Análise abrangente dos parâmetros do processo de dobra de chapas metálicas para dobra de precisão.

Para obter maior precisão na dobra de componentes de chapa metálica de elevadores, o Dobra de chapas metálicas Parâmetros do processo, As dimensões, incluindo o raio de curvatura (ângulo R) de materiais amplamente utilizados, como SPC, SPHC, SUS304 e 804-GG, foram meticulosamente medidas em um ângulo de 90° utilizando uma prensa dobradeira CNC na oficina de chapas metálicas. Um instrumento de medição óptica foi empregado para determinar o raio de curvatura exato, enquanto um paquímetro foi utilizado para calcular com precisão o coeficiente de curvatura.¹

Os resultados dos testes oferecem dados de referência valiosos, auxiliando na seleção das ferramentas de dobra ideais. Isso contribui para aumentar a precisão do ângulo R durante o processo de dobra e melhora significativamente a precisão dos cálculos dimensionais.

Importância dos testes na dobra de chapas metálicas

O raio de curvatura (interno R) e o coeficiente de curvatura são parâmetros críticos que influenciam diretamente a qualidade do processo de dobra de chapas metálicas. O raio de curvatura é afetado por fatores como a ferramenta de dobra, a espessura do material e as propriedades do material, enquanto o coeficiente de curvatura é determinado pela espessura do material, pelo raio de curvatura e pelo ângulo de curvatura. Além disso, o coeficiente de curvatura desempenha um papel fundamental no cálculo das dimensões da peça dobrada.

A fórmula atual para calcular o fator de curvatura de 90° é expressa como α = 1,36t + 0,43R (onde t é a espessura do material). No entanto, erros comuns podem surgir ao calcular o fator de flexão, tais como:

• A diferença entre o nominal t valor e a espessura real do material.
• Desvio entre o raio de curvatura interno real (R) e o R necessário mostrado no desenho, frequentemente assumido nos cálculos.
• Imprecisões decorrentes do uso de um medidor R, onde valores abaixo de R3 são aproximados como 0,25 e acima de R3 como 0,5.
• A não consideração das diferenças entre os materiais e os métodos de dobramento na determinação do valor R de flexão.

Esses erros podem se acumular, especialmente quando uma peça é submetida a múltiplas dobras, resultando em baixa precisão dimensional no produto final.

Para superar esses desafios, este experimento mediu a espessura real de diversos materiais de curvatura, utilizou um instrumento de medição óptica para medições precisas dos raios interno e externo e calculou o coeficiente de curvatura real. A comparação desses resultados com a fórmula auxilia na seleção das matrizes de curvatura corretas, melhora a precisão do ângulo R e aumenta a exatidão dos cálculos dimensionais.

Esquema de teste para parâmetros do processo de dobra de chapas metálicas

Materiais de teste
Os materiais testados neste experimento foram SPCC, SPHC, SUS304 e 804-GG, todos fornecidos pela nossa empresa. Cada material possuía especificações de espessura variáveis, detalhadas na Tabela 1, para avaliar seu comportamento durante o processo de flexão.

Tabela 1 Materiais de teste e espessura (mm)

Espécime de teste
Cada amostra utilizada no experimento media 100 mm x 100 mm e foi produzida por meio de corte e estampagem a laser. Isso garantiu que a precisão dimensional das amostras fosse mantida dentro de uma tolerância de 0,1 mm, fornecendo dados confiáveis para análise.

Equipamento de teste
O equipamento de dobra utilizado incluía um Prensa dobradeira CNC localizada na oficina de chapas metálicas. As matrizes de ranhura em V utilizadas no experimento eram da FASTI-50 e da Beyeler, e a matriz superior em forma de cimitarra foi escolhida para dobras de precisão, conforme mostrado na Figura 1.

Para testes adicionais, foi utilizada uma máquina de dobra de três pontos (3P250). As matrizes superiores de corte reto selecionadas para este experimento foram a de corte pontiagudo R7 e a de corte redondo R9, conforme ilustrado na Figura 2, para comparar o desempenho entre diferentes tipos de matrizes.

Tabela 2. Parâmetros da prensa dobradeira, punção e matriz.

Método de ensaio para medição de parâmetros de flexão

Para garantir resultados precisos, a espessura real de cada amostra de teste foi medida usando um micrômetro, com quatro peças sendo utilizadas para obter a média de cada espessura de material. As amostras foram então dobradas usando diferentes matrizes de dobra, ajustadas em um ângulo de dobra de (90 ± 1)°, com um comprimento alvo de 50 mm em um dos lados, conforme mostrado na Figura 3.

Cada especificação de espessura foi testada cinco vezes para garantir a consistência. Após a conclusão do processo de curvatura, os contornos do ângulo de curvatura foram escaneados com um instrumento de medição óptica para determinar com precisão o raio de curvatura externo (R_externo) e o raio de curvatura interno (R_interno), conforme ilustrado na Figura 4.

Em seguida, utilizou-se um paquímetro para medir o comprimento de ambos os lados, permitindo o cálculo do coeficiente de flexão. Esse processo foi repetido cinco vezes para cada espessura de material, sendo utilizado o valor médio para análises posteriores.

Resultados e análise dos testes

A tabela de resultados dos testes fornece dados que incluem a espessura real do material, os raios interno e externo para dobras de 90°, os coeficientes de curvatura e as taxas de adelgaçamento para cada material.

Espessura real do material A Tabela 3 compara as espessuras nominais e reais dos corpos de prova, medidas com um micrômetro. Ela mostra que a espessura real do SPCC está dentro de 0,03 mm da sua espessura nominal, enquanto o SUS304 sem revestimento apresentou uma espessura aproximadamente 0,07 mm menor. Para a chapa SPHC laminada a quente de 4,5 mm, a espessura medida foi de 4,2 mm.

Tabela 3. Espessura real dos materiais testados (mm)

Ângulo interno de curvatura (R)_interno) O raio de curvatura interno (R)_internoA resistência à flexão (ou resistência à flexão) é influenciada pelo material, espessura da chapa, método de dobramento e ferramentas. Dentre esses fatores, o tipo de material apresentou a influência mais significativa:

• R_interno(SUS304) > R_interno(SPCC)Por exemplo, com uma largura de ranhura em V (Bv) de 12 mm, o R_interno Para SPCC de 1,2 mm, a medida é de 1,85 mm, enquanto para SUS304 foi de 2,09 mm.
• O impacto da espessura da placa em R_interno é pequena quando se utiliza a mesma matriz de dobra. Por exemplo, quando Bv = 12 mm na dobra em três pontos, placas de SUS304 com espessuras variando de 1,0 mm a 2,0 mm apresentaram R_interno Valores entre 2,33 mm e 2,51 mm.
• R_interno(três pontos) > R_interno(Ranhura em V)Uma comparação de matrizes inferiores com ranhura em V idênticas (Bv = 7 mm, 12 mm, 16 mm) mostrou que R_interno O deslocamento na flexão em três pontos foi maior do que na flexão em V.
• Um Bv maior leva a um R maior_internoCom a dobra em três pontos, larguras de ranhura maiores (Bv = 24 mm, 32 mm, 40 mm) resultaram em R_interno valores de aproximadamente 4,0 mm, 4,7 mm e 5,9 mm, respectivamente. Portanto, o material, o método de dobra e a largura da ranhura afetam o valor de R._interno, o que exige atenção cuidadosa durante a configuração.

Redução da espessura e raio de curvatura externo (R)_exterior) A diferença entre R_exterior e R_interno foi usado para calcular a espessura média perto da curva (t' = R_exterior - R_internoA taxa de redução (η) foi determinada como η = (t – t')/t.

Os dados indicam que ocorreu redução de espessura em todos os casos testados, com a maioria das taxas de redução situando-se entre 6% e 15%. A relação entre a espessura do material, o método de curvatura e a largura da ranhura no afinamento é complexa, embora o SPHC tenha apresentado uma taxa de redução menor, em torno de 4% a 6%.

Curvatura O instrumento de medição óptica calculou os valores de circularidade para R._interno e R_exterior:

• Quando Bv = 7-16 mm, os valores de circularidade foram mínimos, tipicamente ≤ 0,05 mm, indicando alta precisão.
• Em Bv = 24 mm, 32 mm e 40 mm (todos em flexão de três pontos), os valores de circularidade excederam 0,1 mm, sugerindo que larguras de ranhura maiores diminuem a circularidade da dobra.

Coeficiente de flexão (α) A tabela também compara os valores medidos e calculados para o coeficiente de flexão (usando a fórmula α = 1,36t + 0,43R)._internoAs diferenças foram pequenas, confirmando que a fórmula é aplicável a uma ampla gama de condições. O coeficiente de flexão depende principalmente da espessura do material (t) e do valor real de R._interno, com o tipo de material, a espessura da chapa e as ferramentas afetando o R_interno.

Para novos materiais ou espessuras variáveis, é essencial medir tanto a espessura real quanto o valor R._interno Para garantir resultados precisos.

Conclusão

A partir da análise, é possível extrair várias conclusões importantes:

1. Resultados dos testesOs resultados revelam os coeficientes de dobramento Rinner, Router e de flexão para espessuras de chapa comumente utilizadas de SPCC, SPHC, SUS304 e 804-GG quando processadas em prensas dobradeiras CNC como Beyeler, FASTI-50 e 3P250.
2. Influência do MaterialO coeficiente de Rinner é influenciado não apenas pela matriz de dobra, mas também, e de forma significativa, pelo tipo de material. Os testes indicam que o coeficiente de Rinner para o aço inoxidável SUS304 é ligeiramente maior do que para o aço inoxidável SPCC sob condições de dobra idênticas.
3. Considerações sobre o método de dobramentoQuando outros parâmetros de curvatura permanecem constantes, o coeficiente de Rinner é geralmente maior na curvatura de três pontos em comparação com a curvatura em V. Isso sugere que a escolha do método de curvatura deve ser levada em consideração na seleção do coeficiente de curvatura.
4. Fórmula do Coeficiente de Flexão UniversalA fórmula para o cálculo do coeficiente de flexão, α = 1,36t + 0,43Rinner, mostrou-se universalmente aplicável. Ao reunir os dados reais de espessura dos materiais de flexão mais comuns, juntamente com seus respectivos valores de Rinner obtidos a partir de moldes de flexão, é possível determinar um coeficiente de flexão mais preciso.