Já alguma vez se perguntou como é que o aço inoxidável se transforma em objectos do dia a dia, como utensílios de cozinha e peças de automóvel? Este artigo mergulha no fascinante mundo das técnicas de conformação a frio do aço inoxidável, revelando os segredos por detrás da dobragem, laminagem, estampagem e muito mais. Prepare-se para descobrir os métodos que transformam o aço bruto em obras-primas funcionais e decorativas!
O processamento de metais pode ser amplamente classificado em dois tipos: processamento a frio e a quente.
O processamento a quente refere-se ao processamento de materiais depois de serem aquecidos, como a laminagem a quente, enquanto o processamento a frio envolve o processamento de metal a temperaturas normais, como o torneamento, a fresagem, a trituração e a retificação.
A conformação a frio também faz parte do processamento a frio. Embora já exista há muito tempo, é ainda, em grande parte, uma disciplina empírica.
A maioria das técnicas de enformação a frio é adequada para todos os metais, exceto para o aço inoxidável, uma vez que o aço inoxidável tem maior resistência e temperabilidade. Além disso, as peças de aço inoxidável após o processamento a frio servem tanto para fins funcionais como ornamentais, o que torna crucial a proteção da sua superfície contra danos e ferrugem.
Por conseguinte, devem ser utilizadas técnicas especiais para o tratamento a frio e a produção de aço inoxidável.
No processo de conformação do aço inoxidável, são utilizadas duas tecnologias principais: laminagem a frio e laminagem a quente. No domínio do processamento a frio, existem vários métodos à escolha.
Segue-se uma breve descrição de algumas das técnicas comuns de enformação a frio para o aço inoxidável:
A dobragem a frio é um método amplamente utilizado na conformação de chapas e peças de aço inoxidável. A prensa de punção é tipicamente uma máquina de movimento simples de tipo aberto, com transmissão mecânica ou hidráulica e uma mesa longa e estreita.
Embora a máquina esteja limitada à produção de peças lineares, os projectistas de ferramentas experientes podem utilizá-la para criar formas complexas. O comprimento das peças produzidas a frio prensas de dobragem é determinado pelo tipo e espessura originais do aço inoxidável, pela potência da máquina e pelo tamanho das ferramentas instaladas.
Por exemplo, alguns grandes prensas de punçãoA prensa de punção de dobragem a frio de 900 toneladas, de 11 metros, pode produzir peças de aço inoxidável austenítico com um comprimento de 9 metros e uma espessura de 8,0 mm.
Para minimizar a abrasão no aço inoxidável, as ferramentas da prensa de punção de dobragem a frio são normalmente feitas de crómio 12%, e pode ser utilizada uma película de plástico para proteção adicional.
Utilizando o molde padrão de uma dobragem a frio prensa de punção é rentável para a produção de pequenos lotes, mas se for necessário um molde especial para uma forma específica, a produção de grandes lotes é mais económica, uma vez que reduz o custo do molde.
Com os avanços da tecnologia, cada vez mais empresas estão a utilizar a dobragem a frio tecnologia de conformação para produzir um grande número de peças.
O método de perfilagem é utilizado para moldar o aço inoxidável em formas complexas, utilizando uma série de estruturas contínuas, o que o torna ideal para a produção de chapas e arames com formas especiais.
O processo de perfilagem segue o princípio da deformação gradual, com cada quadro do rolo a rolar gradualmente até se obter a forma desejada do produto. Dependendo da complexidade da forma, o processo pode envolver até 36 quadros ou apenas três ou quatro.
Os rolos são normalmente fabricados a frio aço para moldes com uma dureza de HRC62 ou superior. Para garantir um acabamento liso na superfície da peça de trabalho, a superfície do rolo também deve ter um acabamento liso.
A perfilagem é mais económica para a produção de grandes quantidades de peças com formas longas. Os laminadores de chapa convencionais podem processar tiras com uma largura de 2,5mm a 1500mm e uma espessura de 0,25mm a 3,5mm, enquanto os laminadores de arame convencionais podem processar arame com uma largura de 1mm a 30mm e uma espessura de 0,5mm a 10mm. As formas das peças maquinadas podem variar de simples planos a secções complexas e fechadas.
Em geral, a perfilagem só é económica quando a produção mensal de chapa de aço inoxidável é superior a 30.000 metros ou a produção mensal de fio de aço inoxidável atinge mais de 1000T, devido ao elevado custo de ferramentas de corte, processamento de moldes e equipamento.
Para a perfilagem de material em folha ou em fio, é importante garantir um acabamento liso na superfície da matéria-prima e verificar regularmente a superfície do molde para evitar a contaminação da superfície e contusões. O equipamento também tem de ser suficientemente forte para lidar com a temperabilidade e a elevada margem de ressalto do aço inoxidável em trabalho a frio.
A moldagem por estampagem de aço inoxidável utiliza punções e matrizes para produzir a forma desejada do produto. Esta tecnologia é normalmente utilizada na produção de utensílios de cozinha em aço inoxidável, como panelas, canetas e pegas. A prensa de punção pode ser mecânica ou hidráulica, mas recomenda-se a utilização de um acionamento hidráulico para a estampagem profunda, uma vez que fornece pressão total durante todo o processo.
A maioria das tecnologias tradicionais pode ser utilizada para a estampagem de aço inoxidável, mas como a estampagem de aço inoxidável requer mais 60% pressão do que o aço de baixo carbono, a estrutura da prensa deve ser capaz de suportar a alta pressão.
Também é importante evitar riscos, especialmente devido à elevada fricção e temperatura da estampagem do aço inoxidável, que pode causar riscos na superfície da peça de trabalho.
Em vez de sabão ou emulsão, deve ser utilizado óleo de estampagem especializado ou óleo lubrificante com aditivos de extrema pressão. No entanto, estes aditivos de extrema pressão podem causar corrosão na superfície do aço inoxidável, pelo que é importante remover as manchas de óleo da superfície da peça de trabalho após a estampagem.
Devido ao elevado custo do processamento da matriz de estampagem, a moldagem por estampagem só é utilizada para a produção em massa.
A utilização da tecnologia de formação de juntas de borracha pode reduzir significativamente os custos de processamento do molde e é adequada para a produção de pequenos lotes.
Os moldes utilizados nesta técnica são feitos de materiais de baixo custo, tais como madeira dura ou resina epóxi de aço como pistão de força e junta de borracha como bloco de cavidade.
A borracha pode apresentar-se sob a forma de um bloco de borracha sólido ou de um bloco de borracha laminado, que é cerca de 30% superior ao da máquina de moldagem.
Quando a máquina de moldagem está fechada, o bloco de borracha comprime a peça em bruto de aço inoxidável. Quando a máquina é levantada, a junta de borracha volta à sua forma original e pode ser reutilizada.
No entanto, a moldagem de juntas de borracha é limitada na sua capacidade de produzir formas complexas e tem restrições quanto à profundidade máxima das peças produzidas. Esta técnica é normalmente utilizada para a produção de pequenos lotes de peças em aço inoxidável com uma espessura inferior a 1,5 mm.
A máquina de dobrar é uma máquina de dobrar simples que pode ser operada manual ou mecanicamente.
O método mais simples consiste em utilizar um molde com um raio de curvatura para fixar firmemente a placa de aço na mesa de trabalho da máquina-ferramenta, com a parte saliente do material noutro posto de trabalho. A mesa pode então rodar ao longo do centro do raio de curvatura.
Quando a mesa se eleva, dobra o aço inoxidável no ângulo desejado, com o aço inoxidável a deslizar sobre a mesa de trabalho durante o processo de dobragem. Para evitar riscos na superfície do aço inoxidável, a mesa de trabalho deve ter uma superfície lisa.
Na prática, é frequentemente utilizada uma película de plástico para proteger a superfície de aço inoxidável. A viga superior é normalmente entalada para formar um espaço, que pode ser dobrado numa caixa quadrilateral ou numa ranhura com a peça em bruto de formato adequado.
O flangeamento A máquina foi outrora utilizada para produzir produtos em chapa de aço inoxidável com grandes dimensões e formas simples, mas estes produtos são agora normalmente produzidos utilizando prensas de dobragem a frio.
As chapas curvas são normalmente utilizadas para produzir uma variedade de cilindros de chapa fina ou segmentos de cilindro.
O tradicional máquina laminadora tem um par de rolos ajustáveis que podem ser regulados em função da espessura da chapa de aço. O terceiro rolo, conhecido como rolo de dobragemcontrola o diâmetro do corpo do cilindro.
Existe também uma variante desta máquina que utiliza três rolos dispostos em forma de pagode. O rolo inferior é o rolo de acionamento e o rolo superior roda devido à fricção entre ele e a peça de trabalho. O diâmetro do rolo inferior é, normalmente, metade do diâmetro do rolo superior.
O diâmetro mínimo do cilindro produzido por estes dois tipos de equipamento é o diâmetro do rolo superior mais 50 mm, enquanto o diâmetro máximo depende das dimensões do material, da rigidez da máquina e das peças. Em certos casos, o cilindro pode ter de ser suportado por estruturas.
Na realidade, diferentes produtos podem exigir uma combinação de vários métodos ou diferentes técnicas de processamento para alcançar a qualidade desejada. Por conseguinte, é importante ter um bom conhecimento dos métodos de enformação a frio do aço inoxidável para os utilizar eficazmente.
(1) A presença de defeitos, tais como sujidade, riscos, buracos, picadas ou pele dupla na superfície dos materiais de elementos brutos pode ser exacerbada durante o processo de enformação a frio, conduzindo a uma diminuição da qualidade do produto acabado. Por conseguinte, é importante inspecionar minuciosamente o estado da superfície dos materiais de chapisco antes da enformação para garantir que estão limpos e sem defeitos.
(2) A formação de sujidade, ferrugem, buracos e riscos na superfície da peça de trabalho pode ocorrer quando o molde de formação e a plataforma de trabalho estão sujos e os fragmentos de metal não são limpos atempadamente. Para evitar isso, é importante polir regularmente o molde para manter sua limpeza e manter o equipamento de processamento e a oficina limpos.
(3) Algumas técnicas de conformação envolvem o contacto deslizante entre o metal, o que pode danificar o revestimento de passivação do aço inoxidável e resultar em soldadura a frio entre a superfície do aço inoxidável e a ferramenta. Isso pode causar sérios arranhões na superfície do aço inoxidável se a solda for quebrada durante o deslizamento. Para evitar esta situação, é importante manter o equipamento de moldagem em boas condições e ter operadores qualificados e cautelosos para evitar o deslizamento do material.
(4) O aço inoxidável tem alta resistência, e o aço inoxidável austenítico tem uma capacidade significativa de endurecimento a frio. Se a deformação for demasiado grande durante o processo de conformação a frio, pode levar à fratura da peça de trabalho ou a danos no molde e no equipamento da máquina. Para evitar isso, é importante testar a rigidez da peça de trabalho e manter uma quantidade razoável de deformação, garantindo a eficiência da produção e a qualidade do produto.
(5) Após a conformação a frio, o revestimento de passivação da superfície do aço inoxidável pode ser danificado e contaminado com óleo de estampagem, detritos de molde e outros metais, o que pode facilmente levar à corrosão. Para garantir uma peça de trabalho acabada com boas propriedades inoxidáveis e um acabamento suave, é importante limpar as manchas de óleo e a passivação do processo e, se possível, proteger a superfície da peça de trabalho com uma película de plástico.
À medida que a procura de aço inoxidável aumenta, a utilização de tecnologias de conformação a frio para o aço inoxidável está a tornar-se mais generalizada. É importante escolher a técnica de conformação adequada com base nas características do produto, maximizar a eficiência da produção e reduzir o custo de produção para fornecer aos consumidores produtos de aço inoxidável de alta qualidade e acessíveis.
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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