Dobrando chapas de aço inoxidável: Estratégias para vencer o retorno elástico

I. Pontos-chave da dobra de chapas de aço inoxidável

Devido à sua alta resistência ao escoamento, dureza e efeito proeminente de trabalho a frio, o dobramento de chapas de aço inoxidável tem as seguintes características:

• Devido à sua menor condutividade térmica em comparação com o aço comum de baixo carbono, ele tem uma taxa de alongamento menor e exige uma força de deformação maior.
• As chapas de aço inoxidável têm uma tendência mais forte a se recuperar quando dobradas em comparação com o aço carbono.
• A porcentagem de alongamento do aço inoxidável chapa de aço é menor do que o do aço-carbono, levando a um ângulo de flexão maior da peça de trabalho (R) ou à possibilidade de rachaduras.
• Dada a alta dureza do aço inoxidável que apresenta um endurecimento significativo no trabalho a frio, deve ser escolhida uma matriz de punção feita de aço ferramenta, com dureza superior a 60 HRC após o tratamento térmico. O rugosidade da superfície das ferramentas de dobra será maior do que o das ferramentas de dobra de aço carbono.

De acordo com as características acima, em geral:

Sob o mesmo tamanho de unidade, quanto mais espessa a placa, mais força de flexão é necessário. A força de flexão aumenta à medida que a espessura da placa aumenta.

Sob o mesmo tamanho de unidade, quanto maior a resistência à tração, menor a taxa de alongamento, maior a força de flexão necessária e maior deve ser o ângulo de flexão.

Ao projetar a espessura da placa em relação à raio de curvaturaDe acordo com a experiência, o tamanho desdobrado da peça de trabalho com uma dobra deve ser calculado somando os dois lados em ângulo reto e subtraindo duas espessuras. Isso atenderá plenamente ao requisito de precisão do projeto. O uso de uma fórmula empírica para calcular a quantidade pode simplificar o processo de cálculo e melhorar muito a eficiência da produção.

Quanto maior for a resistência do material, maior será a retorno da mola. Portanto, o ângulo da matriz de punção para a peça dobrada em 90 graus deve ser menor.

Em comparação com o aço carbono, para a mesma espessura de aço inoxidável, a ângulo de flexão é maior. É importante prestar atenção especial a esse ponto, pois podem surgir rachaduras por flexão, afetando a resistência da peça de trabalho.

II. A mola traseira do aço inoxidável

O fenômeno do retorno elástico no aço inoxidável apresenta desafios significativos nos processos de formação de metal, atribuíveis a vários fatores importantes:

1. Dureza do material: Há uma correlação direta entre a dureza do material e a magnitude do retorno elástico. Por exemplo, ao trabalhar com o aço inoxidável 301-EH (extra duro), foi observado um recuo de aproximadamente 14 graus. Esse alto grau de recuo se deve ao aumento da resistência do material e às características de endurecimento por trabalho.
2. Relação entre o raio de curvatura e a espessura do material: À medida que essa relação aumenta, o efeito de retorno da mola também aumenta. Essa relação é regida pelo momento de flexão e pela distribuição de tensão na espessura do material durante a formação.
3. Composição da liga: Diferentes tipos de aço inoxidável apresentam comportamentos diferentes de retorno elástico. Por exemplo, o SUS301 normalmente apresenta maior retorno elástico em comparação com o SUS304. Sob condições de formação idênticas, o SUS304 pode apresentar aproximadamente 2 graus a menos de retorno elástico do que o SUS301. Essa diferença é atribuída às variações na composição química e na microestrutura, especialmente ao maior teor de carbono e nitrogênio no 301, que aumenta a taxa de endurecimento por trabalho.
4. Origem geográfica: É interessante notar que o aço inoxidável 301 produzido no Japão tende a apresentar maior retorno elástico em comparação com seu equivalente taiwanês. Essa variação provavelmente decorre de diferenças sutis nos elementos de liga, técnicas de processamento ou padrões de controle de qualidade entre os fabricantes.
5. Metodologia de conformação: Os processos de formação em uma única etapa geralmente resultam em maior retorno elástico em comparação com as abordagens de formação em várias etapas. Isso ocorre porque os processos de várias etapas permitem a redistribuição de tensão e a deformação plástica gradual, reduzindo a recuperação elástica geral.

Para enfrentar esses desafios, é fundamental uma abordagem iterativa do projeto e do ajuste do molde. Após cada teste de formação, o molde deve ser revisado para levar em conta o retorno angular e radial da mola. Esse processo exige uma estreita colaboração entre técnicos especializados e engenheiros de projeto para implementar as modificações necessárias de forma eficiente.

Na prática, o processamento de lotes de aproximadamente 5 peças por vez permite iterações e ajustes rápidos. A eficiência desse processo depende muito do conhecimento e da experiência do técnico em trabalhar com a conformação de aço inoxidável.

Para otimizar ainda mais o processo de formação e reduzir o retorno de mola:

1. Considere o uso de simulações de engenharia assistida por computador (CAE) para prever o comportamento da mola traseira antes da prototipagem física.
2. Explore técnicas avançadas de conformação, como a conformação a quente ou a conformação em alta velocidade, que podem reduzir o retorno de mola em determinadas aplicações.
3. Implemente medidas precisas de controle de processo, incluindo propriedades consistentes do material, distribuição uniforme de temperatura e aplicação precisa de força durante a formação.