Desvendar o efeito da folga e da velocidade na qualidade das peças estampadas

1. Matriz de perfuração

Como se pode ver na Figura 1, o molde utilizado na experiência de perfuração tem um curso superior de 45 mm.

Quando o processo de perfuração estiver concluído, a distância entre a parte inferior do molde superior e a superfície superior do molde inferior é de 0,3 mm, conforme ilustrado na Figura 2.

Esta disposição é feita para evitar que a lâmina penetre demasiado profundamente no molde inferior, evitando assim o desgaste excessivo do molde superior.

O material utilizado nesta experiência é uma liga de cobre (ver Figura 3), com uma espessura de 0,23 mm.

2. Condições experimentais

Esta experiência utilizou quatro folgas de punção diferentes de 0mm, 0,01mm, 0,02mm e 0,03mm, a duas velocidades de punção de 30mm/s e 80mm/s, perfazendo um total de oito parâmetros experimentais.

A experiência foi realizada num máquina de prensagem especificamente concebido para a perfuração e utilizou um microscópio digital Keyence para observar a forma da peça de trabalho após a perfuração.

3. Resultados experimentais e discussão

A Figura 4 compara as rebarbas nas peças perfuradas quando a velocidade de perfuração é de 30mm/s, e as folgas de perfuração são de 0mm e 0,03mm.

A Figura 4 mostra claramente que, para uma folga de 0 mm, a superfície da peça perfurada é muito lisa, sem rebarbas, ao passo que, com uma folga de 0,03 mm, permanecem rebarbas na fratura, medindo aproximadamente 75 μm de largura.

Isto pode ser devido ao arredondamento do bordo da lâmina do molde devido ao desgaste quando a folga é demasiado grande, reduzindo assim a concentração de tensões no bordo da lâmina e fazendo com que a fenda apareça mais longe do bordo da lâmina.

À medida que a velocidade de perfuração aumenta para 80 mm/s, os efeitos de diferentes folgas de perfuração nas peças perfuradas são visivelmente diferentes.

Para uma folga de 0mm, a secção transversal da peça perfurada permanece sem rebarbas, mas a aresta da peça de trabalho é muito mais completa do que quando a velocidade é de 30mm/s (ver Figura 5a), quase sem perda de material devido ao cisalhamento. Por conseguinte, a qualidade da superfície é melhor do que quando a velocidade é de 30 mm/s.

Em contraste, com uma folga de 0,03mm, as rebarbas na peça perfurada são visivelmente maiores e mais largas do que quando a velocidade é de 30mm/s, como mostra a Figura 5b. Tal como no caso de uma folga de 0 mm, a aresta da peça produzida com uma folga de 0,03 mm também é bastante completa.

As figuras 6 e 7 apresentam as imagens da secção transversal de peças perfuradas formadas sob duas velocidades de perfuração diferentes e várias folgas de perfuração, ampliadas 500 vezes.

A Figura 6 ilustra que, quando a folga de perfuração é de 0 mm, as zonas brilhantes e fracturadas da peça perfurada são muito visíveis.

Além disso, a zona brilhante é mais larga, enquanto a zona fracturada é mais plana. Isto sugere que, quando a velocidade de perfuração é de 30 mm/s e a folga de perfuração é de 0 mm, o material perfurado sofre um processo completo de deformação plástica por corte e fratura.

No caso de uma folga de 0,03 mm, não aparecem zonas brilhantes e fracturadas distintas, mas observam-se cantos colapsados e um processo de fluxo plástico gradual.

Isto revela que um aumento da folga é desfavorável para a fratura rápida do material. Uma folga de perfuração demasiado grande enfraquece a deformação por corte do material e aumenta o fluxo de plástico, afectando assim significativamente a precisão da secção transversal da peça perfurada.

Por outro lado, quando a velocidade de perfuração aumenta, como se pode ver na Figura 7a, a zona brilhante diminui e a zona fracturada aumenta com uma folga de 0 mm. Isto indica que um aumento da velocidade de perfuração acelera a deformação por corte e o processo de fratura do material perfurado.

A Figura 7b também demonstra que, mesmo com um aumento da folga em condições de puncionamento a alta velocidade, a deformação por cisalhamento e o processo de fratura da peça puncionada permanecem claros e completos. Isto mostra que um aumento da velocidade de puncionamento é benéfico para garantir a qualidade e a precisão da secção transversal da peça puncionada.

4. Conclusão

O impacto da folga de perfuração e da velocidade de perfuração na qualidade da secção transversal da peça perfurada é evidente.

Para peças perfuradas em liga de cobre mais finas, a escolha de uma folga menor tem um impacto direto na supressão da formação de rebarbas: folgas menores levam a uma rápida deformação por cisalhamento e processos de fratura, resultando em superfícies lisas e num resultado sem rebarbas.

Além disso, um aumento da velocidade de perfuração pode acelerar a deformação elástica e plástica do material, controlando o fluxo plástico e melhorando a qualidade da superfície.