13 Considerações de Projeto Mecânico para Peças de Estampagem de Metal

O processo de estampagem de metal é um processo de fabricação versátil usado para produzir grandes volumes de peças de metal personalizadas de forma eficiente e econômica. No entanto, para colher os benefícios dos serviços de estampagem de metal, as peças devem ser projetadas adequadamente com a estampagem em mente. Aqui discutiremos os princípios e considerações críticos de projeto mecânico para projetar peças para estampagem de metal.

Seleção de Material

O material usado para estampagem de metal impacta significativamente o projeto da peça. Materiais dúcteis como aço de baixo carbono, aço inoxidável, alumínio e latão são comumente estampados. A espessura da chapa normalmente varia de 0,5 mm a 3 mm para a maioria das estampagens. Materiais mais espessos até 6 mm podem ser estampados em alguns casos.

Ao selecionar o material, considere fatores como:

- Resistência e dureza necessárias

- Resistência à corrosão necessária

- Propriedades magnéticas

- Peso e densidade

- Conformabilidade e capacidade de dobrar sem fraturar

- Custo e disponibilidade

Compreender a conformabilidade, flexibilidade e comportamento de dobra do material selecionado é crucial na fase de projeto. Recomenda-se consultar antecipadamente o engenheiro de estampagem da Neway sobre a seleção de material.

Espessura da Parede e Tolerâncias

Uma espessura de parede uniforme, em parte, produz as estampagens mais consistentes. Variações de espessura aumentarão as taxas de refugo e tornarão as peças mais propensas à fratura durante a estampagem.

Para a maioria dos aços de baixo carbono, uma tolerância de espessura de parede de ±0,1 mm é facilmente alcançável para estampagens. Tolerâncias mais apertadas até ±0,05 mm são possíveis, mas podem exigir controles de processo adicionais.

Consideração do Retorno Elástico

O retorno elástico é a recuperação elástica do metal após a conformação e é influenciado pelo grau do material, dureza, geometria da peça e orientação do grão. A quantidade de retorno elástico deve ser compensada no projeto do molde, dobrando a peça além do necessário.

O raio interno de dobra é o fator mais crítico para controlar o retorno elástico. As proporções mínimas de raio de dobra em relação à espessura do material são comuns:

- Ligas de alumínio - 1:1

- Aço de baixo carbono - 0,5:1

- Aço inoxidável - 1:1

Ângulos de Saída e Folgas

Ângulos de saída suficientes devem ser projetados na geometria da peça para uma folga adequada do molde e liberação da peça. Os requisitos padrão de ângulo de saída são:

- Aço de baixo carbono - 2-3° de saída por lado

- Aço inoxidável - 4-6° por lado

- Ligas de alumínio - 3-5° por lado

Estampagens mais profundas precisam de ângulos de saída maiores. Uma saída insuficiente pode levar ao travamento das peças no molde. Deve-se também fazer concessões para quaisquer revestimentos ou galvanoplastia que aumentarão a espessura da peça.

Raios de Dobra e Estampagem

Controlar o raio interno de dobra é crítico para obter peças de qualidade. Raios mais apertados aumentam o endurecimento por deformação e o risco de trincas. A orientação padrão para o raio interno mínimo de dobra para estampagens de metal é:

- Aço de baixo carbono - Espessura x 0,5

- Aço inoxidável - Espessura x 1

- Ligas de alumínio - Espessura x 1

Peças estampadas mais profundas requerem raios mais generosos no ponto de profundidade máxima. Usar raios padrão de molde simplificará o projeto e a construção do molde. Os raios são tipicamente especificados começando do menor tamanho padrão acima do mínimo e aumentando em incrementos de 0,5 mm ou 1 mm.

Furos, Ranhuras e Tolerâncias

A colocação e o projeto de quaisquer furos e ranhuras na peça devem considerar as limitações do processo de estampagem.

Para precisão da localização do furo, as tolerâncias esperadas são:

- ±0,5 mm quando o furo está até 150 mm do datum

- ±0,8 mm para furos de 150 mm a 300 mm do datum

Larguras de ranhura amplas são preferidas em vez de comprimentos longos de ranhura para controlar a precisão de posicionamento. O comprimento da ranhura não deve exceder 3x a largura.

A colocação de furos e ranhuras deve evitar áreas de estampagem altamente deformadas sempre que possível. Isso ajuda a manter a precisão dimensional e reduz o estresse e trincas ao redor dos furos. Raios de filete generosos onde os furos encontram ângulos internos reduzem ainda mais o estresse.

Pontes e Teias

Faixas estreitas de material entre furos ou espaços amplos são propensas a rasgar ou fraturar durante a estampagem. As larguras mínimas de teia em relação à espessura do material devem ser:

- Aço de baixo carbono - 8x a espessura do material

- Aço inoxidável - 10-12x a espessura

- Alumínio - 14x a espessura

Pontes mais largas devem conectar ilhas de material isoladas e fechadas às áreas principais circundantes. Usar abas recortadas em vez de pontes sólidas é outra estratégia para melhorar o fluxo de material.

Protrusões e Persianas Estampadas

Flanges salientes, bossagens, pontos de fixação e persianas devem ser generosamente arredondados e suavemente integrados à geometria base. Caso contrário, essas áreas serão propensas a trincas ou fissuras durante a conformação.

As diretrizes de raio mínimo de dobra devem ser seguidas para pequenas protrusões. Protrusões mais proeminentes podem exigir reforços mais pesados na base e transições graduais para as paredes circundantes.

Linhas de Partição

Os moldes de estampagem são projetados para se separarem ao longo das linhas de partição para ejetar as peças concluídas. As peças devem ser orientadas para permitir uma única direção de partição em linha reta sem quaisquer rebaixos.

Superfícies constantes e suaves devem ser mantidas ao longo das linhas de partição. Degraus, lacunas e superfícies irregulares impedirão o funcionamento adequado do molde. Qualquer texto ou gráfico na superfície da peça também deve evitar a área da linha de partição.

Inserções e Ferragens Estampadas

Acessórios como inserções roscadas, fixadores e dobradiças podem ser adicionados às estampagens em operações secundárias. Deve-se fazer concessões para folga de ferragens, pontos de inserção e características de acesso para montagem.

As áreas que receberão inserções devem ter espessura de parede local suficiente. Furos para parafusos auto-atarraxantes exigem um diâmetro de folga extra sobre o tamanho da rosca para considerar o deslocamento do material.

Considerações sobre Ferramentaria

A estampagem requer um investimento inicial em ferramentaria para a fabricação do molde. O impacto no custo da ferramentaria e no prazo de entrega deve ser considerado antecipadamente ao projetar as peças.

Projetos que minimizam as operações de molde necessárias, usinagem especializada e polimento ou texturização extensos simplificarão a ferramentaria. Raios de tamanho padrão e variação mínima nas geometrias de dobra também mantêm os custos de ferramentaria baixos.

Pós-Processamento

Muitas estampagens passam por processamento adicional como soldagem, PVD, pintura em pó, tratamento térmico ou montagem. Os projetos devem acomodar o espaço necessário para gabaritos e dispositivos usados em operações subsequentes.

A espessura do revestimento ou da pintura pode aumentar as dimensões da peça. Tolerâncias apertadas podem ser difíceis de manter em peças revestidas, portanto, a tolerância deve ser alocada de acordo. DRENAGEM e pontos de acesso são necessários para líquidos aplicados durante a galvanoplastia ou revestimento.

Colaboração Antecipada com o Parceiro de Estampagem

A validação com seu parceiro de estampagem deve ocorrer no início do processo de projeto para evitar retrabalhos extensos. Empresas experientes em estampagem podem avaliar a conformabilidade, analisar transições críticas e recomendar modificações antes do início da ferramentaria. Esta colaboração é vital para projetar peças otimizadas e econômicas que aproveitem todas as capacidades da estampagem de metal.

Resumo

Estampagens bem projetadas aproveitam ao máximo o processo, minimizando problemas de fabricação como trincas, retorno elástico e erros dimensionais. As principais considerações incluem:

- Seleção e propriedades do material

- Uniformidade da espessura da parede

- Raios internos de dobra e ângulos de saída

- Profundidades de estampagem e folgas

- Colocação de furos e ranhuras

- Pontes, teias e concessões para ferragens

- Linha de partição e qualidade superficial

- Impacto da complexidade da ferramentaria

- Requisitos de processamento secundário

Incorporar essas e outras melhores práticas resultará em projetos de estampagem com prazos de entrega reduzidos, qualidade aprimorada e custos gerais mais baixos. Uma colaboração eficaz antecipada entre projetistas e parceiros de estampagem experientes torna o projeto para estampagem mais direto. Com a abordagem de projeto correta, a estampagem de metal fornece uma maneira rápida e confiável de produzir peças de metal personalizadas complexas e duráveis em escala.

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