Alguma vez se debateu com problemas de retorno elástico na estampagem e quinagem de metais? Este artigo analisa técnicas práticas para minimizar estes problemas comuns, melhorando a precisão nos seus projectos de metalurgia. Saiba mais sobre o impacto das propriedades do material, da espessura e da forma no retorno elástico e descubra soluções eficazes, como a correção da dobragem, o tratamento térmico e a dobragem excessiva. Este guia é essencial para engenheiros e fabricantes que pretendem melhorar a precisão e a qualidade das suas peças estampadas. Mergulhe para explorar estas soluções e otimizar os seus processos.
O retorno elástico é um fenómeno crítico nos processos de conformação de metais, definido como a recuperação elástica parcial de uma peça deformada após a remoção da carga aplicada. Isto ocorre devido às propriedades elásticas inerentes aos metais, que fazem com que o material tente regressar à sua forma original.
Na estampagem de chapas metálicas, o retorno elástico manifesta-se como uma discrepância entre a geometria da peça final e a forma pretendida definida pela superfície de trabalho da matriz de estampagem. Este desvio resulta frequentemente em peças fora dos intervalos de tolerância especificados, comprometendo potencialmente a precisão da montagem e a qualidade global do produto final.
A ocorrência de retorno elástico tem origem na natureza dupla da deformação do metal durante os processos de conformação. Enquanto a deformação plástica é o principal objetivo na moldagem da peça, a deformação elástica acompanha-a inevitavelmente. Após a libertação da carga de conformação, a parte elástica da deformação inverte-se, dando origem ao retorno elástico.
A magnitude do retorno elástico é influenciada por vários factores, incluindo:
A resolução do problema do retorno elástico é um desafio de engenharia crucial nas indústrias de conformação de metais. O seu impacto na precisão geométrica pode levar a problemas significativos nos processos a jusante, tais como dificuldades de montagem, problemas funcionais e defeitos estéticos. Consequentemente, os engenheiros devem empregar várias estratégias para atenuar os efeitos do retorno elástico, incluindo:
Compreender e controlar o retorno elástico é essencial para obter peças moldadas em metal de alta precisão e garantir a qualidade e funcionalidade gerais dos produtos projectados.
Curva de variação de tensão após carga e descarga
O limite de elasticidade de chapa metálica varia entre chapas normais e chapas de elevada resistência.
Quanto maior for o limite de elasticidade da chapa metálica, maior é a probabilidade de rebentamento.
As peças de chapa espessa são normalmente fabricadas em aço-carbono laminado a quente ou em aço de alta resistência de baixa liga laminado a quente.
Em comparação com os materiais de chapa laminada a frio, os materiais de chapa laminada a quente têm uma má qualidade de superfície, grande tolerância de espessura, propriedades mecânicas instáveis e baixa taxa de alongamento.
Alterações de tensão antes e depois do retorno elástico
No processo de conformação, a espessura do material da chapa tem um impacto significativo no seu desempenho de flexão. À medida que a espessura da chapa aumenta, a ocorrência de ressalto diminui.
Isto deve-se ao facto de que, à medida que a espessura da chapa aumenta, a quantidade de deformação plástica envolvida também aumenta, levando a um aumento da deformação elástica de recuperação. Como resultado, a resiliência diminui.
Tensão tangencial da interface da chapa metálica
À medida que o nível de resistência das peças de chapa espessa continua a melhorar, o problema da precisão das dimensões causado pelo ressalto torna-se cada vez mais grave.
Tanto a conceção do molde como a subsequente colocação em funcionamento da tecnologia requerem o conhecimento da natureza e magnitude da resiliência da peça, a fim de implementar contramedidas e acções correctivas adequadas.
Para peças de chapa espessa, o rácio de raio de curvatura para a espessura da placa é tipicamente pequena, e a tensão e as suas alterações na direção da espessura da placa não podem ser ignoradas.
O retorno elástico de peças com formas diferentes varia muito. Peças com formas complexas requerem normalmente um processo de moldagem adicional para evitar o retorno elástico resultante de um processo de moldagem incompleto.
No entanto, certas formas especializadas, como as peças em forma de U, são mais propensas ao ressalto. Por conseguinte, a compensação do retorno elástico deve ser tida em conta durante o processo de conformação.
Quanto maior for o ângulo do centro de flexão, maior será o valor acumulado do retorno elástico, o que pode resultar num retorno elástico significativo.
O comprimento de deformação das peças estampadas aumenta à medida que o ângulo central de flexão aumenta.
O molde deve ser concebido com uma folga igual ao dobro da espessura do material na peça de trabalho correspondente, e o produto deve caber dentro desta folga.
Para facilitar um melhor fluxo de material, as peças do molde devem ser desenvolvidas após a conclusão do processamento do molde, especialmente no caso de moldes de dobragem. Quanto maior for a folga da peça de trabalho, maior será o retorno elástico.
Se o intervalo de tolerância de erro para a espessura da placa for maior, o ressalto também será maior, tornando difícil determinar com precisão a folga do molde.
O raio de curvatura relativo é proporcional ao valor do retorno elástico. Por conseguinte, quanto mais curvas forem as peças estampadas, menor será a probabilidade de se dobrarem.
O processo de conformação é um fator crucial na determinação do valor do retorno elástico.
Geralmente, a correção da flexão tem um melhor efeito de retorno elástico do que a flexão livre.
Se o mesmo resultado de maquinação for desejado para a produção de um lote de peças estampadas, o força de flexão necessária para corrigir a flexão é significativamente maior do que a necessária para a flexão livre.
Consequentemente, mesmo que seja utilizada a mesma força de flexão em ambos os métodos, o resultado final será diferente.
Quanto maior for a força de correção necessária para corrigir a flexão, menor será o retorno elástico das peças estampadas. Esta força de correção alonga as fibras interiores e exteriores na zona de deformação, resultando no efeito de formação desejado.
Quando a força de flexão é libertada, tanto as fibras interiores como as exteriores encurtam, mas a direção do retorno elástico das fibras interiores e exteriores é oposta, reduzindo, em certa medida, o retorno elástico das peças estampadas.
Em primeiro lugar, em termos de materiais, é aconselhável escolher materiais com baixo limite de elasticidade ou aumentar a espessura do material, sem deixar de cumprir os requisitos do produto.
Em segundo lugar, em termos de conceção de peças estampadas, a forma da peça também desempenha um papel significativo na determinação do seu retorno elástico. No caso de peças estampadas complexas com uma forma curva, é difícil eliminar o retorno elástico devido à tensão complexa em todas as direcções e a outros factores como a fricção.
Por conseguinte, a forma do produto pode ser concebida através da combinação de várias peças para resolver o problema do retorno elástico em peças estampadas complexas.
Também pode ser adicionada uma pérola anti-retorno, que é uma solução eficaz para defeitos de retorno elástico. A forma do produto pode ser alterada aumentando o número de pérolas anti-retorno, conforme necessário para o produto e o valor do retorno elástico.
Finalmente, o defeito de retorno elástico pode ser resolvido reduzindo o valor do ângulo R do peça de dobragem.
A utilização da força do suporte da peça bruta no processo de conformação é uma tecnologia crucial. Ao otimizar continuamente a força do suporte da peça em bruto, a direção do fluxo do material pode ser ajustada e a tensão interna a distribuição do material pode ser melhorada.
O aumento da força do suporte do molde faz com que as peças se estendam mais completamente, particularmente na posição da parede lateral e do ângulo R. Se estiverem completamente formadas, a diferença entre as tensões internas e externas diminuirá, levando a uma redução da resiliência.
A utilização de pérolas de tração é comum na tecnologia moderna. O posicionamento correto das pérolas de tração pode alterar eficazmente a direção do fluxo de material e distribuir uniformemente a resistência à alimentação na superfície de prensagem, melhorando assim a formabilidade do material.
A colocação de pérolas de tração em peças propensas a retorno elástico resultará numa conformação mais completa e numa distribuição de tensão mais uniforme, reduzindo o retorno elástico.
A correção das forças de flexão concentra a pressão de impacto na zona de deformação por flexão, fazendo com que o metal interior seja comprimido. Após o ajuste, as camadas interior e exterior são alongadas e a tendência de retorno elástico das duas áreas após a descarga pode compensar-se mutuamente, reduzindo o retorno elástico.
Recozimento antes da dobragem pode reduzir a dureza e a tensão de cedência, o que não só diminui o retorno elástico como também reduz a força de dobragem. Após a dobragem, efetuar um processo de endurecimento.
No processo de produção de dobragem, o ângulo de deformação e o raio da chapa metálica aumentarão devido à recuperação elástica. Para reduzir o retorno elástico, a deformação da chapa pode ser efectuada de modo a exceder o grau de deformação teórico.
Utilizar a dobragem por calor, seleccionando a temperatura adequada para que o material tenha tempo suficiente para amolecer, o que diminuirá a quantidade de retorno elástico.
O método consiste em aplicar uma tensão tangencial durante a dobragem da chapa metálica, alterando o estado de tensão e a distribuição no interior da chapa metálica, fazendo com que toda a secção sofra uma deformação plástica por tração. Após a descarga, o retorno elástico interno e externo compensam-se mutuamente, reduzindo o retorno elástico.
A técnica de compressão local consiste em aumentar o comprimento da placa exterior diminuindo a sua espessura, de modo a que o retorno elástico das camadas interior e exterior se compensem mutuamente.
A flexão é dividida em várias vezes para eliminar o retorno elástico.
Comprimir a partir do interior da peça de dobragem para eliminar o retorno elástico. Quando a placa é em forma de U, o efeito é melhor porque ambos os lados são simétricos.
O método de conformação parcial de uma peça através da dobragem e, em seguida, da conformação por estiramento reduz o retorno elástico. Este método é eficaz para produtos com uma forma bidimensional simples.
Durante o processo de estiramento, uma forma de casco convexo local é adicionada primeiro à superfície da ferramenta e depois eliminada num processo posterior para alterar a tensão residual equilíbrio do material, eliminando assim o retorno elástico.
Ao maquinar a superfície da ferramenta, tentar fazer com que o material da chapa apresente um retorno elástico negativo. Após o retorno da matriz superior, as peças atingirão a forma desejada através do retorno elástico.
Os erros de forma e de tamanho causados pelo retorno elástico podem ser corrigidos através da utilização de impulsos electromagnéticos que afectam a superfície do material.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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