O que é chapa metálica: Tipos, características e aplicações

Alguma vez se interrogou sobre o material versátil que molda o nosso mundo moderno, desde carroçarias elegantes a telhados de edifícios robustos? Nesta cativante publicação do blogue, vamos mergulhar no fascinante mundo da chapa metálica, explorando as suas propriedades, tipos e aplicações. O nosso engenheiro mecânico especialista irá guiá-lo através dos meandros deste material essencial, revelando como se tornou indispensável em inúmeras indústrias. Prepare-se para descobrir as maravilhas ocultas da chapa metálica e ganhar um novo apreço pela sua importância na nossa vida quotidiana.

Índice

Chapas metálicas

O que é Sheet Metal?

A chapa metálica é um metal que foi formado em peças finas e planas, normalmente através de um processo industrial. É geralmente produzida em chapas com menos de 6 mm de espessura. A chapa metálica é uma das formas fundamentais utilizadas na metalurgia e pode ser cortada e dobrada numa variedade de formas diferentes.

A chapa metálica está disponível numa variedade de materiais, tamanhos padrão e espessuras, variando normalmente entre 0,5 e 6 milímetros. É normalmente utilizada numa vasta gama de aplicações, desde carroçarias de automóveis e asas de avião a telhados de edifícios e condutas de AVAC.

Criar objectos a partir de chapas metálicas envolve ferramentas e técnicas especializadas, como martelos, tesouras, imagens digitais e soldadura a laser. O trabalho com chapas metálicas requer habilidade e destreza para moldar o metal nas formas desejadas.

Propriedades

A chapa metálica é conhecida pela sua ductilidadepermitindo-lhe tomar numerosas formas sem se partir ou rachar. O seu maleabilidade é crucial quando se trata de fabrico, uma vez que permite que o material seja dobrado, esticado e estampado durante o processo de produção.

espessura A espessura da chapa metálica é também um fator importante e pode variar entre extremamente fina e vários centímetros. A espessura é normalmente especificada utilizando um gabarito onde um calibre inferior representa um material mais espesso. A utilização de diferentes espessuras torna a chapa metálica adequada para várias aplicações, desde caixas electrónicas leves a peças de maquinaria pesada.

Outra propriedade fundamental da chapa metálica é a sua relação resistência/peso. Isto significa que mantém a sua resistência mesmo quando a sua espessura é reduzida, o que permite criar designs leves mas robustos.

Materiais

Existem vários materiais que podem ser utilizados para produzir chapas metálicas:

  • Alumínio: Leve e resistente à corrosão, o alumínio é normalmente aplicado nas indústrias aeroespacial e automóvel.
  • Aço: O aço macio é uma escolha popular devido ao seu equilíbrio entre resistência e ductilidade. O aço inoxidável tem uma maior resistência à corrosão, o que o torna ideal para ambientes propensos à ferrugem.
  • Cobre: Com a sua excelente condutividade térmica e eléctrica, o cobre é frequentemente utilizado em componentes eléctricos e permutadores de calor.
  • Latão e bronze: Estas ligas de cobre possuem um aspeto estético apelativo e mantêm uma excelente resistência à corrosão, o que as torna perfeitas para componentes decorativos.

Diferentes materiais possuem propriedades únicas que os tornam adequados para aplicações específicas, permitindo que a chapa metálica seja um material versátil e amplamente utilizado em muitas indústrias.

Tipos de chapas metálicas

Tipos de chapas metálicas

Os materiais de chapa metálica habitualmente utilizados podem ser divididos em duas categorias, que são

  • Aço galvanizado
  • Aço inoxidável

Aço galvanizado

O aço galvanizado pode ser dividido principalmente em:

  • Chapa electro-galvanizada
  • Chapa com revestimento metálico por imersão a quente

Vamos comparar as duas chapas de aço galvanizado acima através de uma tabela.

Chapa electro-galvanizada (EG/SECC)Chapa revestida de metal por imersão a quente (GI)
Metal de baseAço recozido laminado a frioLaminado a frio duro chapa de aço
Pré-tratamentoGalvanoplastiaImersão a quente
ZincagemRevestimento duro para espessuraRevestimento duro para finos
Superfície de revestimentoA camada de zinco é adsorvida na superfície do aço e a superfície é lisa e sem manchas de zinco.Estrutura solidificada da camada de zinco, podendo ter ou não espirais de zinco.
Organização da galvanizaçãoRevestimento de zinco puroA camada mais exterior é de zinco puro e a camada interior é uma liga de ferro-zinco.
Desempenho mecânicoO mesmo que o metal de baseDepois de recozimentoO material é macio, tem endurecimento por envelhecimento.
Espessura máxima do materialEspessura comum do material pode ser vista0,6-1,5 mm
Resistência à corrosãoRevestimento fino, pobreO revestimento é espesso e de boa qualidade. Pode ser adicionado um revestimento anti-impressão digital
PreçoCaroBarato

Aço inoxidável

É um termo geral para o aço inoxidável resistente a ácidos, que resiste à corrosão atmosférica, ácida, alcalina, salina e de outros meios.

Para obter uma resistência à corrosão inoxidável, a quantidade de crómio (Cr) não deve ser inferior a 13%. Além disso, pode ser adicionado níquel (Ni) ou molibdénio (Mo) para aumentar o efeito.

Devido aos vários tipos e conteúdos de ligas, existem muitos tipos de aço inoxidável resistente a ácidos.

Ver também:

Aço inoxidável Características:

  • Boa resistência à corrosão
  • Boa luminosidade
  • Alta resistência
  • Tem um certo grau de elasticidade
  • Caro

Aço inoxidável Propriedades do material:

Aço inoxidável ferrítico:

  • Elevado teor de crómio (Cr)
  • Boas propriedades e resistência à oxidação a alta temperatura

Aço inoxidável austenítico:

  • Classes típicas: Cr18Ni9 e Cr18Ni9T1
  • Não magnético
  • Boa resistência à corrosão
  • Boa resistência à temperatura e resistência à oxidação a alta temperatura
  • Boa plasticidade
  • Boa resistência ao impacto
  • Sem efeito de lacuna
  • Excelente soldabilidade
  • Amplamente utilizado
  • Geralmente tem baixa resistência, baixa limite de elasticidade
  • Não pode ser reforçado por tratamento térmico, mas após a prensagem a frio a resistência à tração é elevada e a elasticidade melhora
  • A resistência obtida por estiramento a frio a altas temperaturas é facilmente enfraquecida e não deve ser utilizada para aplicações de carga elevada

Aço inoxidável martensítico:

  • Classes típicas: 2Cr13 e GX-8
  • Propriedade magnética
  • Excelente absorção de choques e boa condutividade térmica
  • Elevada resistência e limite de elasticidade
  • Boas propriedades mecânicas globais após tratamento térmico e reforço
  • Elevado teor de carbono requer temperamento após a soldadura para eliminar as tensões
  • Utilizado principalmente para peças de suporte de carga.

Ver também:

Características da chapa metálica

A chapa metálica é caracterizada pelo seu peso leve, elevada resistência, condutividade (o que a torna adequada para a proteção electromagnética), baixo custo e boa eficiência de produção.

Tem sido amplamente utilizado em várias indústrias, como a eletrónica, as comunicações, os automóveis e os dispositivos médicos. Por exemplo, é um componente crucial em caixas de computadores, telemóveis e leitores de MP3.

À medida que a aplicação da chapa metálica continua a expandir-se, a conceção de peças de chapa metálica tornou-se um aspeto crítico do desenvolvimento de produtos. Os engenheiros mecânicos devem estar bem familiarizados com o design de componentes de chapa metálica para garantir que as peças cumprem os requisitos funcionais e estéticos necessários, mantendo a produção da matriz de estampagem simples e económica.

Principais aplicações da chapa metálica

Existem muitos materiais de chapa metálica adequados para o processamento de estampagem, que são amplamente utilizados na indústria eletrónica e eléctrica. Estes incluem:

Chapa normal laminada a frio (SPCC) - O SPCC é um material de aço que é produzido por laminagem contínua lingotes de aço em bobinas ou chapas de aço com a espessura desejada, utilizando um laminador a frio. No entanto, a superfície do SPCC não está protegida e pode oxidar facilmente quando exposta ao ar, particularmente em ambientes húmidos, onde a ferrugem aparece mais rapidamente. Para evitar esta situação, a superfície deve ser pintada, revestida ou protegida de outra forma durante a utilização.

Chapa de aço galvanizado SECC - O SECC é um tipo de aço galvanizado produzido a partir de bobinas de aço gerais laminadas a frio. Após ser submetido a processos de desengorduramento, decapagem, galvanoplastia e outros processos de pós-tratamento, torna-se um produto electrogalvanizado que oferece uma excelente resistência à corrosão e um aspeto decorativo. É amplamente utilizado nas indústrias de eletrónica, electrodomésticos e mobiliário, por exemplo, em chassis de computadores.

Placa de aço galvanizado por imersão a quente (SGCC) - O SGCC é um material produzido por laminagem a quente ou a frio, lavagem e recozimento do produto semi-acabado. O material é então imerso num banho de zinco fundido a uma temperatura de cerca de 460°C para produzir um material revestido de zinco. O SGCC é mais duro do que o SECC mas tem uma ductilidade fraca, uma camada de zinco mais espessa e uma soldabilidade fraca.

Aço inoxidável SUS301 - Este tipo de aço tem um teor mais baixo de crómio em comparação com o SUS304 e tem uma fraca resistência à corrosão. No entanto, pode ser processado a frio para obter uma boa resistência à tração resistência e dureza e tem boa elasticidade, o que o torna ideal para utilização em molas elásticas e aplicações anti-EMI.

Aço inoxidável SUS304 - O SUS304 é um dos aços inoxidáveis mais utilizados e contém níquel, que proporciona uma melhor resistência à corrosão e ao calor do que os aços que contêm crómio. Tem muito boas propriedades mecânicas e não sofre endurecimento durante o tratamento térmico e não tem elasticidade.

Processo de chapa metálica

Generally speaking, the basic equipment for sheet metal processing includes a shearing machine, a CNC punching machine, a laser cutting machine, a plasma cutting machine, a water jet cutting machine, a máquina de prensagemuma máquina de perfuração e vários equipamentos auxiliares, tais como um desbobinador, uma máquina de nivelamento, uma máquina de rebarbação e uma máquina de soldadura por pontos.

Normalmente, as quatro etapas mais importantes do processamento de chapas metálicas são o corte, a perfuração/corte/dobragem/rolamento, a soldadura e a tratamento de superfície.

A chapa metálica é também por vezes designada por "chapa metálica". O processo de moldagem de chapas metálicas para obter a forma e o tamanho desejados é efectuado através da deformação plástica manual ou estampagem. As peças mais complexas podem ser formadas através de soldadura ou de uma pequena quantidade de processamento mecânico. Exemplos de peças de chapa metálica incluem chaminés, fornos de chapa metálica e coberturas de automóveis.

O processamento de chapa metálica envolve a utilização de placas de metal para criar peças como chaminés, tambores de ferro, tanques de óleo, tubos de ventilação, cabeças de cotovelo, locais redondos, formas de funil e muito mais. Este processo requer certos conhecimentos geométricos e envolve corte, dobragem e encurvadura, dobragem e conformação, soldadura e rebitagem.

As peças de chapa metálica são peças de hardware finas que podem ser processadas através de estampagem, dobragem, estiramento e outros meios. Têm uma espessura constante ao longo do processamento e são diferentes das peças fundidas, forjadas ou maquinadas. Exemplos de peças de chapa metálica incluem a carcaça de ferro de um automóvel e alguns utensílios de cozinha em aço inoxidável.

Moderno tecnologia de chapas metálicas inclui enrolamento de filamentos, corte a laser, processamento pesado, colagem de metais, desenho de metais, corte por plasma, soldadura de precisão, perfilagem, dobragem de chapas metálicas, forjamento, corte por jato de água e soldadura de precisão.

O tratamento de superfície é uma parte importante do processo de processamento de chapas metálicas, porque evita a ferrugem e melhora o aspeto do produto. O pré-tratamento da superfície remove manchas de óleo, escamas de óxido e ferrugem, prepara a superfície para o pós-tratamento, e o pós-tratamento inclui principalmente pintura por pulverização (cozedura), pulverização de plástico e revestimento de uma camada anti-ferrugem.

O software 3D, como o Solidworks, UG, Pro/E, SolidEdge, Topsolid e CATIA, tem peças de chapa metálica e é utilizado principalmente para obter os dados necessários para o processamento de chapa metálica através da edição de gráficos 3D. Estes dados fornecem informações para a máquina de perfuração CNC/laser, plasma, corte por jato de água máquina combinada e máquina de dobragem CNC.

Processos de fabrico

Corte

No fabrico de chapas metálicas No processo de corte de chapa metálica, a primeira etapa a executar é o corte. São utilizadas várias técnicas para cortar chapas metálicas, como o corte por cisalhamento, corte a lasercorte por plasma e corte por jato de água. O corte por cisalhamento é um processo mecânico simples que utiliza uma lâmina para aparar as arestas ou efetuar cortes rectos. Em contraste, o corte a laser emprega um feixe de laser focado que derrete facilmente o metal, resultando em cortes precisos e desperdício mínimo de material.

Dobragem

Após o corte, dobra-se a chapa metálica para criar a forma pretendida. Alguns métodos de dobragem comuns incluem flexão de ar, o embutimento e a cunhagem. A dobragem por ar, a técnica mais popular, envolve a aplicação de força ao metal utilizando um punção e uma matriz, e oferece elevada precisão e flexibilidade. Por outro lado, o embutimento e a cunhagem requerem mais força, mas garantem que o metal se dobra com precisão em ângulos predefinidos.

Estampagem

A estampagem é outra etapa crucial no processo de fabrico, em que são utilizados um molde e uma prensa para criar secções elevadas ou recortadas na chapa metálica. Técnicas como a gravação em relevo, a cunhagem e a flangeamento são comuns na estampagem. Estes métodos acrescentam pormenores e padrões complexos à superfície do metal. A estampagem também pode ser combinada com o corte, oferecendo versatilidade e alargando a gama de produtos finais que posso criar.

Formação

Por último, efetuar a moldagem para dar mais forma à chapa. Processos de conformação incluem a perfilagem, a perfilagem por estiramento e a estampagem profunda. A perfilagem envolve a passagem do metal através de uma série de rolos para criar um perfil contínuo, mantendo a integridade do material. Durante a enformação por estiramento, a chapa metálica é fixada a uma máquina de tensão e é aplicada pressão para obter a forma desejada sem causar quaisquer defeitos. A estampagem profunda, por outro lado, puxa o metal para uma cavidade de matriz, criando formas profundas e ocas com paredes uniformes.

De um modo geral, estes processos de fabrico permitem-me criar eficazmente uma vasta gama de produtos de chapa metálica que se destinam a várias indústrias e aplicações.

Vantagens e desvantagens

Prós

Na minha experiência, trabalhar com chapas metálicas oferece várias vantagens. Em primeiro lugar, proporciona uma relação peso/resistência notável, tornando-a ideal para várias indústrias, como a aeroespacial, a automóvel e a da construção. Para além disso, a chapa metálica é altamente personalizável, permitindo uma fácil manipulação e modificação para se adaptar a requisitos de design específicos. Esta flexibilidade contribui para uma produção mínima de resíduos durante o processo de fabrico, tornando-a uma escolha amiga do ambiente.

Outra vantagem que descobri é que a chapa metálica oferece excelentes propriedades condutoras, tornando-a eficiente para aplicações eléctricas e térmicas. É também altamente resistente à corrosão, garantindo durabilidade e fiabilidade a longo prazo.

Contras

Apesar das suas vantagens, existem algumas desvantagens na utilização de chapa metálica. Uma das principais preocupações com que me deparei é a sua suscetibilidade a deformações e distorções durante o processo de fabrico. As temperaturas elevadas e o stress mecânico podem comprometer potencialmente a sua integridade estrutural, levando a reparações dispendiosas ou à falha do produto.

Outra questão com que me tenho deparado é o risco de lesões durante o manuseamento e o fabrico devido a arestas vivas e rebarbas. Devem ser implementados protocolos de segurança adequados para minimizar as hipóteses de acidentes durante o trabalho com chapas metálicas.

Por último, embora a chapa metálica proporcione versatilidade no fabrico, pode não ser adequada para todas as aplicações. As suas paredes finas podem limitar a sua resistência e rigidez, tornando-a inadequada para projectos pesados ou de alta pressão.

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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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