Soldagem por Estampagem
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Os princípios básicos da estamparia de metal
A estampagem de metal é um processo de fabricação usado para converter chapas metálicas planas em formatos específicos. É um processo complexo que pode incluir uma série de técnicas de conformação de metal – estampagem, puncionamento, dobra e perfuração, para citar algumas.
Existem milhares de empresas em todo o mundo que oferecem serviços de estampagem de metal para fornecer componentes para indústrias automotivas, aeroespaciais, médicas e outros mercados. À medida que os mercados globais evoluem, há uma necessidade crescente de grandes quantidades de peças complexas produzidas rapidamente.
O guia a seguir ilustra as melhores práticas e fórmulas comumente empregadas no processo de design de estampagem de metal e inclui dicas para incorporar considerações de redução de custos nas peças.
Noções básicas de estampagem
A estampagem - também chamada de prensagem - envolve a colocação de chapas planas, em bobina ou em branco, em uma prensa de estampagem. Na prensa, uma ferramenta e uma superfície de matriz moldam o metal no formato desejado. Puncionamento, estampagem, dobra, cunhagem, relevo e flangeamento são técnicas de estampagem usadas para moldar o metal.
Antes que o material possa ser formado, os profissionais de estamparia devem projetar as ferramentas por meio da tecnologia de engenharia CAD/CAM. Esses projetos devem ser tão precisos quanto possível para garantir que cada punção e dobra mantenham a folga adequada e, portanto, a qualidade ideal da peça. Um modelo 3D de uma única ferramenta pode conter centenas de peças, portanto o processo de design costuma ser bastante complexo e demorado.
Uma vez estabelecido o design da ferramenta, um fabricante pode usar uma variedade de serviços de usinagem, retificação, eletroerosão a fio e outros serviços de fabricação para completar sua produção.
Tipos de estamparia de metal
Existem três tipos principais de técnicas de estampagem de metal: progressiva, quatro lâminas e estampagem profunda.
Estampagem Progressiva
A estampagem progressiva apresenta diversas estações, cada uma com uma função exclusiva.
Primeiro, a tira de metal é alimentada através de uma prensa de estampagem progressiva. A tira desenrola-se continuamente de uma bobina até a prensa, onde cada estação da ferramenta executa um corte, punção ou dobra diferente. As ações de cada estação sucessiva somam-se ao trabalho das estações anteriores, resultando em uma peça concluída.
Um fabricante pode ter que trocar repetidamente a ferramenta em uma única prensa ou ocupar várias prensas, cada uma executando uma ação necessária para uma peça concluída. Mesmo usando múltiplas prensas, muitas vezes eram necessários serviços de usinagem secundários para realmente completar uma peça. Por esse motivo, a estampagem progressiva é a solução ideal para que peças metálicas com geometria complexa atendam:
Retorno mais rápido
Menor custo de mão de obra
Comprimento de execução mais curto
Maior repetibilidade
Estampagem Fourslide
Fourslide, ou multi-slide, envolve alinhamento horizontal e quatro slides diferentes; em outras palavras, quatro ferramentas são usadas simultaneamente para moldar a peça. Este processo permite cortes e dobras complexas para desenvolver até as peças mais complexas.
A estampagem de metal Fourslide pode oferecer várias vantagens em relação à estampagem de prensa tradicional, o que a torna a escolha ideal para muitas aplicações. Algumas dessas vantagens incluem:
*Versatilidade para peças mais complexas
*Mais flexibilidade para alterações de design
Como o próprio nome indica, um fourslide possui quatro slides – o que significa que até quatro ferramentas diferentes, uma por slide, podem ser usadas para obter múltiplas dobras simultaneamente. À medida que o material alimenta uma quatro corrediças, ele é dobrado em rápida sucessão por cada eixo equipado com uma ferramenta.
Estampagem Profunda
A estampagem profunda envolve puxar uma folha de metal em bruto para dentro da matriz por meio de um punção, formando-a. O método é denominado “estampagem profunda” quando a profundidade da peça trefilada excede seu diâmetro. Esse tipo de conformação é ideal para a criação de componentes que necessitam de diversas séries de diâmetros e é uma alternativa econômica aos processos de torneamento, que normalmente exigem o uso de mais matéria-prima. As aplicações e produtos comuns feitos de estampagem profunda incluem:
*Componentes automotivos
*Peças de aeronaves
*Relés eletrônicos
*Utensílios e panelas
Estampagem de curta tiragem
A estampagem de metal em pequenas tiragens requer despesas iniciais mínimas com ferramentas e pode ser uma solução ideal para protótipos ou pequenos projetos. Depois que a peça bruta é criada, os fabricantes usam uma combinação de componentes de ferramentas personalizadas e insertos de matriz para dobrar, puncionar ou furar a peça. As operações de conformação personalizadas e tiragens menores podem resultar em uma cobrança por peça mais alta, mas a ausência de custos com ferramentas pode tornar as tiragens curtas mais econômicas para muitos projetos, especialmente aqueles que exigem entrega rápida.
Ferramentas de fabricação para estamparia
Existem várias etapas na produção de estampagem de metal. A primeira etapa é projetar e fabricar a ferramenta real usada para criar o produto.
Vamos dar uma olhada em como essa ferramenta inicial é criada: Layout e design da tira de estoque: um designer usa para projetar a tira e determinar dimensões, tolerâncias, direção de alimentação, minimização de refugo e muito mais.
Usinagem de aço ferramenta e conjunto de matrizes: CNC garante um maior nível de precisão e repetibilidade até mesmo para as matrizes mais complexas. Equipamentos como fresadoras CNC de 5 eixos e máquinas de eletroerosão a fio podem cortar aços-ferramenta endurecidos com tolerâncias extremamente restritas.
Processamento Secundário: O tratamento térmico é aplicado às peças metálicas para aumentar sua resistência e torná-las mais duráveis para sua aplicação. A retificação é usada para acabamento de peças que exigem alta qualidade superficial e precisão dimensional.
EDM de fio: A usinagem de descarga elétrica de fio molda materiais metálicos com um fio de latão carregado eletricamente. Wire EDM pode cortar as formas mais complexas, incluindo pequenos ângulos e contornos.
Processos de design de estampagem de metal
A estampagem de metal é um processo complexo que pode incluir vários processos de formação de metal – corte, puncionamento, dobra e perfuração e muito mais. Blanking: Este processo consiste em cortar o contorno ou formato áspero do produto. Esta etapa visa minimizar e evitar rebarbas, o que pode aumentar o custo da sua peça e prolongar o prazo de entrega. A etapa é onde você determina o diâmetro do furo, a geometria/conicidade, o espaçamento entre a borda e o furo e insere o primeiro furo.
Dobra: Ao projetar as dobras em sua peça de metal estampada, é importante permitir material suficiente – certifique-se de projetar sua peça e sua peça bruta de forma que haja material suficiente para realizar a dobra. Alguns fatores importantes a serem lembrados:
*Se uma dobra for feita muito perto do furo, ela pode ficar deformada.
*Os entalhes e abas, assim como as ranhuras, devem ser projetados com larguras de pelo menos 1,5x a espessura do material. Se forem menores, podem ser difíceis de criar devido à força exercida nos punções, fazendo com que quebrem.
*Cada canto do seu desenho em branco deve ter um raio que seja pelo menos metade da espessura do material.
*Para minimizar ocorrências e gravidade de rebarbas, evite cantos afiados e recortes complexos quando possível. Quando tais fatores não puderem ser evitados, certifique-se de anotar a direção das rebarbas em seu projeto para que possam ser levadas em consideração durante a estampagem.