Já se interrogou sobre a forma como as chapas metálicas são habilmente dobradas em formas complexas? Este artigo explora seis tipos de processos de dobragem em prensa dobradeira - dobragem, limpeza, dobragem a ar, embutimento, cunhagem e dobragem de três pontos. Ficará a conhecer as vantagens e limitações únicas de cada método e a forma como contribuem para um fabrico de metal eficiente e preciso. Desde dobras simples a perfis complexos, estas técnicas são essenciais para a produção de peças de alta qualidade no fabrico. Mergulhe para compreender como estes processos de dobragem podem melhorar os seus projectos.
As prensas dobradeiras são capazes de realizar muito, mas ainda há desafios envolvidos na produção de peças de alta qualidade. Nesta discussão, vamos explorar os diferentes tipos de dobragem.
Para se conseguir um processo de prensagem de prensas rotativas reprodutível e fiável, é necessária uma combinação da prensa rotativa e das suas ferramentas.
A travão de prensa A máquina é tipicamente constituída por duas estruturas robustas em C que formam os lados da máquina, ligadas na parte inferior por uma mesa maciça e na parte superior por uma viga superior móvel. No entanto, a configuração oposta também é possível.
A ferramenta inferior assenta sobre a mesa, enquanto a ferramenta superior se fixa à viga superior. No sistema hidráulico travões de prensaque são a maioria das máquinas produzidas atualmente, a viga superior move-se através de dois cilindros hidráulicos sincronizados ligados aos quadros C.
As capacidades das prensas dobradeiras são definidas por várias características, incluindo a pressão ou tonelagem, o comprimento de trabalho, a distância ao régua de mediçãoaltura de trabalho e curso. A velocidade de funcionamento da viga superior varia normalmente entre 1 e 15 mm/seg.
Cada vez mais, as prensas dobradeiras são equipadas com medidores de retorno controlados por computador de múltiplos eixos e sensores mecânicos e ópticos para fazer ajustes durante o processo de dobra. Estes sensores medem a ângulo de flexão durante o ciclo de dobragem e transmitem os dados em tempo real aos controlos da máquina, que ajustam os parâmetros do processo em conformidade.
Em última análise, dobragem por prensa dobradeira é uma combinação de factores que envolvem a geometria da ferramenta superior (sendo o ângulo de punção e o raio da ponta do punção os parâmetros mais importantes), a geometria da ferramenta inferior (particularmente a largura da abertura em V, o ângulo em V e os raios de curvatura da abertura em V) e a força de pressão e a velocidade da prensa dobradeira.
Durante o processo de dobragem, a parte mais comprida da folha é fixada entre duas fixação vigas. Em seguida, a viga de dobragem eleva-se e dobra a parte extensível da folha em torno de um perfil de dobragem, como se mostra na Figura 1.
Nas máquinas de dobragem modernas, o feixe de dobragem é capaz de formar tanto para cima como para baixo, o que constitui uma vantagem significativa na criação de peças complexas com ângulos de dobragem positivos e negativos.
O ângulo de dobragem resultante é determinado pelo ângulo de dobragem da viga de dobragem, pela geometria da ferramenta e propriedades dos materiais.
A dobragem através de dobragem oferece uma vantagem significativa na medida em que as folhas grandes podem ser manuseadas com relativa facilidade, tornando esta técnica simples de automatizar. Além disso, com a dobragem, há um risco mínimo de danos na chapa metálica superfície.
No entanto, um fator limitativo da dobragem é que o movimento do feixe de dobragem requer espaço suficiente e tempo de produção.
No processo de limpeza, a chapa é novamente fixada entre as vigas de aperto. A ferramenta dobra então a parte saliente da chapa em torno do perfil de dobra, movendo-se para cima e para baixo, como mostra a Figura 2.
Em comparação com a dobragem, a limpeza é uma técnica mais rápida para dobrar, mas também aumenta o risco de arranhões ou outros danos na folha à medida que a ferramenta se move sobre a superfície da folha. Este risco é especialmente elevado se a dobragem envolver ângulos agudos.
A limpeza é normalmente utilizada para fabricar produtos do tipo painel com pequenas arestas perfiladas. Com ferramentas especiais, esta técnica pode ser facilmente realizada em prensas dobradeiras.
No que diz respeito à dobragem, existem quatro variações: flexão de ar, de fundo, de cunhagem e de dobragem de três pontos.
A caraterística da dobragem é que a folha é pressionada por uma ferramenta superior na abertura da ferramenta inferior, como mostra a Figura 3.
Como resultado da processo de dobragemA chapa metálica de cada lado da dobra é levantada, o que pode causar problemas como a flacidez e a dobragem, especialmente com chapas grandes.
Nestes casos, é muitas vezes preferível dobrar ou limpar, embora possam também ser utilizados suportes de seguimento da folha com a prensa dobradeira para aliviar estes problemas.
Quando a dobragem envolve ângulos positivos e negativos, a dobragem oferece mais flexibilidade do que outras técnicas.
Uma das vantagens significativas da utilização de prensas dobradeiras é a maior velocidade e flexibilidade que oferecem.
A dobragem por ar comprimido é o tipo de dobragem mais utilizado, graças às melhorias significativas introduzidas nas novas prensas dobradoras, que permitem um melhor controlo do retorno elástico da chapa.
Este tipo de quinagem é utilizado quando existe ar entre a chapa metálica e o veio da matriz. A denominação "dobra parcial" provém do facto de a chapa entrar em contacto parcial com as ferramentas superior e inferior, ou seja, em apenas três pontos durante o processo de dobragem.
Com flexão de arA ferramenta superior pressiona uma folha na abertura em V da ferramenta inferior até uma profundidade pré-determinada, mas sem tocar na parte inferior da ferramenta, como mostra a Figura 4.
A dobragem a ar é um tipo de dobragem de três pontos, em que apenas os raios de dobragem das ferramentas superior e inferior entram em contacto com a chapa. O raio de punção da ferramenta superior e o ângulo V da ferramenta inferior não precisam de ser os mesmos. Em alguns casos, uma abertura quadrada substitui a abertura em V na ferramenta inferior, especialmente com as actuais ferramentas inferiores ajustáveis.
A combinação de ferramentas superiores e inferiores pode ser aplicada universalmente, permitindo a produção de vários produtos e formas de perfil com uma única combinação, simplesmente ajustando a profundidade do curso da prensa. Por outras palavras, uma única combinação de ferramentas pode ser utilizada para dobrar vários materiais e espessuras numa gama de ângulos de dobragem, tornando a dobragem a ar uma técnica altamente flexível.
Isto também significa que o número de mudanças de ferramentas necessárias pode ser limitado, aumentando consideravelmente a produtividade.
A dobragem por ar tem outra vantagem, na medida em que é necessária menos força de dobragem, permitindo ferramentas mais pequenas e menos volumosas e proporcionando uma flexibilidade de design adicional.
No entanto, uma limitação desta técnica é o facto de ser menos precisa do que os processos em que a chapa mantém um contacto total com a ferramenta durante todo o processo de quinagem. A profundidade do curso deve ser altamente exacta e as variações na espessura da chapa e o desgaste local das ferramentas podem resultar em desvios inaceitáveis.
Além disso, as variações nas propriedades do material podem afetar o ângulo de curvatura resultante devido ao retorno elástico.
A dobragem por ar requer uma determinada largura para a abertura em V, que varia consoante a espessura da chapa. Para chapas até 3 mm de espessura, o valor é 6 vezes a espessura do material, enquanto que para chapas com mais de 10 mm de espessura, o valor é 12 vezes a espessura do material. Uma regra geral é V=8S.
A curvatura por ar oferece uma precisão angular de aproximadamente ±0,5 graus. No entanto, o raio de curvatura não é determinado pela forma da ferramenta, mas sim pela elasticidade do material. Normalmente, o raio de curvatura situa-se entre 1S e 2S.
Devido à sua flexibilidade e aos baixos requisitos de tonelagem, a curvatura a ar está a tornar-se a técnica de conformação preferida entre os fabricantes. No entanto, as variações na espessura da chapa, o desgaste local das ferramentas superior e inferior e as propriedades do material podem resultar em desvios na precisão dos ângulos.
Medidas especiais, tais como sistemas de medição de ângulos, grampos, sistemas de coroamento ajustáveis ao longo dos eixos X e Y, e ferramentas resistentes ao desgaste, podem ajudar a resolver estes problemas de qualidade.
Vantagens:
Desvantagens:
A dobragem a ar é uma variação da dobragem a ar que envolve a pressão de uma folha contra as inclinações da abertura em V na ferramenta de fundo (ver Fig. 5), permitindo simultaneamente que o ar fique preso entre a folha e a parte inferior da abertura em V.
Durante a dobragem por baixo, o punção atinge o fundo do veio da matriz e pressiona a chapa metálica contra os lados da matriz. Este tipo de curvatura é adequado para perfis precisos, uma vez que a sua precisão e consistência são superiores às da curvatura a ar.
A qualidade mais elevada deve-se ao facto de, durante o embutimento, a chapa metálica ser pressionada entre as ferramentas superior e inferior, pelo que o raio interno se concentra na área da dobra.
O resultado é um raio mais exato, a chapa rende mais e, consequentemente, o retorno elástico é menor.
A escolha da ferramenta é fundamental para o corte, uma vez que os operadores têm de identificar o melhor ângulo tanto para o punção como para a matriz e o retorno esperado da mola, de modo a obter o ângulo de perfil necessário. O punção e a matriz devem ter o mesmo ângulo para obter um bom resultado de dobragem.
Neste caso, o raio do punção e o ângulo da abertura em V estão diretamente relacionados com o bottoming, o que significa que não oferece a mesma flexibilidade que o air bending.
Cada ângulo de curvatura e espessura de chapa requer um conjunto de ferramentas separado, e o mesmo se aplica frequentemente a diferentes materiais devido a variações de dorso da mola e a compensação necessária na ferramenta.
Para o fundo, a largura ideal da abertura em V (não podem ser utilizadas aberturas em U) é de 6S para chapas até 3 mm de espessura, e aumenta para 12S para chapas com mais de 12 mm de espessura.
Mais uma vez, a regra geral é: V=8S.
O mínimo aceitável raio de curvatura para chapas de aço varia de 0,8S a 2S, embora a qualidade do material desempenhe um papel importante.
No caso de materiais macios, como as ligas de cobre, o raio do ângulo de curvatura pode ser muito mais pequeno, sendo possível um limite inferior de 0,25S.
Quando se trata de raios de curvatura maiores, o bottoming requer uma tonelagem que é aproximadamente a mesma que a dobragem por ar.
No entanto, para raios mais pequenos, a dobragem por baixo requer uma força que pode ser até cinco vezes maior do que a dobragem por ar, o que pode levar a uma maior precisão.
O ângulo de curvatura resultante é inteiramente determinado pela ferramenta, exceto no caso do retorno elástico, que pode ser corrigido.
Vale a pena notar que o embutimento resulta normalmente num menor retorno elástico do que a dobragem por ar.
Em teoria, o bottoming pode atingir uma precisão angular de ±0,25 graus.
No entanto, devido às crescentes capacidades de controlo e ajuste das prensas dobradeiras, mesmo em máquinas menos dispendiosas, a dobragem por ar está a tornar-se o método preferido em relação à dobragem por fundo.
Vantagens:
Desvantagens:
As pessoas podem achar estranho este nome. Na verdade, cunhagem refere-se ao processo de "perfuração de moedas metálicas", em que cada peça é idêntica a todas as outras em forma e tamanho.
Por este motivo, a "cunhagem" pode ser utilizada no processo de dobragem para indicar um método de obtenção de resultados muito exactos numa base consistente.
A cunhagem requer quatro a cinco vezes a força necessária para a dobragem a ar, pelo que é necessária uma prensa dobradeira e ferramentas pesadas.
No processo de cunhagem, o punção e a matriz devem ter o mesmo ângulo que o exigido pelo perfil, pelo que, no caso de uma curva de 90°, devem ser utilizados um punção de 90° e uma matriz de 90°, sem ter em conta o retorno elástico.
A largura do véu da matriz é mais pequena para a cunhagem do que para o embutimento e a dobragem a ar e, idealmente, deve ser cinco vezes a espessura da chapa metálica.
Este parâmetro destina-se a evitar que a ponta do punção penetre demasiado na chapa metálica devido ao raio interno mais pequeno.
A cunhagem não é recomendada para espessuras superiores a 2 mm, a fim de evitar qualquer dano à prensa dobradeira, às ferramentas ou à chapa metálica.
Na cunhagem, a ferramenta superior esmaga a folha na abertura da ferramenta inferior, até ao fundo da abertura em V (ver Fig. 6).
A cunhagem requer uma força significativamente maior do que a dobragem por ar e o embutimento, normalmente 5 a 10 vezes mais tonelagem, e por vezes até 25 a 30 vezes mais. No entanto, tem a vantagem de proporcionar um elevado nível de precisão.
Devido à imensa pressão aplicada pela ponta do punção ao material, ocorre uma deformação permanente em toda a secção transversal da chapa, sendo o retorno elástico praticamente eliminado. Uma vez que o ângulo do punção e da matriz em V são idênticos, o ângulo de curvatura desejado pode ser facilmente escolhido e as variações na espessura da chapa e nas propriedades do material têm pouco ou nenhum impacto nos resultados da cunhagem.
A força elevada e a deformação permanente implicam que o raio interior mínimo alcançável, a partir de 0,4S, é inferior ao do ar e do fundo, com a largura da abertura em V a exigir normalmente cerca de 5S. Uma abertura em V mais larga necessitaria de uma maior profundidade para obter o mesmo ângulo de curvatura.
Em geral, a cunhagem é mais dispendiosa do que a dobragem por ar e o embutimento, pelo que é utilizada esporadicamente, normalmente apenas para chapas finas.
Vantagens:
Desvantagens:
A curvatura de três pontos é uma técnica de curvatura relativamente nova que alguns consideram ser uma variação especial da curvatura a ar.
Esta técnica envolve a utilização de um molde especial em que a ferramenta inferior pode ser ajustada com precisão em altura através de um servo motor. A folha dobra-se ao longo dos raios de curvatura da matriz até tocar no fundo, com o ângulo de curvatura a diminuir à medida que a profundidade do fundo da matriz aumenta.
A altura da matriz inferior pode ser determinada com grande precisão (±0,01 mm), com correcções feitas entre o êmbolo e a ferramenta superior utilizando uma almofada hidráulica para compensar os desvios na espessura da chapa. Como resultado, o processo pode alcançar ângulos de curvatura com uma precisão de menos de 0,25 graus.
As vantagens da dobragem de três pontos incluem uma elevada flexibilidade combinada com uma elevada precisão de dobragem. No entanto, os obstáculos incluem custos elevados e uma gama limitada de ferramentas disponíveis. Por conseguinte, esta técnica está atualmente limitada a nichos de mercado muito exigentes, em que os custos adicionais são compensados pelas vantagens indicadas.
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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