Os princípios básicos da estamparia de metal
A estampagem de metal é um processo de fabricação usado para converter chapas metálicas planas em formatos específicos.É um processo complexo que pode incluir uma série de técnicas de conformação de metal – estampagem, puncionamento, dobra e perfuração, para citar algumas.
Existem milhares de empresas em todo o mundo que oferecem serviços de estampagem de metal para fornecer componentes para indústrias automotivas, aeroespaciais, médicas e outros mercados. À medida que os mercados globais evoluem, há uma necessidade crescente de grandes quantidades de peças complexas produzidas rapidamente.
O guia a seguir ilustra as melhores práticas e fórmulas comumente empregadas no processo de projeto de estampagem de metal e inclui dicas para incorporar considerações de redução de custos nas peças.
Noções básicas de estampagem
A estampagem - também chamada de prensagem - envolve a colocação de chapas planas, em bobina ou em branco, em uma prensa de estampagem.Na prensa, uma ferramenta e uma superfície de matriz moldam o metal no formato desejado.Puncionamento, estampagem, dobra, cunhagem, relevo e flangeamento são técnicas de estampagem usadas para moldar o metal.
Antes que o material possa ser formado, os profissionais de estamparia devem projetar as ferramentas por meio da tecnologia de engenharia CAD/CAM.Esses projetos devem ser tão precisos quanto possível para garantir que cada punção e dobra mantenham a folga adequada e, portanto, a qualidade ideal da peça.Um modelo 3D de uma única ferramenta pode conter centenas de peças, portanto o processo de design costuma ser bastante complexo e demorado.
Uma vez estabelecido o design da ferramenta, um fabricante pode usar uma variedade de serviços de usinagem, retificação, eletroerosão a fio e outros serviços de fabricação para completar sua produção.
Tipos de estamparia de metal
Existem três tipos principais de técnicas de estampagem de metal: progressiva, quatro lâminas e estampagem profunda.
Estampagem Progressiva
A estampagem progressiva apresenta diversas estações, cada uma com uma função exclusiva.
Primeiro, a tira de metal é alimentada através de uma prensa de estampagem progressiva.A tira desenrola-se continuamente de uma bobina até a prensa, onde cada estação da ferramenta executa um corte, punção ou dobra diferente.As ações de cada estação sucessiva somam-se ao trabalho das estações anteriores, resultando em uma peça concluída.
Um fabricante pode ter que trocar repetidamente a ferramenta em uma única prensa ou ocupar várias prensas, cada uma executando uma ação necessária para uma peça concluída.Mesmo usando múltiplas prensas, muitas vezes eram necessários serviços de usinagem secundários para realmente completar uma peça.Por esse motivo, a estampagem progressiva é a solução ideal parapeças metálicas com geometria complexaencontrar:
- Retorno mais rápido
- Menor custo de mão de obra
- Comprimento de execução mais curto
- Maior repetibilidade
Estampagem Fourslide
Fourslide, ou multi-slide, envolve alinhamento horizontal e quatro slides diferentes;em outras palavras, quatro ferramentas são usadas simultaneamente para moldar a peça.Este processo permite cortes e dobras complexas para desenvolver até as peças mais complexas.
A estampagem de metal Fourslide pode oferecer várias vantagens em relação à estampagem de prensa tradicional, o que a torna a escolha ideal para muitas aplicações.Algumas dessas vantagens incluem:
1.Versatilidade para peças mais complexas
2.Mais flexibilidade para alterações de design
Como o próprio nome indica, um fourslide possui quatro slides – o que significa que até quatro ferramentas diferentes, uma por slide, podem ser usadas para obter múltiplas dobras simultaneamente.À medida que o material alimenta uma quatro corrediças, ele é dobrado em rápida sucessão por cada eixo equipado com uma ferramenta.
Estampagem Profunda
A estampagem profunda envolve puxar uma folha de metal em bruto para dentro da matriz por meio de um punção, formando-a.O método é denominado “estampagem profunda” quando a profundidade da peça trefilada excede seu diâmetro.Esse tipo de conformação é ideal para a criação de componentes que necessitam de diversas séries de diâmetros e é uma alternativa econômica aos processos de torneamento, que normalmente exigem o uso de mais matéria-prima.As aplicações e produtos comuns feitos de estampagem profunda incluem:
1. Componentes automotivos
2. Peças de aeronaves
3. Relés eletrônicos
4.Utensílios e panelas
Estampagem Profunda
A estampagem profunda envolve puxar uma folha de metal em bruto para dentro da matriz por meio de um punção, formando-a.O método é denominado “estampagem profunda” quando a profundidade da peça trefilada excede seu diâmetro.Esse tipo de conformação é ideal para a criação de componentes que necessitam de diversas séries de diâmetros e é uma alternativa econômica aos processos de torneamento, que normalmente exigem o uso de mais matéria-prima.As aplicações e produtos comuns feitos de estampagem profunda incluem:
1. Componentes automotivos
2. Peças de aeronaves
3. Relés eletrônicos
4.Utensílios e panelas
Estampagem de curta tiragem
A estampagem de metal em pequenas tiragens requer despesas iniciais mínimas com ferramentas e pode ser uma solução ideal para protótipos ou pequenos projetos.Depois que a peça bruta é criada, os fabricantes usam uma combinação de componentes de ferramentas personalizadas e insertos de matriz para dobrar, puncionar ou furar a peça.As operações de conformação personalizadas e tiragens menores podem resultar em uma cobrança por peça mais alta, mas a ausência de custos com ferramentas pode tornar as tiragens curtas mais econômicas para muitos projetos, especialmente aqueles que exigem entrega rápida.
Ferramentas de fabricação para estamparia
Existem várias etapas na produção de estampagem de metal.A primeira etapa é projetar e fabricar a ferramenta real usada para criar o produto.
Vamos dar uma olhada em como essa ferramenta inicial é criada:Layout e design da faixa de estoque:Um projetista usa isso para projetar a tira e determinar dimensões, tolerâncias, direção de alimentação, minimização de refugos e muito mais.
Usinagem de aço ferramenta e conjunto de matrizes:O CNC garante um maior nível de precisão e repetibilidade até mesmo para as matrizes mais complexas.Equipamentos como fresas CNC de 5 eixos e arame podem cortar aços para ferramentas endurecidos com tolerâncias extremamente restritas.
Processamento Secundário:O tratamento térmico é aplicado às peças metálicas para aumentar sua resistência e torná-las mais duráveis para sua aplicação.A retificação é usada para acabamento de peças que exigem alta qualidade superficial e precisão dimensional.
Fio EDM:A usinagem por descarga elétrica de fio molda materiais metálicos com um fio de latão carregado eletricamente.Wire EDM pode cortar as formas mais complexas, incluindo pequenos ângulos e contornos.
Processos de design de estampagem de metal
A estampagem de metal é um processo complexo que pode incluir vários processos de formação de metal – corte, puncionamento, dobra e perfuração e muito mais.Supressão:Este processo consiste em cortar o contorno ou formato aproximado do produto.Esta etapa visa minimizar e evitar rebarbas, o que pode aumentar o custo da sua peça e prolongar o prazo de entrega.A etapa é onde você determina o diâmetro do furo, a geometria/conicidade, o espaçamento entre a borda e o furo e insere o primeiro furo.
Flexão:Ao projetar as dobras em sua peça de metal estampada, é importante permitir material suficiente – certifique-se de projetar sua peça e sua peça bruta de forma que haja material suficiente para realizar a dobra.Alguns fatores importantes a serem lembrados:
1.Se uma dobra for feita muito perto do furo, ela pode ficar deformada.
2. Os entalhes e abas, bem como as ranhuras, devem ser projetados com larguras que sejam pelo menos 1,5x a espessura do material.Se forem menores, podem ser difíceis de criar devido à força exercida nos punções, fazendo com que quebrem.
3. Cada canto do seu projeto em branco deve ter um raio que seja pelo menos metade da espessura do material.
4. Para minimizar os casos e a gravidade das rebarbas, evite cantos afiados e recortes complexos quando possível.Quando tais fatores não puderem ser evitados, certifique-se de observar a direção das rebarbas em seu projeto para que possam ser levadas em consideração durante a estampagem.
Cunhagem:Esta ação ocorre quando as bordas de uma peça metálica estampada são golpeadas para achatar ou quebrar a rebarba;isso pode criar uma aresta muito mais suave na área cunhada da geometria da peça;isso também pode adicionar resistência adicional a áreas localizadas da peça e pode ser utilizado para evitar processos secundários, como rebarbação e retificação.Alguns fatores importantes a serem lembrados:
Plasticidade e direção de grão– Plasticidade é a medida da deformação permanente que um material sofre quando submetido a uma força.Metais com mais plasticidade são mais fáceis de formar.A direção dos grãos é importante em materiais de alta resistência, como metais temperados e aço inoxidável.Se uma curva ocorrer ao longo da fibra de alta resistência, ela pode estar sujeita a rachaduras.
Distorção/protuberância de curvatura:O abaulamento causado pela distorção de curvatura pode ser tão grande quanto ½ da espessura do material.À medida que a espessura do material aumenta e o raio de curvatura diminui, a distorção/protuberância torna-se mais severa.Carregando Web e Corte “Incompatível”:Isto ocorre quando um pequeno corte ou colisão na peça é necessário e normalmente tem cerca de 0,005” de profundidade.Este recurso não é necessário ao utilizar ferramentas do tipo composto ou de transferência, mas é necessário ao utilizar ferramentas de matriz progressiva.
Peça estampada personalizada para equipamentos de monitoramento vital na indústria médica
Um cliente do setor médico abordou a MK para estampar em metal personalizado uma peça que seria usada como mola e escudo eletrônico para equipamentos de monitoramento vitais na área médica.
1. Eles precisavam de uma caixa de aço inoxidável com abas de mola e estavam tendo problemas para encontrar um fornecedor que fornecesse um design de alta qualidade a um preço acessível dentro de um prazo razoável.
2. Para atender à solicitação exclusiva do cliente de chapear apenas uma extremidade da peça - em vez de toda a peça - fizemos uma parceria com uma empresa de estanhagem líder do setor que foi capaz de desenvolver um processo avançado de galvanização seletiva de borda única.
A MK conseguiu atender aos complexos requisitos de projeto usando uma técnica de empilhamento de material que nos permitiu cortar muitas peças brutas de uma só vez, limitando custos e reduzindo prazos de entrega.
Conector elétrico estampado para aplicação de fiação e cabos
1.O design era altamente complexo;essas tampas foram projetadas para serem usadas como cabos em cadeia dentro de canais elétricos no piso e sob o piso;portanto, este aplicativo apresentava inerentemente limitações de tamanho estritas.
2. O processo de fabricação era complicado e caro, pois alguns trabalhos do cliente exigiam uma cobertura totalmente concluída e outros não — o que significa que a AFC criava as peças em duas peças e as soldava quando necessário.
3.Trabalhando com uma tampa de conector de amostra e uma única ferramenta fornecida pelo cliente, nossa equipe da MK conseguiu fazer a engenharia reversa da peça e de sua ferramenta.A partir daqui, projetamos uma nova ferramenta, que poderíamos usar em nossa prensa de estampagem progressiva Bliss de 150 toneladas.
4.Isso nos permitiu fabricar a peça inteira com componentes intercambiáveis, em vez de fabricar duas peças separadas como o cliente vinha fazendo.
Isso permitiu economias de custos significativas — 80% de desconto no custo de um pedido de 500.000 peças — bem como um prazo de entrega de quatro semanas em vez de 10.
Estampagem personalizada para airbags automotivos
Um cliente do setor automotivo precisava de um anel isolante de metal de alta resistência e resistente à pressão para uso em airbags.
1. Com um estiramento de 34 mm x 18 mm x 8 mm, o anel isolante precisava manter uma tolerância de 0,1 mm e o processo de fabricação precisava acomodar o estiramento exclusivo do material inerente à aplicação final.
2. Devido à sua geometria única, o anel isolante não pôde ser produzido usando ferramentas de prensa de transferência e seu repuxo profundo apresentou um desafio único.
A equipe MK construiu uma ferramenta progressiva de 24 estações para garantir o desenvolvimento adequado do estiramento e utilizou aço DDQ com zincagem para garantir resistência ideal e resistência à corrosão.A estampagem de metal pode ser usada para criar peças complexas para uma grande variedade de indústrias.Curioso para saber mais sobre as diversas aplicações de estampagem de metal personalizada nas quais trabalhamos?Visite nossa página de estudos de caso ou entre em contato diretamente com a equipe MK para discutir suas necessidades exclusivas com um especialista.
