Métodos de expansão de metal: Um guia abrangente

A conformação de saliências é adequada para vários tipos de peças em bruto, como copos de repuxo profundo, tubos cortados e soldas cônicas laminadas.

Classificação por meio de formação de bojo

Os métodos de formação de bojo podem ser categorizados da seguinte forma:

1) Formação de protuberância de matriz dura.

2) Formação de protuberância de matriz macia, também conhecida como formação de protuberância de borracha.

Quando os elastômeros de borracha são usados como meio, eles podem ser divididos em com e sem cavidades de matriz. Com cavidades de matriz, há cavidades de circuito fechado e de circuito aberto. As cavidades de circuito fechado são feitas de uma única peça de material moldada em uma curva fechada por meio de torneamento ou fresagem. As cavidades de circuito aberto consistem em várias pétalas que são fechadas por força externa antes da formação.

3) Formação de protuberância hidráulica.

4) Formação de protuberância de liga de baixo ponto de fusão.

Esse método usa uma liga de baixo ponto de fusão como meio, seja despejando a liga derretida diretamente no tubo ou inserindo uma haste central feita da liga no tubo.

O processo é essencialmente uma extrusão radial de todo o blank. Sua vantagem é que não requer vedação, mas suas desvantagens incluem carregamento e limpeza inconvenientes e baixa eficiência de produção. É adequado para materiais com alta resistência ou peças que exigem grandes forças de deformação, apesar de terem baixa resistência.

5) Outros métodos de formação de bojo médio, como meios semifluidos como parafina, graxa e vaselina, são caracterizados por boas propriedades de vedação e pela capacidade de gerar pressões de bojo internas uniformes. Eles são praticamente incompressíveis, mas suas desvantagens incluem os processos alternados de aquecimento e resfriamento necessários para o carregamento e a limpeza.

6) Novos processos, como a conformação de bojo com esferas de aço, substituindo moldes macios ou fluidos, e a conformação explosiva, conforme mostrado na Figura 6-2.

a) uso de uma esfera de aço em vez de um molde macio ou fluido; b) método de formação explosiva que consiste em 1 - matriz macho, 2 - matriz fêmea, 3 - esfera de aço, 4 - metade inferior da matriz fêmea, 5 - anel da matriz, 6 - explosivo, 7 - tubo vazio, 8 - água.

Classificação por estrutura de matriz

A formação de abaulamento também pode ser dividida em abaulamento natural e abaulamento por compressão axial com base na estrutura da matriz.

(1) Abaulamento natural

O abaulamento natural ocorre quando a peça toma forma principalmente por meio do afinamento da parede do blank e da contração natural axial (encurtamento). Conforme mostrado na Figura 6-3, durante o abaulamento natural, a parede do blank suporta principalmente tensões de tração biaxiais em um estado de tensão plana e se deforma por afinamento e alongamento em duas direções.

A deformação no abaulamento natural é bastante complexa, variando muito com o formato da peça abaulada e a localização do abaulamento devido à presença e à magnitude da contração axial durante o processo. O limite de formação quando a modelagem depende exclusivamente do afinamento da parede do blank está relacionado à taxa de alongamento do material e à espessura da parede. Esse tipo de conformação, que depende totalmente do afinamento, é, na verdade, uma forma de conformação localizada.

a) Processo de abaulamento b) Estado de tensão-deformação do componente.
1. Cabeçote de pressão 2. Matriz composta 3. Haste de elastômero de borracha 4. Suporte da matriz.

(2) Abaulamento por compressão axial

O abaulamento por compressão axial, também conhecido como abaulamento por extrusão de plástico, é realizado pela aplicação de força compressiva ao longo do eixo do tubo durante o abaulamento. Na prática, a compressão axial é frequentemente usada para aumentar o fator de abaulamento e atender ao limite de formação do material. A aplicação de compressão axial melhora o estado de tensão e deformação na zona de abaulamento, facilitando a deformação plástica.

Por exemplo, quando a pressão axial é suficientemente alta, a tensão de tração axial na zona de deformação se torna compressiva, resultando em um estado de tensão e compressão, e o estado de deformação pode mudar de afinamento na espessura e alongamento nas direções radial e axial para compressão axial e alongamento radial, com pouco ou nenhum afinamento na espessura, aumentando significativamente o limite do fator de protuberância.

A força de compressão axial aplicada à peça de trabalho e a força de abaulamento exercida sobre a matriz de borracha podem ser fornecidas pelo mesmo componente ou separadamente por dois ou três componentes para compressão bidirecional.

Dependendo da magnitude da força de compressão axial na peça de trabalho em relação à força de abaulamento na borracha, bem como da proporção entre elas, a tensão e a deformação sofridas pelo material na região de abaulamento podem variar significativamente.

Normalmente, a tensão axial no estado de tensão deve ser compressiva, mas se a pressão sobre a peça de trabalho for insuficiente ou se a proporção entre a pressão sobre a peça de trabalho e a força de abaulamento na borracha for muito baixa, também poderá ocorrer um estado de tensão de tração.

Isso é essencialmente o mesmo que o abaulamento natural sem compressão axial. Normalmente, o estado de deformação deve ser um estado de deformação plana sob tensão e compressão, ou um estado de deformação volumétrica sob tensão em duas direções e compressão, que deve ser cuidadosamente distinguido no projeto do molde para componentes específicos.