Nesta postagem do blog, exploraremos o fascinante mundo da flexão de ar e os gráficos de força que o tornam possível. Junte-se a nós enquanto nos aprofundamos na ciência por trás desse processo crucial e descobrimos como ele molda os produtos que usamos todos os dias. Prepare-se para se maravilhar com a engenhosidade e a precisão de cada dobra.
Nosso gráfico de força de flexão a ar, com base nos dados de experiência de clientes de vários setores em todo o mundo, fornece um guia confiável para ajudá-lo a determinar facilmente a pressão mínima de flexão, o comprimento mínimo do flange e o raio de flexão correspondente a diferentes aberturas em V ao flexionar aço carbono e aço inoxidável.
Com esse gráfico, você pode economizar tempo e aumentar a eficiência em suas processo de dobra.
Além disso, nossos freio de prensa A calculadora de tonelagem pode ajudá-lo a calcular a força de flexão necessária para seu produto específico de chapa metálica.
Entendemos a importância de selecionar a abertura em V mais adequada, e nosso gráfico mostra a relação ideal entre a espessura do metal e a largura da abertura em V.
Requisitos de tonelagem
A curvatura a ar é o método preferido de folha de formação material com uma combinação de punção e matriz. A menor tonelagem de formação permite freios de prensa de menor capacidade para fabricar as peças formadas.
A figura abaixo detalha a relação entre a espessura do material e a abertura da matriz para uma resistência à tração do material especificada de 60.000 PSI. Observe que, como a resistência à tração da maioria dos aços macios na América do Norte excede 60.000 PSI, podem ser necessários valores de tonelagem mais altos.
Observação:
O gráfico acima ilustra os valores de tonelagem adequados para dobrar aço doce com propriedades de tração de 60.000 PSI. Deve-se observar que a maioria das usinas siderúrgicas norte-americanas está produzindo metais mais duros com propriedades mecânicas típicas de 44.000 PSI de rendimento e até 80.000 PSI de resistência à tração. Os valores de tonelagem necessários para formar esses metais são substancialmente mais altos e devem ser levados em consideração na seleção de uma prensa dobradeira.
Relação entre matriz e espessura do material
A prática padrão do setor para o dimensionamento da abertura da matriz é: oito vezes a espessura do material quando for menor que 1/2", dez vezes a espessura do material quando for 1/2" ou mais.
Para materiais em uma condição de tratamento térmico, algumas folhas de dados de materiais podem especificar aberturas de matriz maiores para evitar que a forma formada se quebre.
Para material de folha de calibre e chapa leve, o raio do punção é normalmente igual à espessura do material. Para chapas pesadas, o raio do punção é normalmente de uma vez e meia a três vezes a espessura do material, dependendo das propriedades da chapa que está sendo formada.
O gráfico de força de flexão a ar registra a largura V padrão da matriz inferior e a força de flexão necessária correspondente à flexão de diferentes chapas metálicas e se tornou uma especificação geral do setor.
No entanto, essa especificação não existia no início.
Cada fabricante de freio de prensa decidiram usar a largura em V com base em sua própria experiência.
Naquela época, a Amada coletou e resumiu os dados de experiência de clientes de vários setores em todo o mundo e, por fim, elaborou o seguinte gráfico de força de flexão para o processo de flexão.
Por meio desse gráfico de força de flexão, você pode determinar facilmente a pressão mínima de flexão, o comprimento mínimo do flange e a força de flexão. raio de curvatura correspondentes a diferentes aberturas V ao dobrar aço doce e aço inoxidável.
Para facilitar sua leitura e impressão, você pode Faça o download do arquivo PDF da tabela de força de flexão de ar.
Você também pode usar nosso Calculadora de tonelagem de prensa dobradeira para calcular a força de flexão necessária para seus produtos de chapa metálica.
A curvatura a ar é um método usado na fabricação de chapas metálicas para moldar o metal nos formatos e ângulos desejados usando uma prensa dobradeira. Diferentemente de outras técnicas de dobra, a dobra a ar permite maior flexibilidade e precisão, pois o metal não é pressionado totalmente na parte inferior da matriz. Esse processo deixa uma lacuna, ou "espaço de ar", entre o metal e a matriz, proporcionando melhor controle sobre o ângulo de dobra e reduzindo o risco de dobra excessiva ou deformação do material.
As principais ferramentas usadas na dobragem a ar são o punção e a matriz. O punção é a ferramenta superior que pressiona a chapa de metal, enquanto a matriz é a ferramenta inferior com uma cavidade em forma de V ou de U na qual o metal se dobra. Por exemplo, na fabricação de suportes para aplicações automotivas, uma matriz em forma de V pode ser usada para criar ângulos precisos que atendam a requisitos específicos de montagem. A seleção do punção e da matriz depende de fatores como o tipo de metal, sua espessura e o ângulo de dobra necessário.
A característica que define a curvatura a ar é o espaço de ar entre o metal e a parte inferior da matriz. O punção para antes de pressionar totalmente o metal na matriz, permitindo ajustes no ângulo de dobra ao variar a profundidade da descida do punção. Esse espaço de ar ajuda a manter a integridade do metal e evita deformações indesejadas. Em cenários em que são necessárias tolerâncias rígidas, como em componentes aeroespaciais, o controle da folga de ar é fundamental para atingir as especificações desejadas.
A inclusão de recursos visuais para ilustrar essas etapas pode melhorar a compreensão. Por exemplo, diagramas mostrando o alinhamento da chapa metálica, o punção descendente e a dobra resultante podem esclarecer o processo.
A curvatura a ar oferece várias vantagens em relação a outros métodos de curvatura, como a curvatura de fundo ou a cunhagem.
Você pode obter as seguintes informações do ar força de flexão O gráfico acima, se os dados da espessura do metal e do raio interno de flexão forem conhecidos:
A abertura em V refere-se à distância entre o matriz inferior A abertura em V apropriada da matriz deve ser selecionada de acordo com a espessura da chapa metálica. O gráfico de dobragem a ar acima mostra a relação ideal entre a espessura do metal e a largura da abertura em V.
No entanto, outros fatores afetarão a seleção da largura em V, inclusive os comprimentos dos flanges, o raio de curvatura interno, a tonelagem da prensa dobradeira e a capacidade do ferramental.
| Espessura do material （t）mm | 0.5-2.5 | 3.0-8.0 | 9.0-10.0 | ≥12.0 |
| Largura V | 6xt | 8xt | 10xt | 12xt |
A curvatura a ar na fabricação de chapas metálicas é uma técnica usada para criar curvas em chapas metálicas sem que o metal entre em contato total com a matriz. Nesse processo, é usada uma prensa dobradeira equipada com um punção e uma matriz em forma de V ou U. O punção pressiona a chapa metálica para baixo, empurrando-a para dentro da matriz, mas para antes de chegar ao fundo, deixando um espaço entre o metal e a matriz. Essa folga, ou "folga de ar", permite flexibilidade na obtenção de vários ângulos de dobra sem que o metal se adapte totalmente ao formato da matriz.
Os principais componentes envolvidos na curvatura a ar incluem o punção e a matriz, que determinam a forma e o tamanho da curvatura, e o espaço de ar, que proporciona a flexibilidade necessária para diferentes ângulos e raios. O processo começa com a configuração do punção e da matriz de acordo com o tipo, a espessura e o ângulo de dobra necessário da chapa metálica. A chapa é então posicionada na matriz e alinhada com o punção. À medida que o punção desce, ele dobra o metal dentro da matriz, parando antes da parte inferior para criar o espaço de ar.
A curvatura a ar oferece várias vantagens, como flexibilidade na produção de uma variedade de ângulos de curvatura com a mesma configuração de matriz, execuções de produção mais rápidas, custos reduzidos de ferramentas e melhor controle sobre o processo de curvatura. No entanto, ela também tem algumas desvantagens, incluindo menor precisão em comparação com a dobra de fundo e a possibilidade de retorno elástico, em que o metal retorna parcialmente à sua forma original após a dobra. Esse retorno elástico pode ser gerenciado por meio da dobra excessiva ou do uso de tecnologia de conformação adaptável.
De modo geral, a curvatura a ar é um método versátil e eficiente, adequado para produções em que a alta precisão não é essencial e para a criação de peças com ângulos de curvatura variados sem a necessidade de trocas frequentes de matrizes.
Para calcular a força de flexão necessária para a flexão a ar na metalurgia, é preciso considerar vários fatores importantes, inclusive as propriedades do material, a geometria da flexão e as ferramentas utilizadas. A força de flexão ( F ) pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
Onde:
Por exemplo, se você estiver dobrando aço doce com uma resistência à tração de 45 kg/mm², uma espessura de 2 mm, um comprimento de dobra de 100 mm e usando uma abertura de matriz de 6 mm, o cálculo seria:
Outras considerações incluem o raio interno e o raio mínimo de curvatura. O raio interno pode ser estimado usando a fórmula:
Para cálculos precisos, especialmente com materiais diferentes, considere:
Onde ( TS_{\text{baseline}} ) é geralmente 60.000 PSI para aço doce. O raio de curvatura mínimo garante que a curvatura não cause rachaduras, calculado como:
A utilização de gráficos e calculadoras de força de flexão a ar simplifica o processo, fornecendo valores pré-calculados para materiais comuns e aberturas de matrizes. Essas ferramentas permitem que os usuários insiram parâmetros específicos e obtenham diretamente a força de flexão necessária, garantindo operações de metalurgia seguras e precisas.
Vários fatores afetam o comprimento mínimo do flange dobrável na flexão a ar, especialmente quando se usa uma tabela de força de flexão a ar.
Primeiro, a espessura do material é crucial; geralmente, o comprimento do flange deve ser, no mínimo, quatro vezes a espessura do material. Por exemplo, uma chapa de 2 mm de espessura exigiria um comprimento mínimo de flange de 8 mm.
Em segundo lugar, o raio de curvatura, que é determinado pela abertura em V na matriz, também influencia o comprimento do flange. Um raio de curvatura maior normalmente exige um comprimento de flange maior para garantir a curvatura adequada.
Terceiro, a abertura da matriz e a geometria da ferramenta impõem dimensões mínimas de dobra. O comprimento do flange deve ser suficiente para alcançar a parte superior da matriz após a formação.
Além disso, embora o fator K em si não determine diretamente o comprimento do flange, ele é essencial para calcular a tolerância de dobra, que afeta o padrão plano geral e, consequentemente, o comprimento do flange.
Uma fórmula comum usada para determinar a altura mínima aceitável do flange é:
Além disso, a distância mínima do furo em relação à dobra, embora não esteja diretamente relacionada ao comprimento do flange, é importante para evitar a deformação e influencia indiretamente o projeto do flange.
Por fim, a adesão às diretrizes e tolerâncias do setor, como uma tolerância de +/- 1 grau nos ângulos de curvatura e raios de curvatura consistentes, ajuda a manter a uniformidade e garante comprimentos de flange adequados para uma curvatura bem-sucedida.
Ao considerar esses fatores, os projetistas e fabricantes podem determinar com precisão o comprimento mínimo do flange dobrável, levando a uma fabricação de chapas metálicas bem-sucedida e consistente.
A abertura da matriz (V) na curvatura a ar desempenha um papel crucial na determinação de vários aspectos importantes do processo de curvatura. Em primeiro lugar, ela influencia diretamente o raio de curvatura interno, com uma abertura de matriz V maior resultando em um raio de curvatura maior. Normalmente, esse valor fica em torno de 16-20% da largura da abertura da matriz para materiais como aço laminado a frio de 60 KSI e aço inoxidável.
Uma diretriz comum, conhecida como a "Regra dos Oito", sugere que a abertura da matriz em V deve ser oito vezes a espessura do material, embora isso possa variar de 6 a 12 vezes, dependendo das condições específicas. O tamanho da abertura da matriz também afeta a distribuição de tensão no material; uma abertura menor da matriz cria um raio de curvatura mais apertado, aumentando a tensão de tração na camada externa e a tensão de compressão na camada interna, o que pode levar à deformação ou rachadura do material se as tensões excederem a resistência do material.
O retorno elástico, a tendência do material de voltar parcialmente à sua forma original após a dobra, também é influenciado pela abertura da matriz em V. Uma abertura maior da matriz geralmente resulta em um retorno elástico mais significativo, exigindo dobra excessiva para atingir o ângulo desejado. Além disso, a abertura da matriz afeta a tonelagem ou a força necessária para a dobra, sendo que materiais mais espessos e raios menores precisam de mais força.
Por fim, a precisão e a produtividade do processo de dobra são afetadas pela abertura da matriz em V. A curvatura a ar, que usa um molde em V, geralmente é menos precisa do que a estampagem ou a cunhagem, mas oferece maior produtividade e flexibilidade, pois exige menos trocas de ferramentas e pode produzir perfis diferentes com ferramentas ajustáveis.
A curvatura a ar pode ser usada em uma grande variedade de materiais, mas sua adequação depende das propriedades específicas de cada material. Ela é eficaz para materiais como alumínio, aço inoxidável, aço carbono, cobre e alguns plásticos. Por exemplo, o alumínio é altamente maleável e moldável, o que o torna um bom candidato para a curvatura a ar. O aço inoxidável, embora também seja adequado, apresenta um grau maior de retorno elástico, exigindo ajustes no processo de dobra. O aço carbono também pode ser dobrado a ar, embora seja necessário levar em conta as variações na espessura e na direção do grão.
Entretanto, há limitações a serem consideradas. A curvatura a ar geralmente requer menos força do que outros métodos de curvatura, como a cunhagem, mas pode ser menos precisa. A escolha da ferramenta e da abertura da matriz é fundamental para obter o ângulo e o raio de curvatura desejados. As variações na espessura do material podem afetar significativamente o ângulo de curvatura, e o retorno elástico é um problema comum que varia de acordo com o material. Além disso, a dobra perpendicular à direção do grão pode reduzir o risco de rachaduras e deformações.
Concluindo, embora a flexão a ar seja versátil e possa acomodar uma variedade de materiais, ela não é universalmente aplicável. O sucesso da curvatura a ar depende da seleção cuidadosa dos materiais, do ferramental adequado e de um conhecimento profundo das propriedades do material. Para aplicações que exigem alta precisão ou tolerâncias rígidas, outros métodos podem ser mais adequados.
Ao realizar operações de dobra a ar em uma máquina de prensa dobradeira, várias precauções críticas de segurança devem ser tomadas para garantir a segurança dos operadores e a integridade do equipamento. Em primeiro lugar, os operadores devem sempre usar o Equipamento de Proteção Individual (EPI) adequado, incluindo óculos de segurança, luvas e botas de trabalho, para se protegerem contra ferimentos causados por bordas de metal afiadas e outros perigos.
Antes de ligar a máquina, é essencial inspecioná-la completamente. Verifique as conexões elétricas, os níveis de fluido hidráulico e verifique se há algum dano, como rachaduras ou quebras. A manutenção regular do equipamento, inclusive dos sistemas hidráulicos, é fundamental para evitar acidentes. Os operadores devem ler e entender o manual de instruções para se familiarizarem com o funcionamento e os princípios da máquina.
A área de trabalho deve ser mantida livre de pessoal e equipamentos desnecessários para reduzir o risco de acidentes. A colocação adequada da chapa metálica, paralela à máquina de dobra, é fundamental para uma operação segura. O posicionamento incorreto pode fazer com que a chapa atinja o operador e cause ferimentos.
Recomenda-se o uso de grades de proteção para isolar a área de trabalho de dobra e a implementação do gerenciamento visual das condições de segurança. Dispositivos de proteção modernos, como cortinas de luz ou dispositivos de proteção optoeletrônicos ativos (AOPD), podem evitar que os operadores se aproximem demais da zona de perigo, parando a máquina, se necessário.
É essencial realizar avaliações de risco regulares e garantir que os operadores sejam treinados, de preferência por um engenheiro experiente, antes de usar a máquina pela primeira vez. Medidas de segurança elétrica, como garantir que o equipamento tenha uma conexão de aterramento de proteção (PE) e evitar o contato com equipamentos elétricos com as mãos molhadas, são fundamentais.
Outras precauções incluem evitar empilhar materiais muito altos, manter a superfície de trabalho limpa e manusear folhas de metal molhadas com cuidado devido à sua natureza escorregadia. Garantir que a máquina esteja bem lubrificada antes do uso também pode evitar danos aos rolos ou ao material.
Ao seguir essas precauções de segurança, os operadores podem reduzir significativamente os riscos associados às operações de dobragem de ar e manter um ambiente de trabalho seguro e eficiente.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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