Entenda os detalhes do design de estampagem de metal

Projeto auxiliado por computador (CAD) é tão incrível que pode ajudar as pessoas a melhorar o processamento de metais. Mas a verdade é que a estampagem de precisão apresenta alguns dos mesmos problemas. Uma maneira de solucionar esses problemas é trabalhar com um engenheiro de estampagem de metais no início do processo de projeto.

Por mais preciso que seja o processo de estampagem de metais, ele tem suas limitações. A espessura, a dureza e a orientação dos grãos do material podem ter um impacto significativo no produto final. Os materiais comumente processados incluem metais ferrosos, metais não ferrosos, aço inoxidável e outros materiais. Quando os fabricantes escolhem o material certo, os engenheiros podem ajudá-los a garantir que o material atenda às suas necessidades e não sofra com problemas como rachaduras.

Se você entender como funciona a estampagem de metal, poderá evitar erros. Isso pode evitar gastos elevados e garantir um processo de produção mais tranquilo.

O que é estampagem de metal?

A estampagem de metal é um método de fabricação versátilPermite a usinagem de chapas metálicas planas em componentes complexos. É um processo industrial que molda chapas metálicas planas na configuração desejada usando ferramentas e matrizes especializadas.

O processo de estampagem de metais envolve a inserção de chapas metálicas planas em uma prensa de estampagem. O metal pode estar em bobinas ou em bruto. A prensa de estampagem, equipada com uma ferramenta e uma superfície de matriz, molda o metal no formato desejado. As técnicas utilizadas na estampagem de metais incluem puncionamento, dobra, gofragem, estampagem, flangeamento e cunhagem.

Benefícios da estampagem de metal na fabricação

A estampagem de metal oferece vários benefícios. Isso inclui custo-benefício para produção em larga escala, qualidade consistente das peças e a capacidade de criar geometrias complexas com tolerâncias rigorosas. Esse método de fabricação é essencial em muitos setores, como automotivo, aeroespacial, eletrônico e de dispositivos médicos. Isso ocorre porque esses setores exigem peças metálicas de precisão.

Critérios de projeto para estampagem de metal

Na estampagem de metais, bobinas ou chapas de metal são prensadas e cortadas em um formato específico. A estampagem inclui diversos métodos de conformação, como puncionamento, estampagem, gofragem e estampagem progressiva. Dependendo da complexidade da peça, esses métodos podem ser usados individualmente ou em combinação. Para obter os melhores resultados, os engenheiros devem seguir as detalhes do design de estampagem de metal.

Slots e buracos

Na estampagem de metais, ferramentas de aço chamadas punções são usadas para perfurar o metal e formar furos e ranhuras. No processo, o punção pressiona a chapa ou tira de metal contra o furo da matriz. Quando o material começa a ceder à força do punção, ele é cortado e cisalhado. Eventualmente, o material é completamente separado e quebra no ponto de encontro das bordas do punção e da matriz.

Isso cria um furo com a parte superior lisa e a parte inferior cônica, deixando rebarbas na ruptura do material. Devido à forma como esse processo funciona, as ranhuras e furos não são perfeitamente retos. Eles podem ser feitos para ter paredes idênticas por meio de uma etapa de processamento adicional. No entanto, o processamento secundário aumenta os custos.

Diâmetro mínimo

O padrão de projeto para o diâmetro mínimo depende do material selecionado. Para materiais dúcteis, como o alumínio, o diâmetro mínimo do furo deve ser de pelo menos 1,2 vez a espessura do material. Para materiais com maior resistência à tração, como ligas de aço inoxidável, recomenda-se um diâmetro mínimo de 2 vezes a espessura do material.

Além disso, a largura da ranhura deve ser pelo menos 1,5 vez a espessura do material. Embora diâmetros menores possam ser usados, eles exigem processos ou ferramentas especiais caros. Isso aumenta o custo da peça e a probabilidade de danos à ferramenta.

Distância da Borda

Ranhuras e furos podem ser feitos próximos à borda, mas devem estar a pelo menos o dobro da espessura do material de distância da borda. Se isso não for feito, o material entre o furo e a borda pode ficar saliente para fora. Se o furo estiver muito próximo da borda, pode ficar saliente ou deformado durante a estampagem. Essas características precisarão ser retrabalhadas ou passar por outras etapas, o que as tornará mais caras.

Distância de Bends

Faça furos ou ranhuras com menos de 0,100 polegada de largura ou espessura, com um espaçamento de pelo menos duas vezes a espessura do material (2x TM) mais o raio da forma. Para furos ou ranhuras maiores que isso, o espaçamento mínimo deve ser de 2,5 vezes a espessura do material mais o raio da forma. Distorção, dilatação ou alongamento podem ocorrer quando furos e ranhuras são posicionados mais próximos do que o padrão recomendado.

Dobra e Conformação

Dobras e outras características de conformação são frequentemente encontradas nos estágios finais da estampagem progressiva. A direção da fibra do material é um fator-chave ao considerar as características de dobra. Quando a direção da fibra do material está alinhada com a direção da dobra, o material está sujeito a trincas, especialmente em materiais de alta resistência, como ligas de aço inoxidável ou materiais temperados. Ao projetar uma dobra, a direção da fibra do material deve ser considerada para obter os melhores resultados, e a direção da fibra deve ser indicada no desenho.

Altura da curvatura

É essencial garantir que haja material suficiente para formar a dobra corretamente. Uma maneira de fornecer material suficiente para executar a dobra corretamente é seguir o padrão mínimo de altura de dobra. A altura recomendada para uma estrutura de dobra é 2,5 vezes a espessura do material mais o raio de curvatura. Alturas de dobra menores são possíveis, mas requerem manipulação adicional.

Dobrando perto da borda

Os elementos de dobra próximos à borda devem aumentar o deslocamento do material ou ter um corte de liberação na dobra. A não observância disso pode resultar no rompimento do material em ambos os lados da peça dobrada. Ao aumentar o deslocamento do material, este deve ser pelo menos igual ao raio de curvatura. Alternativamente, o projetista pode criar uma ranhura próxima à área de dobra. A ranhura deve ter pelo menos o dobro da espessura do material em largura e o comprimento deve ser igual ao raio de curvatura mais a espessura do material.

Prevenção de deformações e abaulamentos

Ranhuras de alívio também ajudam a prevenir deformações ou abaulamentos que podem ocorrer ao dobrar materiais mais espessos. Quanto menos o material mais espesso for dobrado, maior a probabilidade de abaulamento. Projetar ranhuras de alívio em ambos os lados da dobra ajuda a reduzir o abaulamento. Recomenda-se o uso de marcações no desenho para chamar a atenção para áreas onde o abaulamento não é permitido.

Dimensões e Tolerâncias

Para elementos perfurados, puncionados e estampados, a característica dimensional deve ser medida a partir da borda de corte. As dimensões internas são medidas ao longo da parte mais curta da direção do corte, e as dimensões externas são medidas a partir da parte mais longa. Se elementos críticos não tolerarem quebra de borda ou aplicação de afunilamento, o fabricante poderá obter uma borda reta por meio de operações secundárias. No entanto, isso aumentará o custo do projeto.

Para elementos moldados, os projetistas devem sempre fornecer as dimensões internas do elemento moldado. Para elementos moldados posicionados na extremidade externa de uma peça moldada, a tolerância angular da dobra (geralmente ±1 grau) e a distância na dobra devem ser consideradas. Quando o elemento moldado contém múltiplas dobras, a superposição das tolerâncias deve ser considerada e calculada.

Seleção de materiais e seu impacto

No campo da estampagem de metais de precisão, a escolha do material é muito importanteNão basta escolher um metal, é preciso entender seu papel no processo de estampagem e os requisitos do produto final. Como as propriedades do material podem ter um grande impacto no resultado final, é importante entender o papel dos diferentes metais e buscar aconselhamento especializado.

O papel dos diferentes metais

A estampagem de metais pode processar uma ampla gama de metais diferentes, sejam eles ferrosos ou não ferrosos, aço inoxidável ou alumínio. Cada tipo de metal possui propriedades únicas. É importante entender essas nuances para obter os resultados desejados.

Propriedades dos metais e seu efeito nos resultados da estampagem:

• A dureza de um metal afeta a facilidade com que ele pode ser moldado durante o processo de estampagem.
• A orientação dos grãos afeta a resistência do produto final.
• A espessura do metal também afeta a facilidade de moldá-lo.

Existem muitos materiais diferentes que podem ser usados na fabricação de metais de precisão. A seguir, alguns dos materiais mais comumente utilizados:

• Metais ferrosos e não ferrosos: metais ferrosos e não ferrosos. Diferentes tipos de metais têm suas próprias vantagens. Por exemplo, metais ferrosos são mais magnéticos, enquanto metais não ferrosos são menos propensos a enferrujar ou corroer.
• Aço inoxidável: conhecido por ser forte e resistente à ferrugem.
• Alumínio: Muito leve e fácil de moldar, o que o torna ideal para criar padrões complexos.
• Titânio e metais preciosos:Esses metais são conhecidos por serem fortes e resistentes à oxidação ou corrosão.
• Filmes de metal e poliéster pré-revestidos: confere às peças estampadas proteção extra ou determinadas características.
• Fios: Normalmente usado para tarefas específicas que exigem flexibilidade.

Orientação especializada sobre seleção de materiais

Não basta simplesmente escolher o material metalúrgico certo. A consultoria especializada pode ser muito útil para garantir que o material atenda às necessidades de design e produção.

A importância de consultar um engenheiro de estampagem de metais:

• A experiência de um engenheiro ajuda a conectar os objetivos do projeto com os desafios da produção.
• Eles podem fornecer informações sobre como o material reagirá durante o processo de estampagem, garantindo assim que o produto final atenda às suas necessidades sem sacrificar a qualidade ou a utilidade.

Possíveis problemas com certos materiais e alternativas:

• Existem muitos tipos de metais. Alguns deles podem ser mais propensos a rachar durante a estampagem.
• Materiais muito frágeis podem não ser adequados para projetos que exigem grande flexibilidade. Nesse caso, um engenheiro de estampagem de metais pode oferecer alternativas mais adequadas às necessidades do projeto.
• A expertise de um engenheiro pode ajudar uma empresa a evitar erros que custam dinheiro e atrasam a produção. Isso, em última análise, garante um processo mais tranquilo, do projeto ao processamento do produto.

Desmascarando os mitos da estampagem de metais

A estampagem de metal é um processo versátil e eficiente. No entanto, isso nem sempre é percebido corretamente. Existem alguns equívocos comuns que podem levar a decisões ruins ou à impossibilidade de obter os melhores resultados. Se corrigirmos esses equívocos, podemos garantir que os projetos de estampagem de metal sejam executados com mais eficiência e precisão.

Substituindo outros materiais e processos

Muitas pessoas pensam que a metalurgia pode substituir outros materiais e métodos. Isso porque ela é muito bonita, mas a verdade não é tão complicada assim.

Quando a estampagem metálica é utilizada em vez de peças artificiais ou fundidas, surgem vários problemas. A estampagem metálica, embora precisa e rápida, não é a melhor maneira de resolver todos os problemas. A moldagem e a fundição têm suas próprias vantagens, e substituí-las diretamente pela estampagem pode ser difícil. Por exemplo, uma peça complexa moldada em plástico pode não ser facilmente transformada em estampagem metálica. Isso se deve à natureza do material e aos diferentes métodos de fabricação.

Exemplos da vida real podem ilustrar a complexidade do problema. Por exemplo, um fabricante deseja fabricar uma versão metálica de uma peça moldada em plástico. É fácil produzir padrões complexos em moldagem de plástico, mas é caro fabricá-los em estampagem metálica. Isso requer mais de uma estação de moldagem, o que aumenta o tempo e o custo de produção. Portanto, o processo de metalização não substitui todos os outros métodos de processamento.

Resolvendo Problemas Principais

A estampagem de metal exige grande precisão. No entanto, podem surgir problemas se houver falta de clareza ou se aspectos importantes forem alterados de última hora.

Questões importantes devem ser esclarecidas desde o início. Ao projetar peças metálicas estampadas, é fundamental identificar as dimensões críticas o mais cedo possível. Essas dimensões são importantes para o trabalho e o encaixe da peça. Ao determinar essas dimensões com antecedência, os estampadores de metal podem garantir que os métodos de produção e as ferramentas atendam aos requisitos. Isso resulta na produção de uma peça que atende aos requisitos do usuário.

O custo de alterar dimensões importantes após o desenvolvimento ou mesmo a fabricação do ferramental pode ser proibitivo. Essas alterações exigem modificações no ferramental e podem causar atrasos no trabalho. Por exemplo, se o projeto de uma peça já foi finalizado e as ferramentas foi feito.

No entanto, se o departamento de qualidade adicionar dimensões mais críticas, o ferramental pode precisar ser alterado. Tais alterações podem aumentar os custos e estender o tempo de produção. Isso mostra a importância de uma comunicação clara e um planejamento completo desde o início.

Precisão e Tolerâncias no Projeto

Alcançar a precisão na estampagem de metais exige um equilíbrio cuidadoso entre os requisitos do projetista e a fabricação em si. É importante entender os detalhes das tolerâncias e das ferramentas utilizadas no processo de projeto para garantir que o produto final funcione bem e custe menos.

O papel do design auxiliado por computador

O design auxiliado por computador (CAD) mudou a maneira como projetamos e fabricamos coisas. No entanto, também é importante entender suas limitações e os problemas que pode causar.

O design CAD pode, às vezes, ser excessivamente restritivo, e a precisão do software CAD pode, às vezes, ser mal interpretada pelos projetistas. É possível criar peças com tolerâncias extremamente rigorosas em um computador. Mas é difícil e custoso produzir ou usinar peças estampadas de metal com a mesma precisão. Por exemplo, o CAD pode se autodefinir para um determinado número de casas decimais. Isso pode funcionar em um computador, mas não em produções em larga escala.

É importante reproduzir padrões realistas e econômicos nos processos de usinagem. É bom buscar a perfeição, mas também é importante encontrar um equilíbrio entre os objetivos do projeto e a realidade. Se as tolerâncias forem muito específicas, elas aumentam os custos de produção. E o valor do produto final não aumentará.

Conversar com um especialista em estampagem de metal durante a fase de projeto ajudará a garantir que o design CAD seja realista. Isso tornará o processo de produção mais tranquilo e garantirá que o produto atenda aos padrões sem custar muito caro.

Projete bordas seguras e eficazes

As laterais e bordas das peças estampadas em metal são muito importantes para o seu funcionamento e segurança. É preciso ter cuidado ao fabricar essas peças. Acima de tudo, é importante garantir que as peças funcionem corretamente, sem comprometer a segurança pessoal.

Problemas surgem ao tentar resolver bordas e laterais afiadas. Bordas e laterais afiadas podem ser perigosas. Isso é especialmente verdadeiro durante a montagem de peças ou ao usá-las pela primeira vez. Além disso, formas excessivamente afiadas podem causar problemas durante o processo de estampagem. Por exemplo, os moldes se desgastam mais rapidamente ou têm maior probabilidade de erros.

Obtendo uma solução de design mais segura e eficaz. Os designers não devem simplesmente dizer "remova todas as arestas vivas". Em vez disso, devem indicar quais partes da peça exigem condições de aresta específicas com base em como a peça funciona.

Por exemplo, se a afiação de um canto puder cortar ou desgastar outra peça, seria melhor definir uma borda arredondada nesse ponto. Conversar com um especialista em estampagem de metal pode ajudá-lo a encontrar o melhor design de borda que combine segurança, praticidade e facilidade de produção.

Suporte para Design para Manufatura (DFM)

Design para Manufatura (DFM) é uma abordagem proativa ao design. Ela garante que os produtos não sejam apenas úteis e esteticamente agradáveis, mas também simples e baratos de fabricar. Ao considerar problemas e oportunidades de fabricação desde o início do processo de design, o DFM pode ajudar a desenvolver produtos de forma mais eficiente, colocá-los no mercado mais rapidamente e reduzir custos.

Revisão abrangente do DFM

Para identificar possíveis problemas e oportunidades de fabricação o mais cedo possível no processo de design, é necessário realizar uma verificação completa do DFM. Essa verificação garante que o plano seja ideal para fabricar o produto de forma rápida e econômica.

Um processo completo de revisão do DFM inclui as seguintes etapas:

• Revisão dos requisitos do cliente: Descubra para que a peça será usada, quanto tempo ela durará e se há outros requisitos.
• Regras e leis que devem ser seguidas: Certifique-se de que o design siga todas as regras ou padrões aplicáveis à organização.
• Avaliar materiais e sua função: Selecione o material apropriado para o uso da peça e o método de fabricação.
• Ferramentas: Garantir que o plano possa ser concluído de forma rápida e fácil usando ferramentas e máquinas existentes.
• Montagem final e necessidades de embalagem: Considere como a peça será montada no produto inteiro e quais são as limitações em termos de transporte ou embalagem.

A importância da colaboração entre o fabricante e a empresa de estampagem de metais:

• Quando ambas as partes colaboram, isso garante que ambas saibam quais são os objetivos e as limitações do design.
• A empresa de estampagem de metal pode fornecer informações úteis sobre como produzir o design.
• O fabricante, por sua vez, pode esclarecer quaisquer necessidades funcionais ou estéticas.
• Essa abordagem colaborativa pode ajudar as pessoas a fazerem melhores escolhas de design. Isso resulta em menos mudanças no design e em um processo de produção mais tranquilo.

O papel da prototipagem

A criação de protótipos é uma parte importante do processo de DFM, pois permite que uma empresa teste e garanta que seu design funcionará antes de entrar em produção em massa.

Quando e por que prototipar:

• Se houver dúvidas sobre como um design funcionará no mundo real, um protótipo pode ajudar a resolvê-las.
• Para designs complexos ou inovadores, um protótipo pode mostrar quaisquer problemas ou oportunidades que você não previu.
• Você também pode usar protótipos para ver como o mercado reagirá a um novo produto antes de colocá-lo em produção em massa.

Benefícios de usar software de simulação para verificar se um plano é viável:

• Softwares de simulação podem produzir um modelo de como o projeto funcionará em diferentes situações. Isso ajuda a encontrar pontos fracos ou áreas onde melhorias podem ser feitas.
• Os designers podem identificar e resolver problemas na produção logo no início do processo de planejamento, simulando o processo de produção.
• O uso de software de simulação reduz a necessidade de protótipos reais. Isso pode economizar tempo e dinheiro. No entanto, a simulação e a prototipagem podem funcionar em conjunto quando a verificação real é necessária. Em última análise, pode fornecer uma visão completa de como o projeto está funcionando.

Para resumir

Compreender os detalhes da estampagem metálica durante a fase de projeto pode ajudar a tornar o processo de produção mais eficiente. Isso resulta em economia de tempo, dinheiro e recursos. A colaboração e o aconselhamento especializado são essenciais para garantir que as ideias sejam inovadoras e concretizadas.

Yonglihao Machinery pode fornecer-lhe alta qualidade serviços de estampagem de metal. Com parceiros em toda a Europa e nos Estados Unidos, podemos fornecer a solução perfeita para qualquer uma das suas necessidades.

Perguntas frequentes

Quais materiais são comumente usados na estampagem de metais?

Os materiais comuns utilizados na estampagem de metais incluem aço inoxidável, alumínio, cobre e aço carbono. Cada um deles é escolhido por suas propriedades e aplicações únicas.

Como a espessura do material afeta o processo de estampagem de metal?

A espessura do material é crucial na estampagem de metais, pois influencia o ferramental, o projeto da matriz e todo o processo de fabricação. Materiais mais espessos podem exigir ferramentas mais robustas e prensas de maior tonelagem.

Quais são as principais considerações para projetar furos e ranhuras em estampagem de metal?

Ao projetar furos e ranhuras, considere seu tamanho, formato e localização. Isso garante que sejam compatíveis com o material escolhido e o processo de estampagem. Diretrizes de tamanho mínimo de furos e espaçamento devem ser seguidas para evitar deformações do material.

Como posso evitar a distorção do material durante o processo de estampagem de metal?

Para evitar a distorção do material, considere fatores como a seleção do material, o design das peças e o ferramental. Um projeto adequado, considerando os princípios de fabricação e a manutenção da espessura adequada do material, pode ajudar a minimizar a distorção.

Qual é a importância do raio de curvatura no projeto de estampagem de metal?

O raio de curvatura é crucial na estampagem de metais, pois afeta a integridade estrutural e a aparência da peça. Um raio de curvatura adequado ajuda a prevenir rachaduras e garante um acabamento liso.

Como posso obter economia de custos em projetos de estamparia de metal?

A economia de custos pode ser alcançada otimizando o uso de materiais, simplificando o design das peças e selecionando os processos de fabricação mais eficientes. O design com base nos princípios de manufaturabilidade pode ajudar a reduzir os custos de produção.