Rebitagem de chapas metálicas: Dicas para a seleção do processo

Como garantir que as peças de chapa metálica permaneçam firmemente conectadas sem solda ou parafusos? Este artigo explora o processo de rebitagem, uma técnica essencial na fabricação de metais. Você aprenderá sobre os vários tipos de rebitagem, as principais precauções e como selecionar o método apropriado para suas necessidades específicas. Se estiver lidando com requisitos de alta pressão ou materiais especializados, este guia fornecerá insights essenciais para aprimorar a qualidade e a eficiência de suas operações de rebitagem.

Rebitagem de chapas metálicas

Índice

As peças e os produtos de chapa metálica são onipresentes tanto na indústria quanto na vida cotidiana e são amplamente reconhecidos como uma das categorias fundamentais de processamento.

Há quatro técnicas principais de processamento de chapas metálicas: puncionamento (cisalhamento), dobragem (laminação), soldagem e tratamento de superfície.

Além dessas técnicas, a tecnologia de rebitagem também é um método importante para conectar peças de chapa metálica.

A rebitagem envolve o uso de equipamentos especializados e matrizes de ferramentas para aplicar força e comprimir ou embutir as peças rebitadas na peça de trabalho, garantindo que ela permaneça segura e vertical. Esse processo é ilustrado na Figura 1.

Peças rebitadas de equipamentos de comunicação da Westinghouse

Fig. 1 Peças rebitadas de equipamentos de comunicação

As técnicas comuns de rebitagem incluem a rebitagem radial e a rebitagem rotativa. Nesta seção, discutiremos algumas precauções importantes e pontos-chave para o controle de produção da rebitagem radial, que é comumente usada em nossa fábrica (veja a Fig. 2).

Equipamento de rebitagem radial e processo de rebitagem

Fig. 2 Equipamento de rebitagem radial e processo de rebitagem

Seleção de processos e precauções de rebitagem

(1) O tamanho do furo inferior de rebitagem deve ser projetado em estrita conformidade com os manuais de equipamentos gerais ou especiais, peças padrão, e deve considerar de forma abrangente os requisitos de material, espessura, modelo e resistência do material de base e das peças de rebitagem.

Ao usinar o orifício inferior, a obturação ou a corte a laser é comumente usado como um método de pré-processamento. A Tabela 1 compara os dois processos de corte de matriz e corte a laser.

Tabela 1 Dois processos de corte de matriz e corte a laser

Pré-processamentoCorte de matrizCorte a laser
Tamanho do furo inferiorBoa precisão e consistênciaA estabilidade do formato e do tamanho do furo é um pouco ruim
Mudança de substratoA faixa de rasgo de bloqueio não é lisaHá alterações de dureza na parede do furo e ao redor dela
Outra atençãoA superfície da rebarba é convexa e a superfície lisa é colapsadaChumbo, respingos e outros assuntos estrangeiros

Para peças com requisitos de alta qualidade e grandes lotes de produção, recomenda-se personalizar a matriz, considerar a direção da rebitagem e priorizar o processo de estampagem para criar o furo inferior da rebitagem.

Se o processo anterior envolver dobra, é necessário considerar se o orifício inferior de rebitagem está localizado no linha de dobra (superior).

Nessa situação, uma etapa de pré-processamento envolve a criação de um pequeno orifício, seguido de flexão e alongamento e, em seguida, a criação do pequeno orifício no tamanho projetado por meio de perfuração ou escareamento.

(2) Ao selecionar o processo de rebitagem, é essencial considerar a profundidade da garganta do equipamento real, a forma dos suportes superior e inferior e outras condições para confirmar se ele pode ser executado com sucesso.

Além disso, geralmente é recomendável organizar o processo de rebitagem após o processo de tratamento de superfície (como galvanoplastia, oxidação química, pulverização, etc.).

Se a rebitagem for realizada antes do tratamento de superfície, isso pode levar aos problemas listados na Tabela 2.

Tabela 2: Possíveis problemas causados por diferentes tratamentos de superfície

ProcessoPode causar problemas
Galvanoplastia de aço carbonoA camada de zinco dos rebites de aço inoxidável está descascando, a rosca não é lisa, a solução de galvanoplastia é armazenada e a corrosão é lenta em condições de trabalho
Oxidação química do alumínioO diâmetro do orifício inferior fica maior, os rebites ficam soltos e a resistência diminui
Pulverização de superfícieAumentando a quantidade de revestimento que escapa, é fácil obter rebites mal rosqueados

(3) Para determinados produtos especializados, como materiais de base com espessura ≤ 1,5 mm ou produtos com requisitos de alta resistência à rebitagem por pressão, pode ser necessário o reforço por soldagem após a rebitagem por pressão.

Nos casos em que o reforço por soldagem é necessário, recomenda-se não selecionar peças galvanizadas para rebitagem por pressão, pois isso pode ter um impacto adverso no processo de reforço por soldagem.

Precauções para a operação de rebitagem

Os requisitos gerais para operações de rebitagem abrangem:

  1. Seleção dos parâmetros de pressão apropriados (consulte a pressão de rebitagem especificada no equipamento ou nos manuais de peças padrão, garantindo a conversão precisa da unidade).
  2. Escolha de matrizes superiores e inferiores adequadas.
  3. Seleção dos componentes de rebitagem corretos.
  4. Uso criterioso de ferramentas e acessórios.
  5. Aderência aos protocolos de segurança necessários.

Além dessas práticas padrão, a experiência de produção de nossa fábrica produziu as seguintes diretrizes operacionais:

(1) Os operadores normalmente avaliam a integridade do rebite por meio de inspeção visual, verificando se há lacunas entre as peças rebitadas e o substrato, ou se há degraus na posição de rebitagem após a rebitagem escareada. Essa autoinspeção 100% é crucial. Além disso, a dureza da superfície varia entre os materiais, diminuindo de chapas galvanizadas para chapas de aço inoxidável e aço com baixo teor de carbono. Consequentemente, os parâmetros de pressão devem ser pré-ajustados com base nos materiais de rebitagem específicos. Para componentes com possíveis riscos de desprendimento, os requisitos técnicos para soldagem e reforço de pontos devem ser acordados com o cliente antecipadamente.

(2) As operações de rebitagem devem ser executadas em uma única passagem para eliminar a necessidade de rebitagem secundária e minimizar os reparos de peças soltas, especialmente em materiais de alta dureza superficial. A rebitagem repetida pode danificar os dentes de fixação e os materiais de base. Nos casos em que o reparo de peças originais for inevitável, o reforço de solda pós-rebitagem é obrigatório.

(3) Para a inspeção técnica pós-rebitagem, o pessoal de controle de qualidade deve ter a capacidade de realizar verificações pontuais do torque de ruptura e, quando possível, da força de empurrão de ruptura. A inspeção do primeiro artigo e a amostragem técnica do processo de rebitagem não podem ser substituídas pela autoinspeção do operador, o que torna essa etapa indispensável no protocolo de garantia de qualidade.

Outras precauções para o processo de rebitagem

(1) É importante prestar atenção se a posição da rebitagem interfere nas bordas de dobra adjacentes (linhas), nas bordas externas ou nos cordões de solda, pois isso pode afetar a qualidade da rebitagem e a aparência do conjunto. Consulte a Tabela 3 para ver os problemas comuns de interferência de rebitagem.

Tabela 3 Problemas comuns de interferência na rebitagem

TipoExemploProposta
Distância da borda livre
Problemas comuns de interferência na rebitagem

Manual de referência de valores L1
Distância da borda da curva
Problemas comuns de interferência na rebitagem

L1 ≥ raio de curvatura e L1 ≥ raio da cabeça de rebitagem do rebitador
Próximo ao cordão de solda Certifique-se de verificar se há interferência entre as peças rebitadas e as matrizes superior e inferior. Se houver interferência, as matrizes talvez precisem ser reparadas para evitar qualquer espaço de ar.

(2) Quando houver vários tipos de peças padrão de rebitagem e peças similares no mesmo componente, recomenda-se evitar operar todas elas na mesma máquina para evitar a mistura e o uso indevido das peças de rebitagem. Além disso, quando houver muitas peças rebitadas com a mesma especificação em um componente, a sequência de rebitagem deve ser padronizada para evitar rebites perdidos.

(3) Durante o processo de rebitagem, se o operador precisar deixar seu posto por qualquer motivo, como para comer ou trocar de turno, a mesa de trabalho deve ser limpa para garantir que as peças processadas e não processadas não sejam misturadas.

(4) Se houver um furo próximo à posição de rebitagem, é importante confirmar se o furo está extrudado ou deformado após a rebitagem. Para parafusos e porcas rebitados por pressão, um medidor de rosca deve ser usado para detectar a extremidade de passagem e a extremidade de parada após a rebitagem por pressão.

Tipos de rebitagem

Rebitagem refere-se ao processo de usar rebites para conectar duas ou mais peças de trabalho, geralmente peças ou componentes de chapa metálica. A rebitagem pode ser classificada em rebitagem de rebite, rebitagem de tração e rebitagem de batida de núcleo.

1. Rebitagem de rebites

A rebitagem é uma técnica fundamental de fixação mecânica amplamente utilizada em processos de fabricação e montagem de metais. O principal componente desse método é o rebite, um fixador deformável que cria uma conexão permanente entre duas ou mais peças. Os rebites são de vários tipos, cada um projetado para aplicações e espessuras de material específicas:

  1. Rebites de cabeça semirredonda: Proporcionam um acabamento de baixo perfil, mantendo a resistência.
  2. Rebites de cabeça chata: Oferecem uma superfície nivelada em um lado do conjunto.
  3. Rebites semi-oco: Permitem uma deformação mais fácil e são adequados para materiais mais macios.
  4. Rebites sólidos: Proporcionam resistência máxima e são ideais para aplicações de alta carga.
  5. Rebites escareados: Permitem um acabamento liso e nivelado em ambos os lados da junta.

O processo de rebitagem é categorizado com base no diâmetro do rebite e nos requisitos da aplicação:

  • Rebitagem a frio: Normalmente empregado para rebites com diâmetro inferior a 8 mm. Esse método se baseia na deformação plástica em temperatura ambiente e é adequado para a maioria das aplicações leves.
  • Rebitagem a quente: Usada para rebites com diâmetro ≥8 mm. Essa técnica envolve o aquecimento do rebite para aumentar sua maleabilidade, permitindo juntas mais fortes em aplicações pesadas.

O processo padrão de rebitagem segue as seguintes etapas principais:

  1. Perfuração: Criação de furos de tamanho preciso nas peças a serem unidas.
  2. Ranhura (opcional): Formação de um recesso para a cabeça do rebite em aplicações específicas.
  3. Rebarbação: Remoção de bordas afiadas para garantir o ajuste adequado e evitar danos ao material.
  4. Inserção de rebites: Colocar o rebite através dos orifícios alinhados das peças a serem unidas.
  5. Fixação de matriz: Fixação do rebite no lugar com uma matriz de apoio.
  6. Formação: Deformação do rebite usando uma máquina de rebitagem pneumática para resultados consistentes ou aperto manual para aplicações especializadas ou de pequena escala.

Para obter especificações detalhadas sobre parâmetros de rebites e requisitos de rebitagem, consulte os manuais de projeto mecânico padrão do setor, que fornecem diretrizes abrangentes para várias aplicações e materiais.

2. Rebitagem por tração

A rebitagem de tração é uma técnica de fixação de face única que utiliza rebites de tração para unir dois ou mais componentes com furos alinhados. O processo envolve o uso de uma pistola de rebite de tração especializada para puxar o mandril (haste de tração) até que ele se frature, fazendo com que a luva do rebite se expanda e forme uma conexão permanente e não destacável.

1) Os rebites de tração, também conhecidos como rebites cegos ou rebites pop, são projetados para aplicações em que o acesso é limitado a um lado da peça de trabalho. Esses fixadores exigem ferramentas especializadas, como pistolas manuais, elétricas ou pneumáticas de rebite de tração para a instalação. Os rebites de tração são excelentes em situações em que os métodos convencionais de rebitagem (que exigem acesso a ambos os lados) são impraticáveis ou impossíveis.

Devido à sua versatilidade e facilidade de uso, os rebites de tração encontram amplas aplicações em vários setores, inclusive:

  • Aeroespacial: Para painéis de revestimento de aeronaves e componentes internos
  • Marítimo: Na construção naval para montagem do casco e da superestrutura
  • Automotivo: Para painéis de carroceria e acabamento interno
  • Eletrônicos: Na montagem de gabinetes e chassis

Os tipos mais comumente usados de rebites de tração incluem:

A) Rebites de tração com cabeça de domo do tipo aberto: Oferecem um equilíbrio entre resistência e estética para aplicações de uso geral.
B) Rebites de tração escareados: Proporcionam um acabamento nivelado, ideal para superfícies que exigem rebitagem suave e perfis aerodinâmicos.
C) Rebites de tração vedados: Apresentam capacidade de carga e propriedades de vedação aprimoradas, adequadas para ambientes de alta tensão ou aplicações que exigem conexões estanques à água/ar.

Ao selecionar e instalar rebites de tração, considere as seguintes práticas recomendadas:

A) Para rebites de tração de cabeça chata (rebaixados):

  • Certifique-se de que o material receptor esteja devidamente rebaixado para acomodar a cabeça do rebite.
  • Combine o ângulo de rebaixamento do furo com o ângulo da cabeça do rebite (normalmente 100° ou 120°).
  • Verifique se a profundidade do rebaixo permite que a cabeça do rebite fique nivelada com a superfície ou ligeiramente abaixo dela.

B) Para rebites de puxar com cabeça de domo:

  • A superfície em contato com a cabeça do rebite deve ser plana e perpendicular ao eixo do rebite.
  • Garanta a preparação adequada do furo, incluindo rebarbação, para obter o contato ideal entre a cabeça do rebite e a superfície do material.

2) Para obter parâmetros detalhados de rebitagem por tração, incluindo tamanhos de rebite, faixas de aderência e diâmetros de furo recomendados, consulte a Tabela 9-17 na seção de especificações técnicas.

Tabela 9-17 Parâmetros de rebitagem por tração

Tipo de rebiteDiâmetro nominal do rebite
(mm) 
Chapa de aço Diâmetro do furo do rebite
(mm)
Comprimento
(mm)
Rebitados Espessura da chapa de aço
/mm
Em forma de guarda-chuvaCabeça chata
Rebite de alumínio2.42.55.71.0-3.21.6~3.2
7.33.2-4.83.2-4.8
8.94.8-6.44.8~6.4
3.03.16.31.0~3.21.6~3.2
8.03.2~4.83.2-4.8
9.84.8~6.44.8~6.4
3.23.36.31.6-3.21.6-3.2
8.03.2-4.83.2-4.8
9.84.8~6.44.8-6.4
4.04.16.91.6~3.21.6-3.2
8.63.2-4.83.2-4.8
10.44.8-6.44.8-6.4
4.84.97.51.6-3.22.3~3.2
9.33.2-4.83.2-4.8
11.14.8~6.44.8~6.4
Rebite de aço3.23.36.41.0~3.2 
9.53.2~6.4 
4.04.110.23.2~6.4 
4.84.910.83.2-6.4 

Observação:

1. Geralmente, o orifício de passagem de uma peça é 0,1 a 0,2 mm maior do que o diâmetro nominal do rebite cego.

2. Os rebites cegos podem ser escurecidos ou tratados de outra forma para atender aos requisitos do produto, permitindo que combinem com a cor da peça de trabalho.

3. O distância do centro do furo do rebite cego a partir da borda da placa de base deve ser mais do que o dobro do diâmetro do furo do rebite cego. A essa distância, a força de rebitagem é ideal. Se a distância for menor, a resistência diminuirá muito.

3. Rebites do núcleo de ataque

Os rebites de núcleo de batida, também conhecidos como rebites de pino de acionamento, são um tipo inovador de fixador de face única projetado para aplicações de montagem eficientes e versáteis. Durante a instalação, a cabeça do rebite é golpeada com um martelo ou ferramenta pneumática, fazendo com que o pino central se expanda e trave no lugar, resultando em um acabamento nivelado com a face final da cabeça do rebite. Esse mecanismo exclusivo garante uma conexão segura e esteticamente agradável.

Esses rebites oferecem uma conveniência excepcional nos processos de montagem, especialmente em cenários em que a rebitagem tradicional de dois lados é impraticável ou em que os rebites cegos não são adequados devido a limitações do equipamento. Seu design permite a instalação rápida sem ferramentas especializadas, o que os torna ideais para reparos em campo, operações de manutenção e linhas de montagem com restrições de espaço.

Os rebites de núcleo de ataque estão disponíveis em várias configurações para atender a diferentes requisitos de aplicação:

  1. Cabeça plana e redonda: O tipo mais comum, oferecendo um acabamento de baixo perfil adequado para fixação de uso geral.
  2. Cabeça escareada: Projetada para aplicações que exigem uma superfície lisa e nivelada, como em painéis automotivos ou componentes aeroespaciais.
  3. Cabeça de flange grande: Proporciona maior superfície de apoio para melhor distribuição da carga em materiais mais macios.

As opções de materiais normalmente incluem alumínio, aço e aço inoxidável, permitindo a compatibilidade com uma ampla gama de materiais de base e condições ambientais. A seleção do material e do revestimento do rebite deve considerar fatores como resistência à corrosão, integridade estrutural e compatibilidade galvânica com os materiais unidos.

Ao especificar rebites com núcleo de ataque, os engenheiros devem considerar fatores como a faixa de aderência, os requisitos de resistência ao cisalhamento e à tração e as propriedades do material do substrato para garantir o desempenho ideal e a longevidade da junta fixada.

4. Soldagem de pinos com arco estirado

A soldagem de pinos por arco elétrico é um método avançado e eficiente para unir componentes metálicos, particularmente eficaz para conectar peças de chapa metálica. Esse processo é amplamente utilizado em vários setores, especialmente para fixar pinos em chapas de aço revestidas, chapas de aço inoxidável e outras superfícies metálicas.

Nessa técnica, um pino especialmente projetado é posicionado contra a peça de trabalho. Quando o processo de soldagem é iniciado, um arco elétrico é desenhado entre o pino e o material de base. Esse arco derrete tanto a extremidade do pino quanto uma pequena área do metal de base. À medida que a poça de fusão é formada, o pino é mergulhado rapidamente no metal liquefeito, criando uma solda de fusão completa após a solidificação.

Em geral, o processo envolve as seguintes etapas:

  1. Posicionamento do pino na peça de trabalho usando uma pistola de soldagem especializada.
  2. Levantar levemente o pino para criar um espaço preciso no arco.
  3. Iniciando o arco, que derrete a ponta do pino e o metal base adjacente.
  4. Mergulhar o pino na piscina fundida sob pressão controlada.
  5. Permitir que a solda se solidifique, formando uma junta de alta resistência.

A soldagem de pinos com arco estirado oferece várias vantagens:

  • Operação em alta velocidade, adequada para produção em massa
  • Excelente resistência de solda, geralmente mais forte do que o material de base
  • Distorção mínima e zona afetada pelo calor
  • Capacidade de soldar através de revestimentos ou superfícies oxidadas
  • Versatilidade na união de metais diferentes

Esse método é particularmente vantajoso para aplicações que exigem pontos de fixação de alta resistência em chapas metálicas, como na construção de carrocerias automotivas, construção naval e fabricação de aço estrutural.

O processo de soldagem de pinos por arco elétrico é ilustrado na Figura 9-7, que demonstra os principais estágios da sequência de soldagem.

Figura 9-7 Método de rebitagem de furo de puxar
  • a) Montagem de peças
  • b) Início da rebitagem
  • c) Conclusão da rebitagem

4.1 Características da rebitagem de furo de puxar

(1) Vantagens da rebitagem de furo de puxar

A combinação de flange e furo escareado possui inerentemente uma função de posicionamento. A resistência da rebitagem também é alta devido ao uso de uma matriz de rebitagem, resultando em uma maior eficiência de produção.

(2) Desvantagens da rebitagem de furo de puxar

É uma conexão única e não pode ser desmontada.

4.2 Parâmetros de rebitagem de furo de puxar

1) Princípio da correspondência de cascas:

H=t+t'+(0,3~0,4)

  • D=D'-0,3
  • D-d=0,8t

Quando a espessura "t" for maior ou igual a 0,8 mm, o flangeamento a espessura da parede do furo é definida como 0,4t.

Quando "t" é menor que 0,8 mm, a espessura da parede do furo de flange é normalmente definida como 0,3 mm.

A altura "h" é geralmente escolhida como sendo 0,46±0,12 mm.

Para obter os parâmetros da rebitagem de furo passante, consulte a Tabela 9-18.

A Tabela 9-18 apresenta os parâmetros de rebitagem de furo passante (em mm).

Número do parâmetroEspessura do material
t
/mm
Altura de flexão
H
/mm
Diâmetro externo do flange
D/mm
3.03.84.04.85.06.0
Correspondente ao diâmetro interno "d" do furo reto e do furo inferior "do' da borda pré-flangeada.
dd0dd0dd0dd0dd0dd0
10.51.22.41.53.22.43.42.64.23.4    
20.82.02.30.73.11.83.32.14.12.94.33.2  
31.02.4    3.21.84.02.74.22.95.24.0
41.22.7    3.01.23.82.34.02.55.03.6
51.53.2    2.81.03.61.73.82.04.83.2

Conclusão

O conteúdo acima resume a experiência adquirida com o tratamento de problemas e operações comuns durante o processo de rebitagem em chapa metálica produção e processamento.

Vale a pena observar que algumas fábricas alcançaram parcialmente a automação dos mecanismos de alimentação automática e rebitagem. Essa solução de automação é benéfica para evitar erros humanos em grande parte. Entretanto, o grau de automação implementado varia devido a fatores como custo, tecnologia, variedade de produtos, tipo e tamanho do lote.

Independentemente de você optar por um esquema de produção manual, semiautomático ou totalmente automático, as informações apresentadas acima podem ser úteis em seu processo de produção.

Não se esqueça de que compartilhar é cuidar! : )
Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.

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