uma peça com degrau raso

3.2 Cálculo do processo de desenho de peças de carroçaria rotativas de parede não reta

Cálculo do processo de desenho de peças de carroçaria rotativas com paredes não rectas

  1. Características de desenho de partes de carroçarias rotativas de paredes não rectas
Características de desenho de partes de carroçarias rotativas de paredes não rectas

Características da estampagem profunda de peças de carroçaria rotativa com paredes não rectas:

(1) Quando a parte do corpo rotativo de parede não reta é aprofundada, a parte da flange por baixo do anel de suporte da peça em bruto e a parte suspensa na abertura da matriz são regiões de deformação.

(2) O processo de estiramento de peças de carroçaria rotativa com paredes não rectas é uma combinação de deformação por estiramento e deformação por abaulamento.

(3) A deformação por abaulamento localiza-se principalmente na proximidade da parte inferior da matriz de punção

A deformação por abaulamento localiza-se principalmente na proximidade da parte inferior da matriz de punção

O enrugamento tornou-se um problema importante a ser resolvido no desenho de tais peças. Especialmente o enrugamento da parte suspensa - o enrugamento interior

Medidas que não enrugam nem quebram

  • Aumentar o tamanho da flange
  • Aumentar o coeficiente de atrito sob o suporte da peça bruta
  • Aumentar a força de fixação do bloco
  • Utilizar conta de tração
  • Saque no verso
Medidas que não enrugam nem quebram
Medidas que não enrugam nem quebram

  1. Estiramento profundo de peças esféricas

O coeficiente de estiragem é constante e não pode ser utilizado como base para a conceção do processo.

m=0.707

Estiramento profundo de peças esféricas

Método de desenho de peças esféricas

  • Quando t / D> 3%, pode ser utilizado um molde simples com fundo sem suporte de molde para uma tiragem única
  • Quando t / D = 0,5% ~ 3%, o molde de estampagem profunda com suporte de chapa é utilizado para estampagem profunda
  • Quando t / D <0,5%, é utilizado um molde côncavo com nervuras de estiramento profundo ou um molde de estiramento profundo invertido
Método de desenho de peças esféricas

  1. Desenho profundo de peças parabólicas

A estampagem profunda é mais difícil do que as peças esféricas

Os métodos de desenho mais comuns são:

(1) Paraboloide raso (h/d <0,5 ~ 0,6). Como a sua relação altura/diâmetro é quase esférica, o método de desenho é o mesmo que o das peças esféricas.

(2) Paraboloide profundo (h/d> 0,5 ~ 0,6). Sua dificuldade de aprofundamento aumentou. Neste momento, a fim de tornar a parte do meio do espaço em branco perto do molde sem enrugar, um molde com nervuras de desenho profundo é geralmente usado para aumentar a tensão de tração radial.

Desenho profundo de peças parabólicas

Desenho profundo de parabolóides profundos

Desenho profundo de parabolóides profundos

  1. Estiramento profundo de peças cónicas

O método de aprofundamento depende de:h/d2,α

Estiramento profundo de peças cónicas

Método de estiramento profundo do cone

(1) Para peças cônicas rasas (h / d2 <0,25 ~ 0,30, α = 50 ° ~ 80 °), pode ser desenhado de uma só vez

(2) Para peças cônicas médias (h / d2 = 0,30 ~ 0,70, α = 15 ° ~ 45 °), o método de desenho depende da espessura relativa do material:

1) Quando t / D> 0,025, o anel de obturação pode ser utilizado para um desenho único.

2) Quando t / D = 0,015 ~ 0,20, ele pode ser desenhado de uma só vez, mas são necessárias medidas como anel de suporte em branco, nervuras de desenho profundo e adição de flanges de processo.

3) Quando t / D <0,015, é fácil enrugar porque o material é fino. É necessário usar um molde de suporte em branco e desenhá-lo duas vezes.

(3) Para peças altamente cônicas (h / d2> 0,70 ~ 0,80, α≤10 ° ~ 30 °), adotar:

1) Método de desenho profundo de transição por etapas

2) Desenho em profundidade da superfície do cone por etapas

Método de conformação profunda da peça de cone alto

Método de conformação profunda da peça de cone alto

3.3 Cálculo do processo de estiramento profundo da caixa sem flange

A parte em forma de caixa é uma parte do corpo não rotativa. Quando a estampagem profunda é deformada, a parte arredondada é equivalente à estampagem profunda da parte cilíndrica, e a parte da aresta reta é equivalente à deformação por flexão.

Cálculo do processo de estiramento profundo da caixa sem flange

Antes da deformação:

Δl1=Δl2=Δl3

Δh1=Δh2=Δh3

Após a deformação:

Δh1<Δh1′<Δh2′<Δh3

Δl1>Δl1′>Δl2′>Δl3

Características de desenho de peças em forma de caixa:

(1) O material na zona de deformação da flange está sujeito ao efeito combinado da tensão de tração radial e da tensão de compressão tangencial, resultando em deformação radial e deformação profunda por compressão tangencial. A distribuição da tensão e da deformação é desigual, sendo os cantos arredondados os maiores e as arestas rectas as menores.

(2) A quantidade de deformação da aresta reta e do filete na área de deformação é diferente.

(3) O grau de influência mútua entre a parte da aresta direita e a parte do canto arredondado varia consoante a forma da caixa.

3.4 Cálculo da força do processo de estampagem profunda e seleção do equipamento

  1. Força de retenção de blanks e dispositivo de retenção de blanks

(1) Força de retenção do branco

A força de retenção da peça em bruto Q é fornecida por um dispositivo de retenção da peça em bruto num molde.

A força de retenção da peça em bruto Q gerada pelo suporte da peça em bruto deve ser tão pequena quanto possível, com a premissa de garantir que a área de deformação não fique enrugada.

A força de suporte da peça em bruto necessária para peças de repuxo profundo de qualquer forma: Q = Aq

Na fórmula:

  • A- a área projectada do espaço em branco sob o suporte do espaço em branco
  • q- Força de pressão por unidade de área, q = σb / 150

Força de suporte do bloco para peças cilíndricas de parede reta

Força de suporte do bloco para peças cilíndricas de parede reta

Estiramento profundo de peças cilíndricas de parede reta pela primeira vez:

Estiramento profundo de peças cilíndricas de parede reta pela primeira vez

Estiramento profundo de peças cilíndricas de parede reta no processo subsequente:

Estiramento profundo de peças cilíndricas de parede reta no processo subsequente

(2) Suporte em branco

A função do suporte da peça em bruto é evitar o enrugamento na zona de deformação profunda.

Consoante a origem da força do suporte do blanque, existem dois tipos de dispositivos de suporte do blanque:

  • Suporte elástico para o molde: utilizado para punções de ação simples, a força do suporte do molde é fornecida por mola, borracha, almofada de ar, mola de nitrogénio, etc.
  • Suporte rígido da peça bruta: utilizado para o punção de dupla ação, a força do suporte da peça bruta é fornecida pela corrediça exterior.

Suporte elástico para a folha em branco

Suporte elástico para a folha em branco
Suporte elástico para a folha em branco
Suporte elástico para a folha em branco

Exemplo de aplicação de um suporte elástico para peças em bruto

Exemplo de aplicação de um suporte elástico para peças em bruto

Anel de 7 espaços em branco

Suporte rígido para blanks na prensa de dupla ação

Suporte rígido para blanks na prensa de dupla ação

Anel de 4 furos

  1. Cálculo da força de tração

Para peças cilíndricas, elípticas e em forma de caixa, a força de tração é:

Cálculo da força de tração

  • Fi- força de tração do i-ésimo desenho, a unidade é N;
  • Ls- perímetro da secção da peça de trabalho (de acordo com o centro da espessura do material), a unidade é mm;
  • Kp- Para estiramento profundo de peças cilíndricas, Kp = 0,5 ~ 1,0; Para estiramento profundo de peças ovais e peças em forma de caixa, Kp = 0,5 ~ 0,8; Para estiramento profundo de outras formas, Kp = 0.7 ~ 0.9. Quando o desenho se aproxima do limite, Kp assume um valor grande; caso contrário, assume um valor pequeno.
  1. Seleção do equipamento de estiragem profunda

Para as prensas de ação simples, a pressão nominal do equipamento deve corresponder:

FE > Fi + Q

Para as prensas de dupla ação, a tonelagem do equipamento deve corresponder:

Finterior > Fi

Fexterior > Q

Presta atenção:

Quando o curso de trabalho do desenho é grande, especialmente quando o desenho de corte é combinado, a curva de força do processo deve estar abaixo da curva de pressão permitida do controle deslizante da prensa.

Na produção efectiva, a pressão nominal Fpressão da prensa pode ser determinada pela seguinte fórmula:

A pressão da prensa pode ser determinada pela seguinte fórmula

  • Desenho raso: ΣF ≤ (0,7~0,8)Fimprensa
  • Desenho profundo: ΣF ≤ (0,5~0,6)Fimprensa

Conceção do processo de estampagem profunda

4.1 Análise do processo de estampagem profunda

A processabilidade da peça desenhada refere-se à adaptabilidade da peça desenhada ao processo de desenho.

A análise para determinar se uma peça estirada é adequada para estiramento profundo baseia-se principalmente na forma estrutural, tamanho, dimensionamentoA precisão e a seleção de materiais da peça de repuxo profundo, que é um requisito para a conceção do produto na perspetiva do processamento do produto.

  1. Forma de desenho profundo

(1) A forma da peça desenhada deve ser tão simples e simétrica quanto possível, e deve ser desenhada o mais rapidamente possível. Tentar evitar mudanças bruscas de forma.

Forma de desenho profundo

Forma de desenho profundo

2) Erro de forma da peça desenhada

Erro de forma da peça desenhada

  1. Altura do desenho

A dimensão em altura das partes desenhadas deve ser reduzida tanto quanto possível e desenhada o mais longe possível.

  1. Largura da flange de repuxo profundo

Flange de cilindro de parede reta com flange

Flange de cilindro de parede reta com flange

O diâmetro deve ser controlado a:

d1 + 12t ≤ df ≤ d1+25t

Cilindro de parede reta com flange larga:

df ≤ 3d1, h1 ≤ 2d1

Cilindro de parede reta com flange larga

A largura do flange da peça desenhada deve ser tão consistente quanto possível e semelhante à forma de contorno da peça desenhada.

  1. Raio de filete de peças estiradas

Cantos arredondados de fundos e paredes, flanges e paredes de peças estiradas

Raio de filete de peças estiradas

O raio deve satisfazer:

rp1 ≥ t, rd1 ≥ 2t, rc1 ≥ 3t

Caso contrário, devem ser acrescentados os procedimentos de cirurgia plástica.

os procedimentos de cirurgia plástica devem ser acrescentados

  1. Desenho de punção para estampagem profunda
Desenho de punção para estampagem profunda

  • Distância entre orifícios perfurados na flange da peça estirada: ≥5t
  • Distância entre furos na parede lateral da peça estirada: hd≥ 2dh + t
  • A posição do furo na peça desenhada deve ser definida no mesmo plano que a superfície estrutural principal (superfície do flange), ou a parede do furo deve ser perpendicular a este plano
posição do furo na peça desenhada

O furo na peça desenhada é normalmente efectuado após a conclusão do desenho.

  1. Dimensionamento de peças repuxadas
Dimensionamento de peças repuxadas

  • A espessura do material não deve ser marcada na parede do cilindro ou na flange
  • Para o tamanho da boca que requer ajuste, a profundidade da peça de ajuste deve ser marcada
  • O raio de filete na junção da parede do cilindro com a superfície inferior deve ser marcado no lado de menor raio
  • As dimensões radiais só devem ser marcadas com dimensões externas ou internas de acordo com os requisitos de utilização

Dimensionamento da altura da escada

Dimensionamento da altura da escada

  1. Seleção de materiais para peças de repuxo profundo

Requer:

  • Melhor plasticidade.
  • Rácio de rendimento mais baixo σsb
  • Grande rácio de deformação plásticaγ
  • Coeficiente de anisotropia do pequeno coeficiente de deformação plástica Δγ

4.2 Profundidade sorteioarranjo do processo de fabrico

1) Se se tratar de uma peça de desenho superficial que pode ser formada num desenho, o processo de composição de desenho de corte é utilizado para a completar.

2) Para peças de grande desenho, a estampagem num único passo pode ser utilizada quando o tamanho do lote não é grande; quando o tamanho do lote é grande e o tamanho das peças de desenho profundo não é grande, pode ser utilizado o desenho progressivo com tira.

3) Se o tamanho da peça desenhada for grande, normalmente só pode ser utilizada a estampagem numa única etapa.

4) Quando as peças desenhadas têm requisitos de precisão mais elevados ou necessitam de desenhar um pequeno raio de filete, é necessário adicionar um processo de moldagem após a conclusão do desenho.

5) Os processos de corte e perfuração de peças de repuxo profundo podem normalmente ser realizados em combinação.

6) Exceto que o furo inferior da peça desenhada pode ser composto com branqueamento e desenho, os furos e ranhuras da parte da flange e da parte da parede lateral da peça desenhada devem ser perfurados após a conclusão do processo de desenho.

7) Se outros processos de conformação (como dobrar, virar, etc.) são necessários para completar a forma da peça desenhada, outros processos de estampagem devem ser realizados após a conclusão do desenho.

Características da estampagem profunda subsequente:

  • Diferentes espaços em branco
  • A zona de deformação muda de forma diferente
  • Diferentes alterações da força de tração
  • A rutura ocorre em momentos diferentes
  • As zonas de deformação têm uma estabilidade diferente
  • Diferentes factores de desenho
  • O método de desenho pode ser diferente
Características da estampagem profunda subsequente

Desenho profundo conceção da matriz

5.1  Profundo Desenho morrer tipo e estrutura típica

  1. Cunho profundo pela primeira vez

(1) Molde de estiragem simples sem suporte para o molde

(2) Molde de estiragem com suporte para o molde

1) Molde de desenho formal

2) Matriz de estampagem profunda invertida

(3) Matriz composta de esvaziamento e desenho

(4) Matriz de estiramento profundo com suporte rígido da peça em bruto

  1. Matrizes de estampagem profunda subsequentes

(1) Matriz de estiragem positiva

1) Sem suporte em branco

2) Com suporte em branco

(2) Molde de repuxo invertido

1) Sem suporte em branco

2) O suporte da peça bruta está na matriz superior

3) O suporte em branco está no matriz inferior

Matriz de desenho simples, pela primeira vez sem suporte de molde

Matriz de desenho simples, pela primeira vez sem suporte de molde

Primeiro molde de desenho formal com suporte em branco

Primeiro molde de desenho formal com suporte em branco
Primeiro molde de desenho formal com suporte em branco

Primeiro cunho de repuxo profundo invertido com suporte para o molde em branco

Primeiro cunho de repuxo profundo invertido com suporte para o molde em branco

Matriz composta de esvaziamento e estiramento

Matriz composta de esvaziamento e estiramento

Primeiro cunho para prensa de dupla ação

Primeiro cunho para prensa de dupla ação

  1. Matriz de estiragem profunda subsequente

(1) Matriz de estiragem positiva

1) Cada cunho formal subsequente sem suporte para o molde em branco

Cada cunho formal subsequente sem suporte para o molde

2) Molde de estiragem invertido subsequente com suporte de chapa

Molde de estiragem invertido subsequente com suporte de blanks

(2) Molde de repuxo invertido

1) Molde de estiramento reverso sem suporte de molde

Molde de estiragem do reverso sem suporte para o molde em branco

Princípio de desenho de dupla ação para a frente e para trás

Princípio de desenho de dupla ação para a frente e para trás

5.2 Conceção da peça do molde de repuxo profundo

  • Conceção estrutural de peças de trabalho macho e fêmea
  • Determinação do raio de filete
  • Determinação da folga da matriz
  • Determinação da dimensão e tolerância da peça de trabalho
  1. Estrutura de estiramento profundo de peças de trabalho de matrizes convexas e côncavas

(1) Desenho único da estrutura de trabalho do molde convexo e côncavo sem suporte do molde

Desenho único da estrutura de trabalho de matrizes convexas e côncavas sem suporte de chapa

Estrutura de peça de trabalho de matriz convexa e côncava de trefilação múltipla sem suporte de peça em bruto

Estrutura de peça de trabalho de matriz convexa e côncava de trefilação múltipla sem suporte de peça em bruto

(2) Estrutura da peça de trabalho da matriz de estampagem profunda convexa e côncava com suporte de peça em bruto

Estrutura de peça de trabalho de matriz convexa e côncava de estiramento profundo com suporte de peça em bruto

  1. As dimensões de trabalho da matriz convexa e côncava de desenho
  • Raio de filete
  • Folga da matriz de estiramento profundo
  • Tamanho e tolerância da peça de trabalho
As dimensões de trabalho da matriz convexa e côncava de desenho

(1) Raio de canto da matriz convexa e côncava

Raio de canto da matriz convexa e côncava

1) A influência do raio de filete da matriz:

  • Força de tração profunda
  • Desenhar a vida dos mortos
  • Qualidade de estiramento profundo
A influência do raio de filete da matriz

Necessidade de cumprir: rdi≥2t

2) Raio de filete rp

Nos passos intermédios, tomar rpi igual rdi, ou seja: rpi = rdi

O último desenho profundo:

  • Quando o raio do filete da peça de trabalhor≥t , tomar rpn =r
  • Quando o raio de filete da peça de trabalhor<t, toma-se rpn>t

Finalmente, obtém-se o raio de canto r da peça de trabalho.

(2) Diferença entre a matriz convexa e a côncava c

Folga entre a matriz convexa e a côncava c

O tamanho da lacuna afecta:

  • Força de tração profunda
  • Desenhar a vida dos mortos
  • Qualidade de estiramento profundo

C = tmáximo + Kct

(3) Dimensão lateral da parte ativa da matriz convexa e côncava

Dimensão lateral da parte de trabalho da matriz convexa e côncava
Dimensão lateral da parte de trabalho da matriz convexa e côncava

Para a primeira extração profunda e a extração profunda intermédia em extração profunda múltipla, é preferível:

Para a primeira extração profunda e a extração profunda intermédia em extração profunda múltipla

Para um desenho profundo ou o último desenho profundo num desenho profundo múltiplo,

Para um desenho profundo ou o último desenho profundo num desenho múltiplo
Para um desenho profundo ou o último desenho profundo num desenho múltiplo
Para um desenho profundo ou o último desenho profundo num desenho múltiplo

4 tipos de processos de estampagem de metais

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Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

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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