Retorno elástico e tolerância de dobra no dobramento em prensa
Toda dobra devolve parte de seu ângulo quando a carga é removida, e o blank deve ser desenvolvido para o comprimento que a dobra realmente ocupa. Esta página reúne as regras do eixo neutro por trás da tolerância de dobra, os fatores que determinam quanto uma dobra retorna elasticamente e os métodos de matriz que mantêm o ângulo.
| Caso | Premissa de trabalho |
|---|---|
| Raio interno abaixo de duas vezes a espessura do material | Assume-se que o eixo neutro fica a 1/3 da espessura do material a partir do raio interno da dobra. |
| Raio interno de duas vezes a espessura do material e acima | Assume-se que o eixo neutro fica a 1/2 da espessura do material a partir do raio interno. |
| Faixa relatada por muitos especialistas | O verdadeiro eixo neutro se desloca entre 0,2 e 0,5 vezes a espessura do material a partir do raio interno. |
- O metal é esticado acima do eixo neutro e comprimido abaixo dele, e a posição do eixo se desloca com o método de dobramento. Uma dobra feita por uma aba firmemente arrastada precisa de menos metal do que uma dobra a ar em uma prensa dobradeira, porque o arraste estica o metal.
- O comprimento exato de uma dobra é determinado por tentativa e erro, o que também explica por que estampagens de tolerância estreita são desenvolvidas na prensa e não no papel.
| Ângulo de dobra | Coeficiente | Como é usado |
|---|---|---|
| Dobras de 90 graus | 1.57 | O número de radianos em 90 graus, multiplicado pelo eixo neutro assumido. |
| Dobras em outros ângulos | 0,0175 por grau | Multiplique o número de graus de dobra por 0,0175, o número de radianos em um grau, e use o resultado no lugar de 1,57. |
O que rigidez significa aqui
A rigidez é função do módulo de elasticidade, e é por isso que o aço carbono comum, com um módulo alto em relação à sua resistência à tração, retorna elasticamente menos do que um material com módulo mais baixo em um nível de resistência comparável.
A quantidade de retorno elástico é difícil de prever. Para trabalhos de tolerância estreita, o valor para um material e método de conformação específicos é desenvolvido sob condições reais de produção, e se a compensação for omitida na matriz, ela é corrigida posteriormente pela oficina de reparos. O retorno elástico por trás de uma grande folga de aço de arraste pode chegar a vários graus ou mais.
| Fator | Por que aumenta o retorno elástico |
|---|---|
| Maior resistência do material | Mais tensão permanece travada na dobra. |
| Material mais fino | Menos seção para manter a dobra. |
| Módulo de elasticidade mais baixo | O material recupera mais da deformação quando a carga é removida. |
| Raio de matriz maior | Um arco mais longo armazena mais energia elástica. |
| Maior folga de aço de arraste | A dobra é trabalhada menos, então menos do retorno elástico é eliminado na ferramenta. |
| Menos irregularidade no contorno da peça | Uma aba com contorno ou superfície irregular mantém um leve retorno elástico. |
| Contorno de superfície mais plano | O mesmo efeito ao longo do comprimento da dobra. |
Dobramento excessivo
O método mais comum é o dobramento excessivo. O material é dobrado além do ângulo desejado e deixado retornar elasticamente até o alvo. O dobramento a ar, a operação mais simples das três, precisa da menor tonelagem para o trabalho que realiza e depende da repetibilidade exata do curso do martelo, então a quantidade de curso excessivo é definida experimentalmente.
O dobramento excessivo sozinho não mantém uma dobra em um material que varia, e é aí que entram os dois métodos abaixo.
Cunhagem
A cunhagem, também chamada de dobramento de fundo, leva toda a espessura do metal até o limite de escoamento na área da dobra. Produz dobras nítidas e precisas com menos sensibilidade às condições do material do que o dobramento a ar, e elimina as tensões residuais que causam o retorno elástico em primeiro lugar.
O preço é força e desgaste da matriz. A cunhagem pode precisar de cinco a dez vezes a tonelagem do dobramento a ar simples, a deflexão da máquina cresce com a tonelagem e a matriz se desgasta mais rápido. Onde uma dobra precisa ser precisa ao longo de todo o seu comprimento, o ajuste do martelo pode não ser suficiente e a mesa precisa ser calçada. O aço para ferramentas de uma matriz de cunhagem é uma lista própria, apresentada na página de seleção de matrizes de cunhagem.
Arraste de abas e o método melhorado
O método comum de conter o retorno elástico em uma aba arrastada é cunhar o topo da dobra com o aço da aba. Seu limite é a compensação que pode suportar, o que deixa um ângulo de dobra distorcido em alguns trabalhos. A cunhagem também deixa uma marca que pode enfraquecer a estampagem, e se a pressão for excessiva o metal no topo da dobra se extrusa para uma condição fraca e distorcida.
O método melhor alivia o raio no aço da aba para que ele nunca toque o topo do raio da dobra. Uma maneira é aliviar o aço da aba a cerca de 20 graus tangente ao raio. Outra é usiná-lo para um raio maior que o exterior da dobra. O aço da aba é então posicionado de modo que o ponto mais apertado fique 45 a 60 graus além do topo do raio, e o lado do aço de conformação é aliviado em 5 graus ou mais para que o material possa ser dobrado em excesso. O resultado é mais tolerante ao ajuste da prensa e à variação do material do que cunhar o topo da dobra.
| Causa | O que faz com a dobra |
|---|---|
| Mudanças no limite de escoamento do material | Um lote diferente dobra em um ângulo diferente no mesmo ajuste. |
| Variação na espessura do material | A espessura desloca o eixo neutro e a tonelagem em conjunto. |
| Variação da máquina por mudanças de temperatura | A prensa não é a mesma máquina no final de uma longa produção. |
| Deflexão da máquina | Mais visível em mesas longas de dobradeira, onde o meio da dobra cede mais que as extremidades. |
Compensação
Uma mudança em qualquer condição que afete o ângulo de dobra é normalmente respondida com um ajuste do curso do carneiro, e a deflexão da mesa da dobradeira é respondida com calços. Algumas dobradeiras possuem dispositivos automáticos de compensação de deflexão, como cilindros hidráulicos embutidos na mesa. Onde é necessária alta força devido a material mais espesso ou mais duro, um simples ajuste do carneiro pode não ser suficiente.
- O raio a ser conformado deve ser de pelo menos duas vezes a espessura do metal, para manter a concentração de tensões fora da peça.
- Os blocos de conformação são feitos mais largos que a peça, e sua altura segue uma proporção aproximada de 1 para 1,5.
- Uma matriz de conformação maciça exerce grande pressão lateral sobre o bloco da matriz fêmea. Uma opção é um bloco fêmea feito de duas peças de aço para ferramentas unidas por tirantes pré-tensionados, o que também protege a ferramenta se um blank duplo for alimentado. Um alívio sob o centro do bloco transfere grande parte da deformação de tração para a base mais robusta.
- Onde pressões de cunhagem são atingidas, operar a matriz em uma prensa hidráulica limita a pressão aplicada a ela.
- Um bom polimento nos blocos de conformação protege a superfície da estampagem, e o tabela de rugosidade superficial cobre os acabamentos pelos quais o trabalho é medido.
- O punção é feito de um bom grau de aço para ferramentas, tratado termicamente para tenacidade. A fonte indica S5 ou S7 como boas escolhas para trabalho severo, e a página do S7 cobre o grau em detalhe. A família de conformação e dobra como um todo está reunida em matrizes de conformação, estampagem profunda e dobra.
O flangeamento de furos é o mesmo problema a 90 graus
Um flange formado ao redor de um furo previamente puncionado a 90 graus é um flange esticado nesse ângulo, e o tamanho do furo puncionado é calculado com os mesmos princípios de uma dobra a 90 graus. Um flange esticado mais de 2,5 vezes a espessura do metal em altura pode romper. Rebarbar a borda do furo antes da operação de extrusão ajuda, e cunhar a borda do furo é uma boa maneira de reforçá-la, particularmente em trabalho com matriz progressiva.
Qual aço a ferramenta exige
Matrizes de dobra e conformação são escolhidas com a mesma base do restante das ferramentas de prensa, com desgaste de um lado e tenacidade do outro. A lista para esta classe de ferramenta está na página de seleção de matrizes de dobra e conformação, e a família mais ampla está reunida em aços para ferramentas de trabalho a frio.
Confirme antes de fornecer um orçamento.
Estes números são apenas para referência geral. O retorno elástico e a tolerância de dobra variam com o material, a ferramenta e a prensa, e a fonte recomenda tentativa e erro para trabalho de tolerância estreita. Confirme com seu próprio teste ou entre em contato com a Aobo Steel.
Páginas de referência relacionadas
Folga da matriz e força de corte · Folga e raios de estampagem profunda · Como selecionar aços para ferramentas · Tool steel supply
Fontes: Fundamentals of Tool Design, Sixth Edition (Society of Manufacturing Engineers, 2010), Capítulo 8, as seções de dobra, retorno elástico, dobra a ar, cunhagem, flangeamento por arraste, projeto de matriz de conformação e flangeamento de furos, com Figuras 8-15 a 8-23. Dados de referência apenas para comparação. Confirme a tolerância de dobra e a compensação do retorno elástico com sua ferramentaria antes da produção. A Aobo Steel fornece aço para ferramentas na condição recozida.