O que é a dobragem por prensa dobradeira?

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Data de publicação: 11 de abril de 2024

I. Introdução

A dobragem por prensa dobradeira é um dos procedimentos importantes na indústria de processamento de chapa metálica. Envolve a conformação da chapa metálica no perfil desejado, aplicando força à peça de trabalho.

Este processo é geralmente realizado utilizando um travão de prensa - uma ferramenta de processamento mecânico que é utilizada principalmente para dobrar e moldar chapas.

A dobragem é um processo comum utilizado para o fabrico de peças e peças de trabalho em vários campos industriais. Pode tratar de peças pequenas bem como de peças de grandes dimensões.

Devido às diferentes espessuras, dureza das chapas metálicas, e diferentes formas dos perfis previstos. Por conseguinte, precisamos de travões de prensa com tonelagem diferente e pressão para dobrar chapas metálicas.

Dobra estica e comprime chapas de metal. A força externa apenas muda a forma da chapa metálica.

O comprimento da parte exterior da chapa metálica será alongado, enquanto a parte interior será comprimida, e o comprimento será encurtado. No entanto, o comprimento do eixo neutro mantém-se inalterado.

A ductilidade da chapa permite que a sua forma mude enquanto outros parâmetros, tais como volume e espessura, se mantêm constantes.

Nalguns casos, a dobragem pode alterar as características externas da chapa metálica. Além disso, a flexão pode alterar o momento de inércia das peças de trabalho.

A tonelagem dos travões de prensa é determinada pela fonte de condução, que pode ser mecânica, hidráulica, pneumática, ou servo-prensa.

Além disso, também é necessário combinar punções (moldes superiores) e moldes (moldes inferiores) com diferentes alturas, formas, e tamanhos de abertura em V.

Geralmente, as matrizes de quinagem são feitas de ferro fundido cinzento ou de aço com baixo teor de carbono. No entanto, os materiais dos punções e das matrizes variam entre a madeira dura e o metal duro, consoante a peça a trabalhar.

A chapa é colocada corretamente na matriz inferior e o punção é baixado na matriz através da força do cilindro. O processo de quinagem consiste em repetir várias vezes o curso de quinagem para obter os perfis pretendidos.

A placa metálica irá rebater ligeiramente após a dobragem. Para garantir que o raio de curvatura pré-determinado e o ângulo de curvatura permanecem inalterados, o raio de curvatura deve ser definido para um valor superior ao raio de curvatura pré-determinado durante o funcionamento.

Como resultado, o ângulo final de flexão tornar-se-á menor.

II. O que é a quinagem com prensa dobradeira

Definição e explicação

A dobragem por prensa dobradeira é uma tecnologia de fabrico que utiliza uma prensa dobradeira para dobrar chapas metálicas em diversas formas. A prensa dobradeira exerce pressão sobre as chapas metálicas, forçando-as a corresponder à forma da matriz e a formar a dobra num ângulo pré-determinado.

O processo de quinagem consiste em colocar a peça de chapa metálica entre a ferramenta superior (punção) e a ferramenta inferior (matriz). O punção faz descer a peça de trabalho para a matriz, forçando o metal a dobrar-se e a assumir a forma definida pelas ferramentas de punção e matriz.

Componentes básicos de uma prensa dobradeira

A prensa dobradeira é composta por três partes principais:

MolduraO quadro de suporte: suporta toda a estrutura da máquina, sendo normalmente um quadro em forma de C soldado.

Aríete ou ferramenta superiorViga superior móvel que segura a ferramenta de punção. Aplica a força de flexão.

Ferramenta de cama ou de fundoMesa inferior fixa que suporta a ferramenta. A peça de trabalho assenta sobre a matriz.

Outras partes essenciais incluem os sistemas hidráulicos ou eléctricos que accionam o êmbolo, o calibre traseiro para posicionar a peça de trabalho e o sistema de controlo (CNC ou manual).

Visão geral do processo de dobragem

O processo clássico de dobragem por prensa dobradeira inclui os seguintes procedimentos:

Em primeiro lugar, a folha de metal plana é posicionada na matriz inferior. De seguida, a ferramenta fixa a peça de trabalho entre o punção superior e a matriz inferior. Depois disso, o punção desce e pressiona a chapa metálica para dentro da matriz, fazendo-a dobrar.

O ângulo de dobragem é determinado pela profundidade de penetração do punção superior. Em seguida, o punção retrai-se e liberta a peça de trabalho dobrada. A peça dobrada é deslocada e os procedimentos são repetidos para a peça seguinte.

III. Tipos de quinagem com prensa dobradeira

Os diferentes tipos de métodos de dobragem de chapas metálicas baseiam-se na relação entre a posição final da ferramenta e a espessura do material. Estes métodos também diferem no método de deformação plástica da chapa.

Embora as técnicas de quinagem sejam diferentes, as ferramentas e as configurações são basicamente as mesmas. O material, o tamanho e a espessura das chapas metálicas também determinam os métodos de quinagem.

A dimensão de flexão, raio de curvatura, ângulo de flexão, curvatura e posição de flexão na peça de trabalho são também essenciais para os métodos de flexão.

A dobragem em V é um dos tipos mais comuns de métodos de dobragem de chapas metálicas. Requer um punção e uma matriz em forma de V.

Durante o processo de dobragem, a placa metálica é colocada no molde em V, e o punção pressiona a placa metálica para o molde em V sob a acção da pressão.

O ângulo de flexão da placa de metal é determinado pelo ponto de pressão do punção. Os ângulos e formas das matrizes incluem ângulo agudo, ângulo obtuso, ângulo reto, etc. A dobragem em V pode ser subdividida em dobragem por ar, por fundo e por cunhagem.

Dobragem por Ar

A dobragem por ar também é designada por dobragem parcial, porque a peça de trabalho não está em contacto total com a matriz. Na dobragem por ar, a chapa metálica só está ligada ao ombro da matriz e à ponta do punção.

O punção é pressionado sobre a placa e passa através da parte superior da matriz para a abertura em forma de V, mas não entra em contacto com a superfície da abertura em forma de V.

Por conseguinte, a distância entre o punção e a parede lateral da matriz deve ser superior à espessura da chapa metálica. A curvatura a ar é o método de curvatura com menor contacto com a chapa metálica.

O equipamento só precisa de entrar em contacto com a chapa metálica em três pontos, nomeadamente, o punção, a ponta do punção e o ombro da matriz. Por conseguinte, a relação entre o ângulo de flexão e o ângulo da ferramenta não é muito significativa.

A profundidade da pressão do punção na abertura em forma de V é o fator importante que afecta o ângulo de curvatura. Quanto maior for a profundidade de pressão do punção, mais acentuado será o ângulo de flexão.

O molde inferior e o punção utilizados na dobragem por ar não precisam de ter o mesmo raio, pois o raio de dobragem é determinado pela elasticidade da chapa metálica.

Vantagens

Uma vez que a ponta do punção não precisa de ser empurrada para além da superfície do metal, requer menos força de flexão ou tonelagem. Além disso, não necessita de demasiadas ferramentas e a operação é simples e flexível.

O contacto mínimo entre a chapa e a ferramenta resulta em menos marcas na superfície. É capaz de dobrar uma gama de tipos e espessuras de materiais.

Desvantagens

Isto resultará num certo grau de retorno elástico após a flexão. A dobragem excessiva é frequentemente necessária para compensar o retorno elástico.

Por conseguinte, o ângulo de curvatura real deve ser mais acentuado do que o ângulo de curvatura predefinido durante a curvatura para obter o ângulo de curvatura final.

Além disso, na dobragem a ar, como a placa de metal e a matriz não estão em contacto total, é difícil garantir a precisão da dobragem. Além disso, é um desafio manter uma profundidade de curso altamente precisa.

Não é adequado para peças que requerem tolerâncias angulares muito apertadas. Inconsistências na espessura e propriedades do material podem levar a variações de ângulo.

Bottoming

A dobragem de fundo é também conhecida como prensagem de fundo, dobragem de fundo ou golpeamento de fundo. Tal como a dobragem por ar, a dobragem por baixo também requer um punção e uma matriz. A geometria do punção e da matriz é adaptada ao ângulo de curvatura final pretendido, normalmente 90°.

Na dobragem do fundo, o punção pressiona a placa metálica até ao fundo do molde, pelo que o ângulo do molde determina o ângulo final de dobragem da placa metálica.

A libertação do punção fará com que a chapa de metal salte para trás e entre em contacto com a matriz. Uma dobragem excessiva ajuda a reduzir o efeito de retorno. A utilização de mais força também reduzirá o efeito de retorno da mola e proporcionará uma melhor precisão.

A diferença entre a flexão por ar e a flexão por baixo está no raio. O raio do coto determina o raio interior da chapa de flexão.

A largura da abertura em "V" é normalmente 6 a 18 vezes a espessura da chapa.

Vantagens

Na dobragem por baixo, uma vez que o ângulo da matriz é fixo, a precisão da dobragem é maior e o retorno elástico é menor. O seu ângulo de curvatura é mais preciso e consistente do que o da curvatura a ar, normalmente dentro de ±0,5°.

Pode atingir um raio de curvatura menor do que a curvatura a ar, e a sua linha de curvatura e cantos são agudos e delineados.

Desvantagens

O custo da matriz é elevado devido às matrizes retificadas de precisão necessárias para cada ângulo de flexão e material. As elevadas forças de contacto entre o punção, o material e a matriz aumentam a abrasividade da ferramenta.

Moeda

A cunhagem é também um método de dobragem muito utilizado. A palavra "cunhagem" provém do fabrico de moedas. Nos Estados Unidos, para imprimir o perfil de Lincoln numa moeda, é utilizada uma máquina de grande tonelagem para comprimir a moeda de modo a obter a mesma imagem que a do molde.

Na cunhagem, o punção e a placa metálica encontram-se na parte inferior da matriz. A força produzida pelo punção é 5 a 8 vezes superior à da dobragem a ar. Desta forma, a chapa metálica dificilmente voltará a saltar.

Vantagens

O material é totalmente adaptado à forma da matriz e tem uma elevada precisão e boa repetibilidade.

A mola de retorno é a mais pequena porque ultrapassa o limite elástico do material. Não é necessário dobrar demasiado. A precisão de dobragem da cunhagem é extremamente elevada e o raio de dobragem é pequeno.

Desvantagens

O seu custo de fabrico é também muito elevado. Não é adequado para lotes de pequenas dimensões ou ângulos de curvatura variáveis. Neste processo de dobragem, a fricção danifica facilmente a prensa dobradeira e as ferramentas.

Além disso, é necessário equipar mais ferramentas. Basicamente, cada espessura de chapa necessita de punções e matrizes diferentes. Considere também o ângulo, o raio e a abertura da matriz.

Comparação entre os três tipos de flexão acima referidos

CaracterísticaMoedaDobragem do fundoDobragem por Ar
PrincípioUtiliza uma tonelagem elevada para comprimir a chapa metálica entre o punção e o molde de precisão, assegurando que o material se adapta totalmente à forma da ferramenta.O punção força a chapa metálica a entrar completamente no fundo da matriz em forma de V, correspondendo ao ângulo de dobragem final necessário.Um processo comum de formação de chapas metálicas efectuado numa prensa de punção, em que a chapa metálica é colocada numa matriz em forma de V e o punção pressiona o material para dentro da matriz sem tocar no fundo.
Pressão necessáriaMuito elevado, 5 a 30 vezes superior ao da flexão de arElevado, normalmente 3-5 vezes superior ao da flexão de arRelativamente baixo
Precisão do ânguloUtiliza uma tonelagem elevada para comprimir a chapa metálica entre o punção e a matriz, que se ajustam com precisão, assegurando que o material se adapta totalmente à forma da ferramenta.Elevado, normalmente com uma tolerância de ± 0,5 °Inferior, normalmente cerca de ± 0,5 °, exigindo uma compensação da sobreflexão para o retorno elástico
Montante do encostoMínimo, excedendo o limite elástico do materialQuando é necessária uma elevada precisão angular e a saída é grandeMaior, normalmente requerendo uma super flexão
Requisitos da matrizMoldes especiais que requerem maquinagem de precisãoGrande versatilidade: a mesma matriz pode ser utilizada para diferentes ângulosO mais elevado, o material adapta-se completamente ao molde
Eficiência da produçãoBaixa, exigindo um tempo de retenção mais longo para a pressãoEm baixo, o punção tem de ser pressionado até ao fundo da matrizTempo de ciclo elevado e curto
Qualidade da superfícieExistem indentações e afinamentos evidentes no ponto de flexãoExistem determinadas marcas de contacto da matriz no ponto de dobragemTraços mínimos de superfície
Ocasiões aplicáveisQuando existe uma elevada exigência de precisão angular e uma grande produção- Requisitos de elevada tonelagem
- Aumento do risco de desgaste e quebra de ferramentas
- Tempo de ciclo mais lento do que a dobragem de ar
- Custos de ferramentas mais elevados
- Limitações das geometrias e dos ângulos de flexão
- Desbaste do metal e marcação da superfície nas linhas de dobragem
- Não é rentável para pequenos lotes ou ângulos de curvatura variáveis
Baixa exigência de precisão angular, produção de pequenos lotes e materiais e ângulos variáveis
VantagemQuando é necessária uma elevada precisão angular e a saída é grande- Ângulos de curvatura mais precisos e consistentes do que a curvatura a ar.
- Mínimo retorno elástico.
- Linhas de curvatura e cantos nítidos e bem definidos.
- Adequado para dobrar materiais de alta resistência.
- Capaz de obter raios de curvatura interiores mais pequenos do que a curvatura a ar.
- Elevada flexibilidade
- Requer menos pressão em comparação com a dobragem inferior ou a estampagem
- Menos contacto entre a chapa metálica e a ferramenta, resultando em menos marcas na superfície
- Tempo de ciclo mais rápido em comparação com a dobragem por baixo
- Capaz de dobrar vários tipos e espessuras de materiais
Deficiências- Maior força de flexão e tonelagem do que a flexão por ar
- Tempos de ciclo mais lentos devido à necessidade de um fundo completo do punção
- Aumento dos custos das ferramentas
- Desgaste da ferramenta devido a forças de contacto mais elevadas
- Maior risco de danos na ferramenta ou sobrecarga
- Marcas ou riscos na superfície metálica onde a ferramenta toca
- Formabilidade limitada em comparação com a dobragem a ar
- Maior força de flexão e tonelagem do que a flexão por ar
- Tempos de ciclo mais lentos devido à necessidade de um fundo completo do punção
- Aumento dos custos das ferramentas
- Desgaste da ferramenta devido a forças de contacto mais elevadas
- Maior risco de danos na ferramenta ou sobrecarga
- Marcas ou riscos na superfície metálica onde a ferramenta toca
- Formabilidade limitada em comparação com a dobragem por ar
- A precisão angular é menor na direção da curva inferior.
- Não é adequado para componentes que exijam tolerâncias angulares muito apertadas.
- As inconsistências na espessura e nas propriedades do material podem levar a variações angulares.
- As prensas de punção mais antigas e menos rígidas podem ter dificuldade em obter ângulos consistentes.

IV. O que é necessário ter em conta ao dobrar um metal utilizando uma prensa dobradeira?

Tipos de Materiais de Dobragem

Antes de dobrar a chapa, devemos primeiro certificar-nos de quais são os materiais bons para dobrar.

Alguns materiais metálicos têm boa ductilidade e estes tipos de metais são mais adequados para a dobragem, enquanto alguns metais são menos maleáveis ou frágeis e são fáceis de danificar ou partir durante a dobragem.

Aço

- O aço laminado a frio é amplamente utilizado, especialmente nos calibres 16 a 10.

- Graus específicos como A36, A1011, A1008 são escolhas populares. O A36 é utilizado para placas de 1/4" e mais espessas, enquanto o A1008 é utilizado para chapas até 3/16" de espessura.

- Os aços inoxidáveis como o 304 (utilização geral), 316 (ambientes cáusticos) e 430 (aplicações magnéticas) são frequentemente dobrados.

Alumínio

- As ligas de alumínio 5052 e 3003 são utilizadas indistintamente e são fáceis de moldar e soldar. O 5052 proporciona uma melhor força e resistência à corrosão.

- O alumínio 5083, a liga não tratável termicamente mais forte, é utilizado em aplicações marítimas que requerem soldabilidade, conformabilidade e resistência à corrosão.

- O alumínio 6061 é utilizado para placas de 3/16" e mais espessas, formas extrudidas e peças maquinadas. Pode ser tratado termicamente para obter resistência, mas é mais frágil.

Dobrar Springback

No processo de dobragem, a superfície interior da chapa metálica será comprimida e a superfície exterior será esticada.

Uma vez que a placa metálica tem uma boa capacidade de dobragem, a superfície comprimida produzirá um certo retorno de mola após a carga ser aliviada.

A quantidade de retorno elástico é determinada pelas propriedades dos materiais, como o limite de elasticidade, o módulo de elasticidade e a ductilidade. O metal mais duro e de alta intensidade apresentará um maior retorno elástico.

Para compensar o retorno elástico, o metal precisa de ser dobrado até um certo ponto para que volte ao ângulo final necessário.

O raio de curvatura afecta o retorno elástico da placa. Quanto maior for o raio de curvatura, maior será o retorno elástico.

A utilização de um punção afiado pode reduzir o retorno da mola. Porque o punção afiado tem um raio interior pequeno.

Subsídio de Curvatura

O subsídio de dobragem é um factor crítico a considerar ao calcular o comprimento do material necessário para uma operação de dobragem.

Refere-se ao comprimento do eixo neutro entre as duas linhas de dobra, e pode variar em função da espessura, material e ângulo de dobra da peça de trabalho.

Para calcular a tolerância à flexão, é necessário ter em conta a resistência à tracção, alongamento e espessura do material, bem como o raio e ângulo de curvatura.

Uma vez determinada a tolerância à flexão, adiciona-se ao comprimento total plano do material para obter o comprimento de material necessário para a peça de trabalho desejada.

É essencial assegurar que a tolerância à flexão seja exacta, porque mesmo um ligeiro erro de cálculo pode conduzir a erros nas dimensões e forma da peça final.

Ao ter em conta o subsídio de flexão, pode obter resultados mais precisos e consistentes nas suas operações de flexão.

V. Conclusão

Através da minha passagem, pode ver que a dobragem por prensa dobradeira é um método comum de formação e processamento de chapas metálicas.

Utiliza o punção para comprimir a pressão sobre a chapa metálica, provocando a sua deformação plástica para dobrar. A dobragem por ar, o bottoming e a cunhagem são os métodos de dobragem comuns e eficazes.

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