Dobrar chapa de aço inoxidável: Estratégias para vencer o retorno elástico

I. Pontos-chave da dobragem de chapas de aço inoxidável

Devido à sua elevada resistência ao escoamento, dureza e efeito proeminente de trabalho a frio, a dobragem de chapa de aço inoxidável tem as seguintes características:

• Devido à sua menor condutividade térmica em comparação com o aço normal de baixo teor de carbono, tem uma taxa de alongamento inferior e requer uma força de deformação maior.
• As chapas de aço inoxidável têm uma tendência mais forte para rebater quando dobradas, em comparação com o aço-carbono.
• A percentagem de alongamento do aço inoxidável chapa de aço é inferior ao do aço-carbono, conduzindo a um maior ângulo de flexão da peça (R) ou à possibilidade de fissuras.
• Dado o elevado dureza do aço inoxidável que apresenta um endurecimento significativo no trabalho a frio, deve ser escolhida uma matriz de punção feita de aço ferramenta, com uma dureza superior a 60 HRC após tratamento térmico. O rugosidade da superfície das ferramentas de dobragem será superior ao das ferramentas de dobragem em aço-carbono.

De acordo com as características acima referidas, de um modo geral:

Para o mesmo tamanho de unidade, quanto mais espessa for a placa, mais força de flexão é necessário. A força de flexão aumenta à medida que a espessura da placa aumenta.

Com o mesmo tamanho de unidade, quanto maior for a resistência à tração, menor será a taxa de alongamento, maior será a força de flexão necessária e maior deverá ser o ângulo de flexão.

Ao projetar a espessura da placa em relação à raio de curvaturaDe acordo com a experiência, o tamanho desdobrado da peça de trabalho com uma dobra deve ser calculado adicionando os dois lados do ângulo reto e depois subtraindo duas espessuras. Isto satisfaz plenamente o requisito de precisão do projeto. A utilização de uma fórmula empírica para calcular a quantidade pode simplificar o processo de cálculo e melhorar significativamente a eficiência da produção.

Quanto maior for o limite de elasticidade do material, maior será a mola de retorno. Por conseguinte, o ângulo da matriz de punção para a peça dobrada a 90 graus deve ser mais pequeno.

Em comparação com o aço-carbono, para a mesma espessura de aço inoxidável, o ângulo de flexão é maior. É importante prestar especial atenção a este ponto, uma vez que podem surgir fissuras de flexão que afectam a resistência da peça de trabalho.

II. A mola de retorno do aço inoxidável

O fenómeno de retorno elástico no aço inoxidável apresenta desafios significativos nos processos de conformação de metais, atribuíveis a vários factores-chave:

1. Dureza do material: Existe uma correlação direta entre a dureza do material e a magnitude do retorno elástico. Por exemplo, ao trabalhar com o aço inoxidável 301-EH (Extra Duro), foi observado um retorno elástico de aproximadamente 14 graus. Este elevado grau de retorno deve-se ao aumento do limite de elasticidade do material e às caraterísticas de endurecimento por trabalho.
2. Relação entre o raio de curvatura e a espessura do material: À medida que este rácio aumenta, também aumenta o efeito de retorno da mola. Esta relação é regida pelo momento fletor e pela distribuição de tensões através da espessura do material durante a conformação.
3. Composição da liga: Diferentes tipos de aço inoxidável apresentam comportamentos diferentes de retorno elástico. Por exemplo, o SUS301 demonstra tipicamente um maior retorno elástico em comparação com o SUS304. Sob condições de conformação idênticas, o SUS304 pode apresentar aproximadamente 2 graus a menos de retorno elástico do que o SUS301. Esta diferença é atribuída às variações na sua composição química e microestrutura, particularmente o teor mais elevado de carbono e azoto no 301, que aumenta a sua taxa de endurecimento por trabalho.
4. Origem geográfica: Curiosamente, o aço inoxidável 301 produzido no Japão tende a apresentar um maior retorno elástico em comparação com o seu homólogo de Taiwan. Esta variação resulta provavelmente de diferenças subtis nos elementos de liga, técnicas de processamento ou normas de controlo de qualidade entre fabricantes.
5. Metodologia de conformação: Os processos de conformação numa única etapa resultam geralmente num maior retorno elástico em comparação com as abordagens de conformação em várias etapas. Isto deve-se ao facto de os processos em várias etapas permitirem a redistribuição de tensões e a deformação plástica gradual, reduzindo a recuperação elástica global.

Para enfrentar estes desafios, é crucial uma abordagem iterativa ao projeto e ajuste do molde. Após cada teste de conformação, o molde deve ser revisto para ter em conta o retorno angular e radial. Este processo requer uma colaboração estreita entre técnicos especializados e engenheiros de projeto para implementar eficazmente as modificações necessárias.

Na prática, o processamento de lotes de aproximadamente 5 peças de cada vez permite iterações e ajustes rápidos. A eficácia deste processo depende em grande medida dos conhecimentos e da experiência do técnico no trabalho com a conformação de aço inoxidável.

Para otimizar ainda mais o processo de moldagem e atenuar o retorno elástico:

1. Considerar a utilização de simulações de engenharia assistida por computador (CAE) para prever o comportamento do retorno da mola antes da criação de protótipos físicos.
2. Explorar técnicas de enformação avançadas, como a enformação a quente ou a enformação a alta velocidade, que podem reduzir o retorno elástico em determinadas aplicações.
3. Implementar medidas precisas de controlo do processo, incluindo propriedades consistentes do material, distribuição uniforme da temperatura e aplicação precisa da força durante a conformação.