Dominando a Dobra de Chapas Metálicas: Técnicas Essenciais, Materiais e Ferramentas

Dominando a dobra de chapas metálicas

Você já se perguntou sobre a arte e a precisão por trás da dobra de chapas metálicas? Neste artigo detalhado, exploramos o fascinante processo de transformação de chapas metálicas planas em formas complexas. Nosso engenheiro mecânico especializado revela os segredos por trás de diversas técnicas de dobra de metal, desde a dobra em prensa dobradeira até a dobra em molde, abordando materiais como alumínio e aço. Descubra os equipamentos e métodos essenciais que fazem da dobra de chapas metálicas uma parte crucial da fabricação moderna de metais.

Dobra de chapas metálicas A conformação de núcleo é um processo de moldagem utilizado para modificar a geometria de chapas ou painéis metálicos, criando dobras angulares ao longo de um eixo reto. Este método versátil permite a produção de diversos perfis, como formatos em V, em U e até mesmo designs mais complexos, tornando-se essencial para a fabricação de componentes em setores como o automotivo, aeroespacial e da construção civil.

Dois métodos principais predominam dobra de chapa metálica: dobra de molde e Pressione o freio curvando. Cada método possui vantagens distintas e se adequa a diferentes necessidades de produção:

  • dobra de molde:
    • Ideal para peças com geometrias intrincadas e estruturas complexas.
    • Adequado tanto para protótipos de baixo volume quanto para produções de alto volume.
    • Utiliza matrizes projetadas sob medida para resultados precisos e repetíveis.
    • Garante excelente estabilidade dimensional e qualidade consistente.
  • dobra em prensa dobradeira:
    • Ideal para componentes de chapa metálica de maior porte.
    • Flexível, permitindo mudanças rápidas entre diferentes perfis de curvatura.
    • Custo-benefício para volumes de produção baixos a médios.
    • Oferece controle preciso sobre ângulos e raios de curvatura com ferramentas ajustáveis.

A escolha entre esses métodos depende de fatores como a complexidade da peça, o volume de produção, as propriedades do material e as tolerâncias exigidas. Ambas as técnicas desempenham um papel crucial na manufatura moderna. técnicas de dobra de metal, proporcionando características únicas, adaptadas a necessidades específicas de fabricação.

Dominando a Dobra de Chapas Metálicas: Técnicas Essenciais, Materiais e Ferramentas - peça de chapa metálica

1. Materiais e metais comuns

Dobra de chapas metálicas é um processo vital na manufatura moderna, onde a seleção de materiais impacta significativamente o desempenho e a relação custo-benefício do produto. Esta seção explora os metais mais comumente usados em dobra de chapa metálica, Destacando suas propriedades, aplicações e características únicas que afetam a conformabilidade e a qualidade geral do produto final.

Aço

O aço, uma liga de ferro e carbono, é a pedra angular de dobra de chapa metálica Devido à sua excepcional relação resistência/custo e versatilidade, os diversos tipos de aço oferecem uma gama de propriedades adequadas para diferentes aplicações de dobramento.

  • Aço macio (Aço de baixo carbono)Contém de 0,05% a 0,25% de carbono, oferecendo excelente conformabilidade e soldabilidade. Sua baixa resistência ao escoamento permite fácil curvatura, tornando-o ideal para painéis de carroceria automotiva, componentes estruturais e fabricação em geral. No entanto, sua suscetibilidade à corrosão exige revestimentos protetores para muitas aplicações.
  • Aço inoxidávelLigado com um mínimo de 10,5% de cromo, o aço inoxidável possui resistência superior à corrosão devido à formação de uma camada de óxido de cromo com capacidade de autorreparação. Algumas das ligas mais comuns incluem:
    • 304 (austenítico)Oferece excelente conformabilidade e resistência à corrosão; amplamente utilizado em equipamentos para processamento de alimentos e dispositivos médicos.
    • 316 (austenítico)Maior resistência à corrosão devido ao teor de molibdênio; ideal para ambientes marinhos e de processamento químico.
    • 430 (ferrítico)Magnético com boa conformabilidade; comumente usado em acabamentos automotivos e eletrodomésticos.
  • Aço de alta resistência e baixa liga (HSLA)Oferece maior resistência e conformabilidade em comparação com o aço comum, graças à adição de elementos de micro-liga como nióbio ou vanádio. Os aços HSLA são cada vez mais utilizados nas indústrias automotiva e aeroespacial para redução de peso, mantendo a integridade estrutural.

Alumínio

As ligas de alumínio oferecem um equilíbrio ideal entre leveza, resistência à corrosão e conformabilidade, tornando-as essenciais em indústrias que priorizam a redução de peso e a durabilidade:

  • Liga 5052Conhecido por sua excelente conformabilidade e resistência à corrosão; comumente usado em aplicações marítimas, gabinetes eletrônicos e tanques de combustível.
  • Liga 6061Oferece boa resistência e soldabilidade; amplamente utilizado em componentes estruturais, equipamentos de transporte e peças de máquinas.
  • Liga 3003Apresenta alta maleabilidade e resistência moderada; ideal para uso geral. trabalho em chapa metálica, componentes de HVAC e utensílios de cozinha.

Principais vantagens do alumínio em dobra de chapa metálica incluem:

  • Relação resistência/peso superior, permitindo designs leves.
  • Resistência natural à corrosão devido à formação de uma camada de óxido.
  • Compatibilidade com diversas técnicas de acabamento de superfície, incluindo anodização e pintura a pó.
  • Excelente condutividade térmica e elétrica

Cobre

A combinação única de alta condutividade elétrica, propriedades de gerenciamento térmico e capacidade de conformação do cobre o torna insubstituível em aplicações específicas:

  • Condutividade elétrica: 100% IACS (International Annealed Copper Standard), estabelecendo o padrão de referência para aplicações elétricas.
  • Condutividade térmica: 401 W/(m·K), facilitando a dissipação eficiente de calor em sistemas de gerenciamento térmico.
  • Propriedades antimicrobianasCaracterísticas inerentes que tornam o cobre adequado para aplicações na área da saúde e em espaços públicos.

Tipos comuns de cobre para dobra de chapa metálica incluem:

  • C11000 (Piche Eletrolítico Resistente)Conhecido por sua alta condutividade, é comumente usado em barramentos elétricos e telhados.
  • C12200 (Cobre DHP)Oferece excelente conformabilidade, tornando-o ideal para aplicações de encanamento e HVAC.

Latão

O latão, uma liga composta principalmente de cobre e zinco, oferece uma combinação única de propriedades que o tornam valioso tanto para aplicações funcionais quanto estéticas:

  • Excelente usinabilidade e conformabilidade.Permite a criação de formas complexas e detalhes minuciosos.
  • Resistência à corrosãoParticularmente eficaz em ambientes de água doce.
  • Aparência atraenteSua tonalidade dourada a torna uma escolha popular para elementos decorativos e arquitetônicos.

Ligas de latão comuns usadas em dobra de chapa metálica incluem:

  • C26000 (Cartucho de Latão)Composto por cobre 70% e zinco 30%; conhecido por sua excelente conformabilidade e comumente usado em componentes eletrônicos e invólucros de munição.
  • C36000 (Latão de Corte Livre)Contém chumbo para melhorar a usinabilidade; ideal para componentes de precisão.

Ao selecionar materiais para dobra de chapa metálica, É crucial considerar não apenas as propriedades do material, mas também os requisitos específicos de curvatura, como raio de curvatura, compensação do retorno elástico e o potencial de fissuração por tensão. Análises avançadas de elementos finitos (FEA) e ferramentas de simulação são cada vez mais utilizadas para otimizar a seleção de materiais e os parâmetros de curvatura, garantindo resultados bem-sucedidos em aplicações complexas. conformação de chapas metálicas operações.

2. Técnicas de Dobra

Dobra de ar

A dobra de ar é uma técnica versátil e amplamente utilizada em fabricação de chapas metálicas. O processo envolve posicionar a peça de trabalho em uma matriz em forma de V enquanto um punção desce para aplicar pressão controlada. À medida que o punção penetra, a chapa metálica se deforma elasticamente e plasticamente, criando uma dobra. O ângulo final da dobra é determinado pela profundidade de penetração do punção, pelas propriedades do material (como limite de escoamento e espessura) e pela largura da abertura da matriz. As principais vantagens da dobra no ar incluem:

  • Baixo custo de ferramentas, pois vários ângulos podem ser obtidos com um único conjunto de ferramentas.
  • Maior flexibilidade, permitindo ajustes rápidos de ângulo sem a necessidade de trocar de ferramentas.
  • Redução do desgaste da matriz, uma vez que a chapa metálica não se adapta completamente ao formato da matriz.
  • Requisitos mínimos de tonelagem, permitindo o uso de prensas dobradeiras de menor capacidade.

Cunhagem

A cunhagem é uma técnica de dobra de precisão que emprega força considerável para deformar plasticamente a chapa metálica, moldando-a em uma cavidade de matriz. Durante esse processo, o punção e a matriz são pressionados juntos, com a peça de trabalho comprimida entre eles, fazendo com que o material flua e se conforme precisamente à geometria da ferramenta. Esse método oferece diversas vantagens:

  • Precisão e repetibilidade excepcionais, com tolerâncias tão rigorosas quanto ±0,1°.
  • Redução significativa dos efeitos de retorno elástico devido à deformação plástica completa.
  • Aumento da resistência do material na área de dobra devido ao encruamento.
  • Capacidade de criar formas complexas e detalhes em relevo em uma única operação.

Dobra em três pontos

A dobra em três pontos é uma técnica fundamental usada tanto para testes de materiais quanto para aplicações práticas de fabricação. Nesse método, a chapa metálica é apoiada em dois pontos, com uma força controlada aplicada em um terceiro ponto entre os apoios. Essa abordagem proporciona:

  • Distribuição uniforme de tensão e deformação em toda a amostra ou peça de trabalho.
  • Informações valiosas sobre o comportamento dos materiais sob cargas de flexão, incluindo limite de escoamento e módulo de elasticidade.
  • Versatilidade para testar diversos materiais e espessuras.
  • Capacidade de criar dobras precisas e repetíveis em ambientes de produção.
  • Dados úteis para análise de elementos finitos (FEA) e simulações de engenharia assistida por computador (CAE).

Dobra com matriz em V

A dobra em V é uma técnica fundamental na indústria de chapas metálicas, oferecendo um equilíbrio entre versatilidade e precisão. Este processo utiliza um punção em forma de V e uma matriz correspondente para aplicar pressão e formar o ângulo de dobra desejado. As principais características da dobra com matriz em V incluem:

  • Alta precisão e exatidão, com tolerâncias típicas de ±0,5° a ±1°.
  • Consistência entre diferentes peças devido à geometria fixa das ferramentas.
  • Uma ampla gama de raios e ângulos de curvatura é possível variando-se os tamanhos da matriz e a penetração do punção.
  • Capacidade de lidar com uma ampla gama de espessuras e tipos de materiais.
  • Menor desgaste em materiais sensíveis em comparação com a cunhagem.

3. Equipamento de Dobra

Dobradeira de prensa

As prensas dobradeiras são máquinas versáteis usadas em dobra de chapa metálica que proporcionam alta precisão e repetibilidade na produção de formas complexas. Elas utilizam um sistema de punção e matriz para aplicar força concentrada na peça de trabalho, criando dobras precisas. As prensas dobradeiras modernas estão disponíveis em diversas configurações, incluindo modelos hidráulicos, mecânicos e servoacionados eletricamente, cada um atendendo a necessidades específicas de produção:

  • HidráulicoOferece força consistente ao longo de todo o curso, tornando-a ideal para aplicações de alta resistência.
  • MecânicoProporciona operação em alta velocidade, adequada para produção em grande volume de peças mais simples.
  • Servo ElétricoOferece precisão e eficiência energética superiores, ideal para componentes de precisão.

A capacidade de uma prensa dobradeira é determinada por fatores como comprimento de trabalho, tonelagem e a sofisticação do sistema de controle. Prensas dobradeiras avançadas com controle CNC podem realizar dobras complexas em múltiplos eixos, trocas de ferramentas e monitoramento de força em tempo real para resultados otimizados.

Máquina de dobrar

As dobradeiras, também conhecidas como máquinas de dobrar painéis, são equipamentos especializados projetados para a produção eficiente de peças grandes e complexas. peças de chapa metálica. Elas utilizam uma viga de fixação para prender a peça de trabalho e uma lâmina dobrável para criar dobras precisas. Esse design permite a manipulação de chapas maiores e a criação de múltiplas dobras sem a necessidade de reposicionar o material.

  • ManualOperado por técnicos qualificados para produção em pequenos lotes ou prototipagem.
  • AutomatizadoEquipada com controles CNC para produção em larga escala de peças complexas com mínima intervenção do operador.

As dobradeiras se destacam no manuseio de uma ampla gama de materiais, incluindo alumínio, aço inoxidável e aço galvanizado. Seu design exclusivo geralmente resulta em menos marcas em materiais sensíveis e na capacidade de produzir peças com comprimentos de flange menores em comparação com as dobradeiras tradicionais.

Matrizes de dobra

As matrizes de dobra são componentes críticos em conformação de chapas metálicas, influenciando diretamente a geometria, a precisão e a qualidade da superfície da peça final. São fabricados com materiais de alto desempenho, como aço ferramenta, ligas reforçadas com carboneto ou carboneto de tungstênio, para garantir durabilidade e manter a precisão sob uso repetido:

  • V-diesVersátil e amplamente utilizado para curvatura a ar e curvatura por baixo, disponível em vários ângulos para obter diferentes raios de curvatura.
  • Matrizes de dobra rotativaPossuem elementos rotativos que reduzem significativamente o atrito, tornando-os ideais para materiais propensos a arranhões ou para trabalhar com superfícies pré-acabadas.
  • Limpar morreUtilize uma ação de fricção para criar curvas de raio reduzido, frequentemente usada na produção de perfis e canais complexos.

Projetos avançados de matrizes podem incorporar recursos como almofadas de pressão com mola para melhor controle do material ou insertos de metal duro para maior vida útil da ferramenta em ambientes de produção de alto volume. A seleção das matrizes apropriadas é crucial para atingir as tolerâncias desejadas, minimizar o retorno elástico e otimizar a eficiência geral da dobra.

4. Normas e Certificações

Normas ISO

Para garantir qualidade, segurança e consistência em dobra de chapa metálica Para a dobra de chapas metálicas, é essencial a observância de normas internacionais específicas. A Organização Internacional de Normalização (ISO) desenvolve e mantém essas normas. As normas relevantes para a dobra de chapas metálicas incluem:

  • ISO 9013Esta norma especifica os requisitos para métodos de corte térmico, incluindo corte a laser e corte a plasma, frequentemente utilizados na preparação de chapas metálicas antes da dobra. Ela define as características de qualidade, as condições técnicas de entrega e as tolerâncias para superfícies cortadas termicamente.
  • ISO 16630Esta norma descreve métodos de ensaio mecânico para verificar a integridade estrutural e as propriedades mecânicas de materiais de chapa metálica. Especificamente, descreve o procedimento para a realização de ensaios de achatamento de tubos, que são cruciais para avaliar a conformabilidade e a ductilidade de produtos metálicos tubulares.
  • ISO 7438Esta norma detalha o método de ensaio de dobramento para materiais metálicos, essencial para avaliar a ductilidade e a conformabilidade de chapas metálicas utilizadas em operações de dobramento.
  • ISO 6892-1Esta norma especifica o método para ensaio de tração de materiais metálicos à temperatura ambiente, fornecendo dados valiosos sobre as propriedades do material que influenciam o comportamento de flexão.

A adesão às normas ISO garante que dobra de chapa metálica As operações produzem produtos confiáveis e de alta qualidade em diversos setores e aplicações, além de facilitar o comércio e a colaboração internacional.

Normas ASTM

A Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM) desempenha um papel fundamental no dobra de chapa metálica indústria através do estabelecimento e manutenção de padrões. As principais normas ASTM relevantes para a dobra de chapas metálicas incluem:

  • ASTM A6/A6MEsta norma define os requisitos gerais para chapas, perfis, estacas-prancha e barras de aço laminado utilizadas em diversas aplicações, incluindo a dobra de chapas metálicas. Abrange tolerâncias dimensionais, variações admissíveis e procedimentos de ensaio.
  • ASTM A480/A480MEsta norma especifica os requisitos gerais para chapas, folhas e tiras laminadas a quente de aço inoxidável e aço resistente ao calor, utilizadas na dobra de chapas metálicas. Inclui detalhes sobre a composição química, propriedades mecânicas e requisitos de acabamento superficial.
  • ASTM E290Esta norma define metodologias para a realização de ensaios de dobramento em materiais metálicos para avaliar a ductilidade e a conformabilidade. Ela fornece diretrizes para diversas configurações de ensaios de dobramento, incluindo ensaios de dobramento guiado e ensaios de dobramento livre.
  • ASTM E8/E8MEsta norma descreve os métodos para ensaios de tração de materiais metálicos, cruciais para determinar as propriedades mecânicas que influenciam o comportamento de flexão.
  • ASTM B820Esta norma abrange as especificações para folhas metálicas utilizadas em isolamento elétrico, relevantes para a dobra de chapas metálicas em aplicações elétricas e eletrônicas.

A conformidade com as normas ASTM garante que dobra de chapa metálica As operações atendem aos requisitos da indústria e mantêm um alto nível de qualidade do produto. Esses padrões também fornecem uma linguagem comum para fabricantes, fornecedores e clientes, facilitando a comunicação clara e o alinhamento de expectativas no setor de chapas metálicas.

5. Curvatura por Molde

A curvatura por moldagem é frequentemente escolhida pelos fabricantes como método de processamento para peças estruturais com capacidade anual superior a 5.000 peças e dimensões relativamente pequenas, tipicamente em torno de 300 x 300 mm.

5.1. Moldes de curvatura comuns

A Figura 2 ilustra as matrizes de dobra mais comuns na indústria. Para aumentar a longevidade e a durabilidade dos moldes, é recomendável incorporar cantos arredondados durante o projeto das peças. Essa consideração de projeto não só prolonga a vida útil dos moldes, como também melhora a qualidade das dobras, garantindo um desempenho consistente. dobra de chapa metálica operações.

Figura 2 Molde de Conformação Especial
Figura 2 Molde de Conformação Especial

Utilizar uma matriz de dobra com altura de flange inadequada pode levar a resultados de conformação insatisfatórios. Geralmente, a altura da flange deve ser de pelo menos L≥3t.L≥3t, onde tt representa a espessura da parede. Esta diretriz garante um desempenho ideal durante dobra de chapa metálica, facilitando o fluxo eficiente de materiais e reduzindo o risco de deformações ou defeitos na peça acabada.

5.2. Método de Dobra em Degraus

Degraus em forma de Z, fabricados a partir de chapa metálica com perfil mais baixo, são frequentemente dobrados utilizando moldes simples em prensas de estampagem ou prensas hidráulicas para pequenos lotes de produção. Para produções em maior escala, pode-se utilizar uma matriz de degrau em uma dobradeira; contudo, a altura (H) deve normalmente variar de 0 a 1,0 vez a espessura da parede (t).

Quando a altura estiver entre 1,0 e 4,0 vezes a espessura da parede, pode ser necessário um molde com estrutura de alívio de pressão. Embora seja possível ajustar a altura adicionando um espaçador, pode ser difícil manter o comprimento (L) e o alinhamento vertical da lateral. Se a altura exceder esse intervalo, recomenda-se o uso de uma prensa dobradeira para melhor controle e precisão. dobra de chapa metálica.

Figura 3: Dobra em degrau em forma de Z
Figura 3: Dobra em degrau em forma de Z

6. Dobra em prensa dobradeira

As máquinas de dobrar podem ser categorizadas em dois tipos: máquinas de dobrar comuns e máquinas de dobrar CNC. As máquinas de dobrar CNC são predominantemente usadas para dobra de chapa metálica Em dispositivos de comunicação, onde são necessárias alta precisão e formatos de curvatura complexos.

O princípio básico de funcionamento envolve moldar a peça de chapa metálica utilizando um molde superior, conhecido como punção de dobra, e um molde inferior, que é a matriz em forma de V.

Vantagens:

  • Fixação prática para uma configuração eficiente.
  • Posicionamento preciso para resultados consistentes
  • Alta velocidade de processamento para maior produtividade.

Desvantagens:

  • Força de flexão limitada, restringindo as capacidades a formas simples.
  • Menor eficiência em comparação com máquinas avançadas.

6.1. Princípios básicos de conformação

O princípio básico da formação é ilustrado na Figura 4:

Figura 4. Princípio básico de formação.
Figura 4. Princípio básico de formação.

Seguem abaixo dois componentes essenciais da máquina de dobrar:

6.1.1. Faca de Dobra (Matriz Superior)

O projeto das facas de dobra é mostrado na Figura 1-20. Seu formato é determinado principalmente pela geometria da peça de trabalho.

Normalmente, as ferramentas de processamento oferecem uma ampla seleção de facas de dobra. Fabricantes especializados podem até mesmo produzir sob encomenda uma variedade de formatos e especificações exclusivas para atender a tarefas de dobra complexas.

6.1.2. Matriz Inferior

O formato em V da matriz inferior é normalmente definido como V=6tV=6t, onde tt representa a espessura do material.

Diversos fatores influenciam o processo de curvatura, incluindo:

  • O raio do arco do dado superior
  • As propriedades do material e a espessura
  • A resistência do die inferior
  • O tamanho da abertura em V na matriz inferior

Para atender aos diversos requisitos de produto, os fabricantes padronizaram as matrizes de dobra, priorizando a segurança da máquina de dobra.

Ter um conhecimento básico das matrizes de dobra disponíveis é essencial durante o processo de projeto estrutural.

A Figura 5 mostra o chip superior à esquerda e o chip inferior à direita.

Figura 5. Diagrama esquemático do punção e da matriz da prensa dobradeira.
Figura 5. Diagrama esquemático do punção e da matriz da prensa dobradeira.

Princípios básicos da sequência do processo de dobra:

  • Dobre de dentro para fora.
  • Progressão gradual, de curvas menores para curvas maiores.
  • Execute as formas especiais antes das formas gerais.
  • Assegurar que os processos concluídos não afetem ou interfiram nas operações subsequentes.
Sequência de dobra

As formas de curvatura comumente observadas em fábricas terceirizadas são ilustradas na Figura 7.

Figura 7: Forma de dobra da máquina de prensa dobradeira
Figura 7: Forma de dobra da máquina de prensa dobradeira

6.2. Raio de curvatura

O raio de curvatura é um fator crítico na dobra de chapas metálicas, influenciando significativamente a qualidade e a integridade do produto final. Selecionar um raio de curvatura adequado é essencial; ele não deve ser nem muito grande nem muito pequeno.

Um raio de curvatura muito pequeno pode causar fissuras durante o processo de dobra, comprometendo a integridade do material. Por outro lado, se o raio de curvatura for muito grande, pode causar um retorno elástico excessivo, dificultando a obtenção do ângulo desejado.

A Tabela 1 apresenta o raio de curvatura preferencial (raio de curvatura interno) para diversos materiais com base em suas espessuras.

MaterialEstado recozidoestado de endurecimento por trabalho a frio
A posição correspondente da direção da linha de curvatura e a direção da fibra
verticalparaleloverticalparalelo
08,100,1t0,4 t0,4 t0,8 t
15,200,1 t0,5 t0,5 t1,0 t
25,300,2 t0,6 t0,6 t1,2 t
45,500,5 t1,0 t1,0 t1,7 t
65 milhões1,0 t2,0 t2,0 t3,0 t
Alumínio0,1 t0,35 t0,5 t1,0 t
Cobre0,1 t0,35 t1,0 t2,0 t
Latão macio0,1 t0,35 t0,35 t0,8 t
Latão semi-duro0,1 t0,35 t0,5 t1,2 t
Bronze fosforoso————1,0 t3,0 t
Nota: t representa a espessura da folha na tabela.

É importante observar que os dados apresentados na Tabela 1 são apenas para fins de referência e não devem ser considerados definitivos. Na prática, a maioria dos fabricantes utiliza lâminas de dobra com canto arredondado de 0,3 mm, enquanto apenas alguns optam por um canto arredondado de 0,5 mm.

Normalmente, o raio de curvatura interno para nossas peças de chapa metálica é definido em 0,2 mm. Esse raio geralmente é suficiente para chapas de aço de baixo carbono padrão, chapas de alumínio resistentes à ferrugem, chapas de latão e chapas de cobre. No entanto, pode não ser adequado para aço de alto carbono, alumínio duro e alumínio superduro. Nesses casos, o uso de um canto arredondado de 0,2 mm pode levar a falhas de dobra, resultando em quebra ou rachaduras no canto externo.

6.3. Rebote de flexão

Figura 8 Diagrama de flexão e recuperação
Figura 8 Diagrama de flexão e recuperação

1) Ângulo de rebote (Δα)

O ângulo de rebote é calculado da seguinte forma:

Δα=ba

Onde:

  • b = ângulo real da peça após o retorno à posição inicial
  • a = ângulo do molde

2) Tamanho do ângulo de rebote

O ângulo de recuperação em uma curva de ar de 90° é apresentado na Tabela 2.

Tabela 2 Ângulo de rebote em uma curvatura de ar de 90 graus

Materialr/tEspessura t(mm)
<0,80.8~2>2
Aço de baixo carbono<1
Latão σb=350MPa1~5
Alumínio, zinco>5
Aço carbono médio σb=400-500MPa<1
Cobre amarelo duro σb=350-400MPa1~5
Bronze duro σb=350-400MPa>5
Aço de alto carbono σb>550Mpa<1
1~5
>512°

Fatores que afetam o efeito rebote e medidas para reduzi-lo.

A magnitude do ângulo de recuperação é diretamente proporcional ao limite de escoamento do material e inversamente proporcional ao seu módulo de elasticidade (E). Portanto, ao trabalhar com peças de chapa metálica que exigem alta precisão, é aconselhável usar aço de baixo carbono em vez de aço de alto carbono ou aço inoxidável para minimizar a recuperação.

É fundamental compreender que o grau de deformação diminui à medida que o raio de curvatura relativo (r/t) aumenta. Por outro lado, o ângulo de recuperação (Δα) aumenta à medida que o raio de curvatura relativo diminui.

Para obter maior precisão, recomenda-se projetar dobras em chapas metálicas com raio de curvatura pequeno e cantos arredondados. Evite o uso de arcos amplos, como ilustrado na Figura 9, pois são difíceis de produzir e controlar em termos de qualidade.

Figura 9. O arco da chapa metálica é muito grande.
Figura 9. O arco da chapa metálica é muito grande.

6.4. Cálculo da Borda Mínima de uma Curva  

O estado inicial de uma curva em forma de L é ilustrado na Figura 10.

Figura 10 Dobra em L
Figura 10 Dobra em L

Um fator crítico nesse processo é a largura. B do molde inferior.

O processo de curvatura e a resistência do molde exigem uma largura mínima para diferentes espessuras de material. Se a largura for inferior a esse mínimo, podem ocorrer problemas como curvaturas desalinhadas ou danos ao molde.

Equação da largura mínima do molde

A experiência prática indica que a relação entre a largura mínima do molde e a espessura do material pode ser expressa pela seguinte equação:

Bmin=kT (1)

Onde:

  • Bmin= largura mínima do molde
  • T = espessura do material
  • k=6 para este cálculo

Especificações de largura de molde comumente utilizadas

Os fabricantes normalmente utilizam as seguintes larguras de molde: 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 e 25 mm.

Determinação da largura mínima do molde

Utilizando a equação acima, é possível determinar a largura mínima do molde para diversas espessuras de material. Por exemplo, ao dobrar uma placa de 1,5 mm de espessura:

B=6×1,5=9 mm

Dentre as opções de largura de molde especificadas, você pode escolher entre uma largura de molde inferior de 10 mm ou de 8 mm.

Equação da Curva Mais Curva

A partir do diagrama de estado de dobra inicial, fica evidente que a borda da dobra não pode ser excessivamente curta. Combinando isso com a largura mínima do molde, a equação para determinar a borda de dobra mais curta é:

Lmin=​(Bmin+Δ)/2+0,5 (2)

Onde:

  • Lmin= borda de curvatura mais curta
  • Bmin​ = largura mínima do molde
  • Δ = coeficiente de flexão da chapa

Para uma placa de 1,5 mm de espessura, a menor aresta de curvatura pode ser calculada da seguinte forma:

Lmin=(8+2,5)/2+0,5=5,75 mm (incluindo a espessura da placa)

Figura 11 Largura mínima da matriz
Figura 11 Largura mínima da matriz

Tabela 3: Raio de curvatura interno R da chapa de aço laminada a frio e tabela de referência da altura mínima de curvatura.

Não.GrossuraAbertura em VRaio de punção Raltura mínima de flexão
10.540.23
20.640.23.2
30.850,8 ou 0,23.7
4161 ou 0,24.4
51.28 (ou 6)1 ou 0,25,5 (ou 4,5)
61.510 (ou 8)1 ou 0,26,8 (ou 5,8)
72121,5 ou 0,58.3
82.516 (ou 14)1,5 ou 0,510,7 (ou 9,7)
93182 ou 0,512.1
103.520213.5
11425316.5

Notas:

  • A altura mínima de curvatura é determinada pela espessura do material.
  • Para curvas em V agudas, a borda mais curta da curva deve ser aumentada em 0,5 mm.

Ao dobrar chapas de alumínio ou aço inoxidável, a altura mínima de dobra pode variar ligeiramente: o alumínio geralmente requer uma altura de dobra menor, enquanto o aço inoxidável requer uma maior. Consulte a tabela acima para obter mais detalhes.

6.5. Altura mínima de curvatura para curvas em Z

A Figura 12 ilustra o estado inicial da dobra em Z. O processo de dobra em Z apresenta semelhanças com o processo de dobra em L e enfrenta os mesmos desafios relacionados à minimização da aresta de dobra. No entanto, a aresta mais curta da dobra em Z é geralmente maior do que a da dobra em L devido à estrutura da matriz inferior.

Figura 12 Dobra em Z
Figura 12 Dobra em Z

Cálculo da Curvatura Mínima da Borda

A fórmula utilizada para calcular a aresta mínima da dobra em Z é a seguinte:

Lmin=​(Bmin+Δ)/2+D+0.5+T (3)

Onde:

  • Lmin= borda de curvatura mais curta
  • Bmin= largura mínima do molde
  • Δ = coeficiente de flexão da folha
  • T = espessura do material
  • D = tamanho estrutural da matriz inferior até a borda (normalmente maior que 5 mm)

Tabela de tamanho mínimo de curvatura

O tamanho mínimo de curvatura L A Tabela 4 abaixo mostra os valores para dobras em Z de chapas metálicas com diferentes espessuras de material:

Tabela 4 Altura mínima da curva em Z

NãoGrossuraAbertura em VRaio de punção RAltura da dobra Z L
10.540.28.5
20.640.28.8
30.850,8 ou 0,29.5
4161 ou 0,210.4
51.28 (ou 6)1 ou 0,211,7 (ou 10,7)
61.510 (ou 8)1 ou 0,213.3 (ou 12.3)
72121,5 ou 0,514.3
82.516 (ou 14)1,5 ou 0,518.2 (ou 17.2)
93182 ou 0,520.1
103.520222
11425325.5

Interferência durante a flexão

Em processos de dobramento secundário ou de ordem superior, a interferência entre a peça e a ferramenta é frequente. A Figura 13 ilustra a área de interferência, representada em preto, que pode impedir o sucesso do dobramento ou causar deformações indesejadas.

Figura 13 Interferência de flexão
Figura 13 Interferência de flexão

A questão da interferência na dobra de chapas metálicas é simples, envolvendo principalmente a compreensão do formato e tamanho da matriz de dobra para evitar complicações no projeto. A Figura 14 mostra os formatos das seções transversais de várias matrizes de dobra típicas, conforme detalhado no manual de moldes para chapas metálicas, com as respectivas ferramentas disponíveis na biblioteca intralink.

Caso haja incerteza no projeto, um teste de interferência de montagem direta pode ser realizado utilizando a ferramenta, seguindo o princípio ilustrado na figura.

Figura 14 Faca de curvatura
Figura 14 Faca de curvatura

Considerações sobre a rosca invertida

Ao realizar roscas de inversão, é crucial evitar projetar o diâmetro. D (como mostrado na Figura 15) muito pequeno. O valor mínimo de D podem ser calculados ou representados graficamente com base em fatores como:

  • Espessura do material
  • Diâmetro externo do furo passante
  • Altura do furo do flange
  • Parâmetros selecionados da ferramenta de dobra

Por exemplo, ao realizar roscas de inversão M4 em uma chapa de 1,5 mm, D deve ser maior que 8 mm para evitar o contato entre a ferramenta de dobra e o flange.

Figura 15 Dobramento do flangeamento e rosqueamento do furo
Figura 15 Dobramento do flangeamento e rosqueamento do furo

6.6. Distância mínima entre o furo e o furo oblongo

A Figura 16 ilustra que, se a borda de um furo estiver posicionada muito próxima da linha de dobra, o processo de dobra pode causar deformação, impedindo que o furo mantenha sua forma original. Para mitigar esse risco, é essencial manter uma distância entre a borda do furo e a linha de dobra maior ou igual à margem mínima do furo, expressa como Xt+R, onde t é a espessura do material e R é o raio de curvatura.

Figura 16 Distância mínima do furo redondo à borda dobrada
Figura 16 Distância mínima do furo redondo à borda dobrada

Tabela 4 Distância mínima do furo redondo à borda dobrada

Grossura0,6~0,811.21.522.5
Distância mínima X1.31.51.7233.5

A Figura 17 mostra um furo alongado situado muito próximo da linha de dobra. Nesse caso, o material não pode ser acomodado adequadamente durante o processo de dobra, levando à deformação do formato do furo. Portanto, é fundamental garantir que a distância entre a borda do furo e a linha de dobra exceda a margem mínima especificada na Tabela 5. O raio de curvatura adequado pode ser encontrado na Tabela 1.

Figura 17. Distância mínima do furo redondo comprido até a borda dobrada.
Figura 17. Distância mínima do furo redondo comprido até a borda dobrada.

Tabela 5 Distância mínima do furo redondo comprido até a borda dobrada

L<2626~50>50
Distância mínima X2t+R2,5t+R3t+R

Para furos menos críticos, é permitido estendê-los até a linha de dobra, conforme ilustrado na Figura 18. No entanto, essa abordagem pode comprometer a aparência do produto final.

Figura 18 Projeto de curvatura aprimorado

Figura 18 Projeto de curvatura aprimorado

6.7. Processamento especial quando o furo está próximo da curva  

Se a distância entre o furo mais próximo e a linha de dobra for menor que a distância mínima exigida, poderá ocorrer deformação após a dobra. Para atender aos requisitos do produto, possíveis soluções podem ser encontradas na Tabela 6. No entanto, é importante observar que esses métodos podem apresentar imprecisões técnicas e ajustes no projeto estrutural devem ser evitados sempre que possível.

Tabela 6. Processamento especial quando o furo está próximo da dobra.

Dominando a Dobra de Chapas Metálicas: Técnicas Essenciais, Materiais e Ferramentas - Criando o Sulco Antes da DobraPressione o sulco antes de dobrar.Em cenários de projeto reais, a distância necessária pode ser menor do que a ideal devido a restrições estruturais. Os fabricantes costumam prensar um sulco antes da dobra, como mostrado na Figura 1-31. No entanto, esse método apresenta desvantagens, incluindo uma etapa de processamento adicional que reduz a eficiência e a precisão. Deve ser evitado sempre que possível.
Dominando a Dobra de Chapas Metálicas: Técnicas Essenciais, Materiais e Ferramentas - corte um furo ou linha ao longo da linha de dobraFaça um furo ou corte ao longo da linha de dobra.Se a linha de dobra não afetar a aparência da peça ou se a alteração for aceitável, o corte de furos pode melhorar o processo de dobra. A desvantagem é que isso pode afetar a aparência, e cortar uma linha ou um sulco estreito geralmente requer uma máquina de corte a laser.
Dominando a Dobra de Chapas Metálicas: Técnicas Essenciais, Materiais e Ferramentas - acabamento até a dimensão do projeto após a dobra na borda do furo próximo à linha de dobra.Após dobrar, finalize com as dimensões do projeto.Quando manter a margem do furo é crucial, este método pode ser empregado. No entanto, a remoção secundária de material geralmente não pode ser realizada em uma máquina de puncionamento e deve ser feita com uma máquina de corte a laser, o que pode complicar o posicionamento e aumentar os custos de processamento.
Dominando a Dobra de Chapas Metálicas: Técnicas Essenciais, Materiais e Ferramentas - após a dobraAlargamento após dobraSe um furo estiver muito próximo da linha de dobra e a distância for menor que a distância mínima do furo, o alargamento pode ser realizado após a dobra para evitar problemas de empenamento. Isso envolve cortar um pequeno círculo concêntrico (geralmente com um diâmetro de Φ1,0) antes da dobra e, em seguida, alargar até o tamanho original posteriormente. Esse método pode ser ineficiente devido ao aumento do número de etapas envolvidas.
Dominando a Dobra de Chapas Metálicas: Técnicas Essenciais, Materiais e Ferramentas - largura mínima da matriz superiorLargura mínima da matriz superiorAtualmente, a largura mínima da matriz superior da dobradeira é de 4,0 mm. Consequentemente, os furos na parte dobrada da peça não devem ser menores que essa dimensão. Caso contrário, as aberturas devem ser alargadas ou deve-se utilizar uma matriz de fácil conformação. As desvantagens dessa abordagem incluem a baixa eficiência na produção da matriz de fácil conformação e o potencial impacto na aparência devido ao alargamento.

Processamento de furos, ranhuras e entalhes para peças curvas

Ao projetar dobras, é aconselhável incorporar um furo de processo, ranhura de processo ou entalhe de processo antes do corte, caso a dobra precise ser feita no lado interno da peça bruta, conforme mostrado na Figura 24.

Figura 24 Adicionando furo de punção, processo ou entalhe de processo
Figura 24 Adicionando furo de punção, processo ou entalhe de processo
  • Furo de processo:
    • Diâmetro do furo de processo (D): dt (onde tt é a espessura do material).
  • Entalhe de processo:
    • Largura do entalhe do processo (K): Kt.

Sulco ou corte para evitar fissuras

Para evitar rasgos e distorções nas bordas durante a curvatura, muitas vezes é necessário projetar um sulco ou corte para evitar trincas, principalmente quando o raio de curvatura interno for inferior a 60 graus. As principais considerações de projeto incluem:

  • Largura da fenda: Maior que a espessura do material (t).
  • Profundidade da fendaPelo menos 1,5 vezes a espessura do material.

Conforme ilustrado na Figura 25, a Figura B representa uma opção de design melhor do que a Figura A.

Figura 25: Dobramento da chapa com ranhura ou fenda na fissura.
Figura 25: Dobramento da chapa com ranhura ou fenda na fissura.

Diretrizes de Processamento

  1. Considerações sobre a aparência:
    • Se a aparência das peças for uma preocupação, principalmente se forem visíveis no painel, os furos de processo nos cantos para dobra podem ser omitidos. Por exemplo, o entalhe de processo pode não ser adicionado durante o processamento do painel para manter um estilo uniforme. No entanto, outras dobras devem incluir um furo de processo no canto, conforme mostrado na Figura 26.
Figura 26: Furo de processo de canto dobrado
Figura 26: Furo de processo de canto dobrado
  1. Marcações de lacunas:
    • Ao preparar desenhos de projeto, evite marcar a folga entre as interseções de dobra na direção de 90 graus, a menos que seja explicitamente necessário. Marcações de folga incorretas podem afetar negativamente o projeto do processo de fabricação. Normalmente, os fabricantes projetam com uma folga de 0,2 a 0,3, conforme ilustrado na Figura 27.
Figura 27: a folga entre a dobra e a sobreposição.

Figura 27: a folga entre a dobra e a sobreposição.

6.8. Flexão em caso de mudança repentina de posição

Ao dobrar um componente, é essencial manter distância de áreas com mudanças abruptas de forma. A área de dobra deve ser mantida afastada de zonas de deformação para evitar problemas durante o processo de dobra.

  • Requisito de distância:
    • A distância L A distância da linha de curvatura até a zona de deformação deve ser maior que o raio de curvatura (r), garantindo que Lr. Este princípio é ilustrado na Figura 28.
Figura 28. A zona de curvatura deve evitar locais com mudanças bruscas na peça.
Figura 28. A zona de curvatura deve evitar locais com mudanças bruscas na peça.

6.9 Bainha única

Método de bainhaO processo de bainha envolve dobrar a chapa em um ângulo de 30 graus usando uma matriz de dobra correspondente a 30 graus, conforme ilustrado na Figura 29. Em seguida, a borda dobrada é achatada.

Figura 29 Método de bainha
Figura 29 Método de bainha
  • Dimensão mínima da borda de dobra:
    • A dimensão mínima da aresta L Na Figura 29, o valor deveria ser 0,5.t, onde tt representa a espessura do material. Isso está de acordo com as especificações mínimas de tamanho da borda de dobra mencionadas anteriormente.
  • Considerações sobre o material:
    • A técnica de "borda morta prensada" é comumente empregada em materiais como aço inoxidável, chapa galvanizada e placas de alumínio-zinco.
    • No entanto, é aconselhável evitar o uso de peças revestidas, pois isso pode levar ao aprisionamento de ácido no local da bainha.

6.10. Dobra de 180°

Método de dobra de 180 grausConforme ilustrado na Figura 30, o processo começa dobrando a placa em um ângulo de 30 graus usando uma faca de dobra de 30 graus. Após essa dobra inicial, a borda dobrada é endireitada e, finalmente, a almofada de suporte é removida.

Figura 30 Método de dobra de 180 graus
Figura 30 Método de dobra de 180 graus
  • Dimensão mínima da borda de dobra:
    • Dimensão mínima da borda de dobra L é igual à dimensão mínima da borda de dobra de uma única dobra mais a espessura do material tt.
  • Seleção de altura:
    • A altura H A altura deve ser escolhida entre os tamanhos de placa mais comuns, que incluem 0,5, 0,8, 1,0, 1,2, 1,5 ou 2,0. Geralmente, não é aconselhável selecionar uma altura que exceda essas opções padrão.

6.11. Bainha com dobra tripla

Conforme mostrado na Figura 31, o processo de bainha tripla envolve duas etapas principais:

  1. Dobra inicialPrimeiro, a forma é dobrada.
  2. Dobra de bordaEm seguida, a borda é dobrada.

Considerações de projeto:

  • Ao projetar o componente, é essencial prestar muita atenção às dimensões de cada parte. Isso garante que cada etapa do processo de dobra esteja em conformidade com os requisitos mínimos de tamanho de dobra, evitando assim a necessidade de pós-processamento adicional.
Figura 31 Bainha tripla
Figura 31 Bainha tripla

Tabela 7 Dimensão mínima da borda de apoio necessária para o aplainamento final da borda de dobra

Grossura0.50.60.81.01.21.52.02.5
Dimensão da borda de apoio L4.04.04.04.04.54.55.05.0

7. Dicas de segurança e boas práticas

Ao trabalhar com dobra de chapas metálicas, priorizar a segurança e seguir as melhores práticas do setor é crucial para minimizar os riscos de acidentes e garantir a eficiência operacional. As diretrizes a seguir abordam aspectos vitais da segurança no local de trabalho, manuseio de materiais e otimização de processos:

1. Equipamento de Proteção Individual (EPI)

  • Exija o uso de EPIs adequados, incluindo óculos de segurança com proteção lateral, luvas resistentes a cortes, sapatos de segurança com biqueira de aço e protetores auriculares.
  • Para operações que envolvam materiais pesados ou trabalhos acima da cabeça, o uso de capacete é essencial.
  • Ao trabalhar com metais galvanizados ou revestidos, pode ser necessário o uso de proteção respiratória para se proteger contra vapores nocivos.

2. Sistemas de proteção e segurança de máquinas

  • Certifique-se de que todas as prensas dobradeiras e máquinas de curvatura estejam equipadas com mecanismos de proteção adequados, como cortinas de luz, controles bimanual ou dispositivos de detecção de presença.
  • Teste e faça a manutenção desses sistemas de segurança regularmente para garantir sua eficácia na prevenção de acidentes.

3. Considerações Ergonômicas

  • Implemente soluções ergonômicas para reduzir o risco de lesões por esforço repetitivo. Isso pode incluir estações de trabalho com altura ajustável, dispositivos auxiliares para movimentação de materiais e treinamento adequado em técnicas de levantamento de peso.
  • Para peças grandes ou pesadas, utilize dispositivos mecânicos de elevação ou procedimentos de levantamento em equipe.

4. Manutenção de Ferramentas e Equipamentos

  • Estabeleça um cronograma rigoroso de manutenção preventiva para todos os equipamentos de dobra, matrizes e ferramentas.
  • Inspeções, limpeza e lubrificação regulares são essenciais para prevenir falhas que podem levar a acidentes ou problemas de qualidade.
  • Mantenha registros detalhados de manutenção e resolva prontamente quaisquer problemas identificados.

5. Treinamento abrangente para funcionários

  • Desenvolva um programa de treinamento completo que abranja:
    • Operação segura de equipamentos de dobra e ferramentas associadas.
    • Técnicas e limitações de manuseio de materiais
    • Reconhecimento e mitigação de riscos potenciais
    • Procedimentos de emergência e primeiros socorros
    • Uso e manutenção adequados de EPIs

6. Seleção e Manuseio de Materiais

  • Escolha os materiais com base em suas propriedades mecânicas, conformabilidade e adequação à aplicação pretendida. Considere fatores como limite de escoamento, resistência à tração e alongamento ao selecionar chapas metálicas para operações de dobra.
  • Para materiais desafiadores, como aços de alta resistência ou ligas de titânio, consulte as diretrizes de dobramento específicas do material para evitar problemas de retorno elástico ou rachaduras.
  • Implemente procedimentos adequados de armazenamento e manuseio para evitar danos ou degradação do material que possam afetar o desempenho de flexão.

7. Otimização de Processos

  • Utilize softwares de projeto auxiliado por computador (CAD) e análise de elementos finitos (FEA) para simular operações de dobra e otimizar as sequências de dobra, minimizando as concentrações de tensão e os potenciais defeitos.
  • Para dobras de precisão, considere o uso de prensas dobradeiras CNC com sistemas de medição de ângulos para garantir exatidão e repetibilidade.
  • Implemente os princípios da manufatura enxuta para otimizar o fluxo de trabalho, reduzir o manuseio de materiais e minimizar os riscos potenciais à segurança.

8. Organização do Espaço de Trabalho

  • Aplique os princípios dos 5S (Separar, Organizar, Limpar, Padronizar, Sustentar) para manter um espaço de trabalho limpo e organizado.
  • Sinalize claramente as passagens, áreas de armazenamento e postos de trabalho para evitar congestionamentos e riscos de tropeços.
  • Garanta ventilação e iluminação adequadas em todas as áreas de trabalho para melhorar a visibilidade e reduzir a fadiga.

9. Controle de Qualidade e Melhoria Contínua

  • Implemente um sistema robusto de controle de qualidade, incluindo inspeções durante o processo e verificação do produto final.
  • Incentive uma cultura de melhoria contínua, capacitando os trabalhadores a identificar e relatar possíveis riscos à segurança ou ineficiências nos processos.
  • Revisar e atualizar regularmente os protocolos de segurança e as melhores práticas com base nos padrões da indústria, nos avanços tecnológicos e nas lições aprendidas com incidentes ou acidentes que quase resultaram em acidentes.

Seguindo rigorosamente essas diretrizes de segurança e melhores práticas, as operações de dobra de chapas metálicas podem ser realizadas com alto grau de profissionalismo, eficiência e, principalmente, segurança. Essa abordagem abrangente não só protege os trabalhadores, como também contribui para a melhoria da qualidade do produto e para a excelência operacional geral.

8. Desenvolvimento e Aplicação da Tecnologia de Dobra de Chapas Metálicas

Com os rápidos avanços no setor global de equipamentos industriais, os equipamentos de automação de alto desempenho estão cada vez mais presentes no processamento de chapas metálicas, proporcionando garantias essenciais de produtividade para o desenvolvimento de alta qualidade da indústria. A tendência de globalização industrial intensificou a concorrência e os desafios, levando a demandas de mercado em constante evolução. Isso exige não apenas altos níveis de produtividade para os principais equipamentos, mas também maior flexibilidade e capacidade de troca rápida de funções em todo o sistema de produção.

Importância da dobra de chapas metálicas
Como tecnologia de processo fundamental no processamento de metais, a dobra de chapas metálicas é indispensável na produção de produtos metálicos. As operações tradicionais de dobra em máquina única frequentemente resultam em tempo de inatividade do equipamento durante a troca de pedidos devido a intervenções manuais excessivas, incluindo verificação de desenhos, programação de dobra, ajuste de parâmetros do equipamento e manuseio de materiais. Esse tempo de inatividade aumenta os custos de produção e prejudica a eficiência.

Soluções Inovadoras
Para enfrentar esses desafios, a pesquisa está se concentrando no projeto de processos, inovação de moldes, automação, informatização e integração de tecnologias inteligentes. Isso envolve a otimização das estruturas dos processos de produção, o aprimoramento do controle dos materiais dos moldes e das velocidades de troca, o aproveitamento da tecnologia da internet industrial para transmissão de dados, a integração de sistemas de controle interativo PLC e a aplicação de sistemas de gerenciamento de informatização da produção.

O sistema de gestão da informação permite a coleta, o processamento e a análise de dados em tempo real ao longo de todo o processo de produção de dobra de chapas metálicas. Através de plataformas de computação em nuvem, é possível realizar o monitoramento e a gestão remotos dos dados, otimizando os processos produtivos. A integração de linhas de produção automatizadas, incorporando máquinas-ferramenta, robôs industriais, sistemas automatizados de carga e descarga e sistemas de inspeção online, aumenta significativamente a controlabilidade do processo de produção. Essa automação reduz a intervenção manual, permitindo a produção contínua, melhorando a eficiência e garantindo produtos dobrados mais estáveis e confiáveis.

Desenvolvimento da tecnologia de processo de curvatura
O avanço da tecnologia de dobra de chapas metálicas está intimamente ligado às melhorias na automação, informatização e sistemas inteligentes dentro da indústria. Como um elo crítico no setor metalúrgico, a evolução dos processos de dobra de chapas metálicas reflete melhorias nas capacidades de fabricação e indica as direções futuras da indústria. A transição das operações manuais iniciais para a moderna automação CNC levou a múltiplas transformações significativas, cada uma marcada por melhorias na eficiência da produção e na qualidade do produto.

Nos primórdios da dobra manual, as chapas metálicas eram moldadas utilizando ferramentas básicas e a experiência humana. Embora esse método fosse adaptável, apresentava limitações em termos de precisão e estabilidade, resultando em baixa eficiência de produção e dificuldades para atender às demandas de produção padronizada em larga escala. Com a industrialização, a introdução de equipamentos de dobra mecanizados, como dobradeiras manuais e mecânicas, melhorou significativamente a eficiência da produção e a consistência do produto.

As linhas de produção de dobra de chapas metálicas atuais são geralmente equipadas com máquinas de dobra CNC avançadas, permitindo um controle preciso dos ângulos e posições de dobra. A programação por computador possibilita a fabricação rápida de peças metálicas com formatos complexos, enquanto o projeto auxiliado por computador (CAD) e a manufatura auxiliada por computador (CAM) aprimoram a eficiência e a precisão da produção de moldes. A tecnologia de prototipagem rápida facilita modificações e otimizações de moldes, reduzindo o tempo entre o projeto e o lançamento do produto no mercado. O desenvolvimento de moldes modulares inteligentes permite a troca rápida de componentes e a manutenção oportuna, melhorando ainda mais a eficiência da operação de dobra.

Projeto da estrutura do processo de fabricação de produtos de dobra de chapa metálica
O projeto estrutural de produtos de curvatura de chapas metálicas deve incorporar conhecimento multidisciplinar, incluindo propriedades de processamento de materiais metálicos, princípios de engenharia mecânica e processos de fabricação. Requisitos funcionais e ambientes de uso influenciam a seleção de materiais e o projeto estrutural. Metais de alta resistência e resistentes à corrosão devem ser escolhidos, e as estruturas de reforço devem ser projetadas de acordo. Além disso, fatores como espessura do material e características de deformação devem ser considerados para estabelecer áreas de curvatura adequadas, garantindo precisão dimensional e resistência estrutural.

Diagrama esquemático do processo de dobra de chapas metálicas
Diagrama esquemático do processo de dobra de chapas metálicas

Durante a fase de projeto, as restrições de produção, como raio e ângulos de curvatura, devem ser consideradas. Os princípios da sequência de dobra — dobrar de dentro para fora, progredindo do menor para o maior e priorizando formas especiais em relação às formas gerais — devem ser seguidos para evitar interferências no processo inicial de conformação.

Um projeto de processo eficaz garante que os produtos atendam aos padrões de qualidade predeterminados e à eficiência da produção. Isso inclui a seleção de equipamentos de dobra adequados, o estabelecimento de fluxogramas de processo detalhados e o projeto de moldes precisos. Ao selecionar equipamentos, a precisão, a estabilidade e a adequação a diversas espessuras e níveis de dureza do material são cruciais. O projeto do molde é igualmente importante, pois impacta diretamente a qualidade do produto e a eficiência da produção, garantindo um fluxo suave do metal durante a dobra e minimizando os riscos de rachaduras ou fissuras.

Desenvolvimento da tecnologia de processamento automático de dobra de chapas metálicas
Os processos tradicionais de dobra de chapas metálicas dependem muito de operadores, o que os torna um gargalo no processamento de produtos metálicos. Portanto, a substituição gradual das operações manuais por tecnologia de processamento automatizada é vital para aumentar a eficiência da produção.

O processamento automático de dobra de chapas metálicas exemplifica a aplicação de tecnologias de produção avançadas na era industrial, com unidades de processamento automatizadas de alta eficiência, alta qualidade e grande flexibilidade, tornando-se cada vez mais refinadas.

Três tipos principais de tecnologias de processamento automatizado surgiram: processamento de dobra com manipulador fixo, processamento de dobra com robô industrial e processamento automático de dobra com múltiplas arestas. Cada método oferece vantagens exclusivas, e os gerentes de fábrica devem considerar seus benefícios abrangentes ao implementá-los.

1. Unidade de Dobra Automática com Braço Mecânico
As unidades de dobra automática com braço mecânico podem ser categorizadas com base em diferentes dispositivos de integração de automação, incluindo manipuladores de eixos X, Y e de três eixos, bem como robôs industriais integrados. Os manipuladores de três eixos são adequados para a produção em massa de produtos de chapa metálica relativamente simples, como peças em formato de caixa. Embora ofereçam baixo custo de investimento e alta eficiência para peças produzidas em massa, sua flexibilidade espacial limitada pode dificultar a troca frequente de processos de produção.

Em contrapartida, as unidades de dobra integradas a robôs industriais destacam-se por atender às demandas do mercado moderno. Ao incorporar trilhos móveis, essas unidades ampliam o alcance operacional dos robôs em diferentes estações de trabalho, aumentando a compatibilidade para o processamento de diversos produtos.

Os robôs posicionam a chapa de material de forma plana na matriz inferior da dobradeira, utilizando sensores de batente traseiro para um posicionamento preciso. Após o posicionamento, o robô envia um sinal de dobra para a máquina, coordenando a ação de dobra de forma eficaz.

A precisão de dobra das unidades de robôs industriais depende da precisão da máquina de dobra, da precisão de posicionamento do robô e do controle coordenado entre o robô e a máquina. Essas unidades padrão incluem dispositivos de fixação mecânica, racks de matéria-prima, pilhas de descarga, bancadas de posicionamento, racks giratórios, dispositivos de troca manual e diversos sensores de detecção.

2. Unidade de Dobra Automática Multilateral Integrada
Diferentemente dos métodos em que manipuladores seguram as peças para dobrá-las, as unidades de dobra automática integradas com múltiplos lados utilizam manipuladores para coordenar o movimento da peça com a máquina de dobra durante o processamento. Essa unidade geralmente apresenta alta flexibilidade em seus moldes de dobra, ampliando significativamente as capacidades de usinagem dos equipamentos de máquinas-ferramenta na China.

A unidade integrada de dobra automática multilateral inclui um dispositivo de carregamento, um transportador de vaivém, o manipulador da máquina de dobra principal e um dispositivo de descarga. O manipulador está posicionado diretamente em frente à máquina de dobra principal, com sistemas automáticos de carga e descarga em ambos os lados.

Esses dispositivos se conectam automaticamente a armazéns verticais para posicionar matérias-primas, substituindo o trabalho manual de posicionamento de chapas ou peças. O manipulador executa tarefas de prensagem e dobra, enquanto a dobradeira principal realiza dobras e conformações com base em códigos de linguagem de máquina programados. O processamento de peças de alta precisão, tratamentos especiais de superfície do molde e trilhos de deslizamento controlados permitem o processamento eficiente e de alta qualidade de peças de chapa metálica.

Durante a dobra, um sistema de servoacionamento elétrico controla o movimento do molde para uma resposta rápida e ações de dobra precisas. Este conjunto de moldes, conhecido como molde universal, permite que a dobradeira execute diversos processos, incluindo dobras em ângulos positivos e negativos e bordas planas complexas, alcançando alta flexibilidade de processamento.

O dispositivo automático de troca de matrizes compreende componentes como a matriz de folga intermediária, a matriz de seção padrão, o dispositivo de movimentação da embreagem e o dispositivo rotativo de inserção de peças, facilitando as operações de dobra em diferentes dimensões por meio da retração da folga e ajustes automáticos de comprimento.

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