Fabricação de chapas metálicas 101:um guia de conhecimento básico

Antes de escolher trabalhar com um novo processo de fabricação, é importante entender os fundamentos da tecnologia. Ou seja, você precisa se familiarizar com o que é, como funciona e suas diversas vantagens. Neste artigo, abordaremos os conceitos básicos de fabricação de chapas metálicas. Nosso objetivo é lançar luz sobre esta técnica de produção de metal com inúmeras aplicações em muitos setores.

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A fabricação de chapas metálicas refere-se à transformação de chapas metálicas planas em produtos e estruturas metálicas. Normalmente, os métodos de processamento de chapas metálicas envolvem a transformação de diferentes tipos de chapas metálicas em peças e componentes. Portanto, é útil pensar neste processo de conformação de metal não como um único processo de fabricação, mas como uma coleção de técnicas de conformação.

Essas técnicas geralmente trabalham em conjunto para produzir a peça necessária. As técnicas básicas de fabricação de chapas metálicas incluem corte, dobra, puncionamento, estampagem, soldagem e acabamento. Vamos mergulhar nos detalhes dessas técnicas em breve.

A fabricação de chapas metálicas é adequada para uma variedade de materiais metálicos. Na RapidDirect, por exemplo, produzimos componentes de chapa metálica feitos de alumínio, aço, aço inoxidável, cobre e latão. O processo de fabricação é tão comum que é improvável que você passe o dia sem encontrar um produto fabricado em chapa metálica. Seja um eletrodoméstico ou peças menores, como suportes ou gabinetes, você encontrará esses produtos em todos os lugares.

Um guia para o processo de design de chapas metálicas

Muitas pessoas tendem a não entender as etapas básicas envolvidas no processo de fabricação de chapas metálicas. A ausência de conhecimento fundamental pode tornar difícil ter requisitos e expectativas realistas para um projeto. Os métodos de processamento de chapas metálicas geralmente envolvem um processo de várias etapas, exigindo vários especialistas e ferramentas qualificados para a conclusão bem-sucedida do trabalho.

Do início ao fim, o processo de projeto de fabricação de metal envolve:

A ideia

Todo processo de prototipagem rápida começa com uma ideia, e o design de chapas metálicas não é exceção. Começa com conceitos básicos do que você quer como designer. Você pode colocar essas ideias aproximadamente para fornecer requisitos realistas para o seu projeto. Também pode envolver o projeto de um modelo 3D do componente de chapa metálica desejado. O modelo geralmente inclui requisitos de espessura de parede, raios de dobra, orientação do furo, tolerância de dobra e muito mais.

Criação de desenhos de engenharia

Após a conclusão de um modelo 3D, há a necessidade de criar desenhos para fabricação. Antes que qualquer trabalho possa começar, os engenheiros precisam desenvolver projetos. Esses projetos determinarão as especificações da chapa metálica necessária para fazer os desenhos iniciais.

Os desenhos são o que será enviado para a oficina mecânica. Os desenhos geralmente incluem todas as informações de fabricação, como seleção de material, acabamento de superfície e muito mais.

Análise de capacidade de fabricação

Juntamente com outros cálculos relacionados, os desenhos serão verificados novamente para garantir que seguem os requisitos e especificações. Seguir uma estratégia de DfM ajuda a focar na simplificação dos projetos e na possível redução do número de peças. Tal análise sugere a padronização de peças para diversas aplicações.

Além disso, os engenheiros obterão insights sobre o desenvolvimento de projetos que podem ser facilmente fabricados. Assim que a análise de fabricação estiver concluída, haverá um desenho final da oficina com cálculos detalhados de níveis de tensão/deformação e limitações de carga. As informações nele disponíveis determinarão o processo de fabricação de chapas metálicas.

Desenvolvimento de protótipos

Uma vez que existe um modelo de projeto de chapa metálica, os engenheiros realizam vários processos para manter a geometria do componente. Esses métodos incluem corte, dobra, perfuração, estampagem e soldagem. Os acabamentos de superfície também ajudam a melhorar a estética do protótipo criado. É importante realizar essas etapas uma após a outra. Apressar o processo ou pular uma etapa pode comprometer a qualidade e a integridade do produto final.

Teste de protótipo

Depois de desenvolver o protótipo, os clientes avaliam o protótipo para garantir que ele atenda aos seus requisitos. O teste também pode envolver o uso de tais componentes em condições reais. Além disso, a avaliação pode ser feita com os usuários dando feedback sobre os produtos.

Produção em grande escala

Um protótipo que passe nos testes e atenda às especificações exigidas entrará em produção de peças completas.

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Para entender a formação de diferentes peças utilizando a fabricação de chapas metálicas, é imprescindível conhecer os diferentes tipos de técnicas utilizadas. Esses métodos de processamento de chapas metálicas ajudam a transformar chapas planas de metal em componentes tridimensionais e funcionais. Abaixo estão as técnicas de processamento de chapas metálicas mais comuns.

Corte

O corte é normalmente o primeiro passo na fabricação de chapas metálicas. Como o nome indica claramente, consiste em cortar a chapa metálica. Em outras palavras, os fabricantes começam com uma chapa metálica retangular e, com base no projeto da peça do cliente, o material é cortado sob medida. Existem vários métodos para cortar chapas metálicas.

Por exemplo, é possível cortar chapas de metal usando cisalhamento, que usa forças de cisalhamento para cortar o metal. Existem três opções envolvidas neste tipo de corte – cisalhamento, puncionamento e estampagem. Por outro lado, os fabricantes também realizam o corte sem cisalhamento. Este é o processo ideal para projetos industriais que exigem corte de precisão e prazos de entrega mais rápidos.

Na RapidDirect, aproveitamos o corte a laser de chapas metálicas, com um processo sem cisalhamento. Consideramos este processo mais adequado para aplicações industriais. O corte a laser permite um alto grau de precisão (+/- 0,1 mm) e é eficiente em termos de tempo. Também oferecemos corte a plasma e corte a jato de água, que também oferecem corte de alta precisão.

Estampagem

A estampagem é um método de conformação a frio que transforma peças planas de metal em várias formas. O processo utiliza uma ferramenta e matriz, que, ao serem impactadas, alteram a forma do metal através do uso de pressão de cisalhamento.

A estampagem é um termo mais amplo na fabricação de chapas metálicas. Abrange perfuração, dobra, bem como gravação. Também incorpora flangeamento, que consiste em passar a chapa de metal de forma a formar flanges.

Dobrar

A dobra é outra etapa crítica na fabricação de chapas metálicas. Como o nome indica, consiste em dobrar as chapas metálicas. Fabricantes de metal realizam dobras de chapas metálicas usando dobradeiras, máquinas de laminação e outros equipamentos. Os conjuntos de equipamentos criam formas padrão, como curvas em U ou curvas em V.

Apesar de quão simples a flexão pode parecer para o olho destreinado, é um processo bastante complexo que requer um fabricante altamente qualificado. Isso se deve principalmente à ocorrência de “spring back”, que é o termo para quando o metal inevitavelmente tenta recuperar sua estrutura plana original após a flexão. Para superar este problema de fabricação de chapas metálicas, os operadores devem dobrar a peça de modo que seu ângulo de retorno elástico seja o ângulo desejado.

Perfuração

A perfuração é uma técnica usada para criar furos em uma folha de metal. O método se baseia em um punção e matriz (geralmente feito de um metal duro). Os materiais usam força de cisalhamento para perfurar furos na chapa de metal. A matriz então coleta o material de sucata criado a partir do furo. A perfuração também ajuda a fazer uma indentação na folha de metal. Na RapidDirect, nossa capacidade de puncionamento CNC pode criar furos de até 50 mm de diâmetro.

Soldagem

A soldagem é uma das etapas finais na fabricação de chapas metálicas. É um processo fundamental de chapa metálica para unir peças metálicas em uma única peça. Uma ampla gama de técnicas de soldagem está disponível, incluindo soldagem por bastão, MIG e TIG.

Embora variados em sua abordagem, todos os três têm a função de unir o metal derretendo a borda da peça e adicionando enchimento. Isso cria uma ligação metalúrgica entre as peças, fundindo-as fortemente. A soldagem só é necessária, é claro, se um produto vier com dois ou mais componentes separados.

Se você precisar de componentes fabricados em chapa metálica, entre em contato com RapidDirect agora.

Seleção de materiais para fabricação de chapas metálicas

Existe uma vasta gama de materiais utilizados na engenharia de chapas metálicas. É importante fazer a melhor escolha para o seu produto para garantir a qualidade ideal.

Sua escolha deve depender do produto final desejado e das expectativas gerais para ele. Aqui estão alguns dos materiais de chapa metálica usados ​​na fabricação:

• Aço inoxidável – Existem vários tipos de aço inoxidável que você pode escolher. Podem ser de aço inoxidável austenítico. Estes são metais não magnéticos com altos níveis de níquel e cromo. Eles são amplamente utilizados devido à sua resistência à corrosão e formabilidade. Os inoxidáveis ​​ferríticos, por outro lado, são magnéticos. Eles são bons para aplicações não estruturais ou decorativas. O aço inoxidável martensítico também fornece produtos fortes e resistentes à corrosão.
• Aço laminado a quente – Um tipo de aço produzido quando uma série de processos de rolos (a mais de 1700 graus Fahrenheit) criam aço. Você pode facilmente moldar esses aços em peças grandes devido à sua flexibilidade.
• Aço Laminado a Frio – Este é essencialmente aço laminado a quente com processamento adicional. Eles são mais suaves e vêm com melhores tolerâncias.
• Aço pré-chapeado – Estes também são referidos como materiais de chapa metálica galvanizada. Eles vêm com um revestimento protetor para evitar que enferrujem. Eles também suportam métodos fáceis de processamento de chapas metálicas devido à maior ductilidade.
• Alumínio – Outra escolha popular para os setores de manufatura. Ele vem com uma excelente relação força-peso. Ele também vem com muitas características que o ajudam a atender a muitos requisitos de aplicativos.
• Cobre/Latão – Trabalhar em latão é fácil, graças ao seu menor teor de zinco. Os metais de cobre também vêm com camadas protetoras de óxido para evitar a corrosão. Ambos os materiais são desejáveis ​​em produtos arquitetônicos para uma aparência esteticamente agradável.

Seleção de acabamento de superfície para fabricação de chapas metálicas

O acabamento da superfície é outro aspecto importante da fabricação de chapas metálicas personalizadas. Os acabamentos da superfície metálica têm benefícios estéticos e funcionais.

Alguns dos acabamentos de superfície que você pode aplicar em chapas de metal são:

• Jato de areia – Este método envolve o disparo de areia ou outros abrasivos contra a chapa metálica em alta velocidade. Assim, dá à chapa uma textura fosca para prepará-la para o revestimento.
• Polimento de polimento – Nesse método, uma roda de pano é usada para polir a superfície do metal, deixando-a brilhante.
• Revestimento em pó – Isso envolve a pulverização direta de tinta em pó na parte metálica. Em seguida, assar a peça em um forno para formar uma camada resistente ao desgaste.
• Anodização – A anodização ajuda a obter um componente com excelentes propriedades de resistência à ferrugem. Também melhora a dureza e a durabilidade da superfície.
• Películas Químicas – São acabamentos que proporcionam boa condutividade e resistência à corrosão. Esse processo de revestimento serve melhor como base para tinta e dá um acabamento dourado à superfície.

Considerações de projeto para fabricação de chapas metálicas

Aqui estão alguns dos recursos de projeto importantes a serem considerados ao modelar uma peça de chapa metálica:

• Espessura da parede: A espessura uniforme é muito importante para qualquer geometria. Geometrias com mais de uma espessura de parede exigirão chapas de diferentes espessuras. Portanto, o alinhamento e a orientação das peças podem ser imprecisos ou levar tempo.
• Raios de curvatura: É importante manter o raio de curvatura interno da chapa metálica pelo menos igual à sua espessura. Isso ajudará a evitar distorções e frações nas partes finais. Manter os raios de curvatura de forma consistente em toda a peça garante economia e boa orientação.
• Provisão e dedução de dobras: A tolerância de dobra é o material necessário para ser adicionado aos comprimentos reais das peças para ajudar a desenvolver um padrão plano. A dedução da dobra é o material necessário a ser removido do comprimento dos flanges para ajudar a obter um padrão plano.
• Fator K: O fator K é o processo de chapa metálica é a razão entre o eixo neutro e a espessura do material. Esse valor muda em relação às várias propriedades físicas e espessura dos materiais usados.
• Orientação dos furos e slots: Esses fatores também são muito importantes. O diâmetro dos furos e ranhuras deve ser pelo menos tão grande quanto a espessura da chapa metálica. Além disso, os furos devem ser razoavelmente espaçados. Eles nunca devem estar muito próximos da borda do material.

Outros recursos adicionais a serem considerados incluem bainhas, entalhes, abas, cachos, filetes, escareadores.

Algumas dicas de DfM para fabricação de chapas metálicas

É importante observar algumas dicas eficazes de projeto de fabricação de chapas metálicas para uma criação melhor e rápida de componentes.

É vital especificar tamanhos de furos, alinhamento e localizações em um projeto de chapa metálica. Diâmetros de furos menores que a espessura da chapa metálica podem resultar em polimento longo, alta carga de punção e rebarbas excessivas. Portanto, os diâmetros dos furos devem ser maiores que a espessura da chapa.

Além disso, a distância entre os furos deve ser pelo menos duas vezes a espessura da chapa metálica. Nos casos em que deve haver um furo próximo à borda, o espaçamento entre o furo e a borda deve ser no mínimo a espessura da chapa.

Os colares e o alívio de dobra perto das áreas de perfuração ajudam a fortalecer as peças de chapa metálica. As estruturas de grãos também são importantes para evitar trincas em peças com abas ou ressaltos. As alças não devem ser paralelas à direção do grão. Isso pode levar à formação de rachaduras. Em vez disso, eles devem ser perpendiculares ou um pouco menos de 45 graus em direção à direção do grão.

Você também deve manter as folgas entre o punção e a matriz grandes para evitar o desgaste prematuro do punção. Além disso, você tende a aumentar a rigidez colocando contas nas curvas e chanfros nos cantos. Desta forma, você pode reduzir o efeito spring-back. Uma peça de chapa metálica pode facilmente manter sua planicidade e resistência por cunhagem em torno de furos alargados.

Fabricação de chapas metálicas da RapidDirect

A fabricação de chapas metálicas é uma ciência e uma arte. Sua extensa gama de nuances e técnicas torna importante para um fabricante de metal qualificado lidar com cada projeto. Como você conhece os conceitos básicos de design de chapas metálicas, deixe que um serviço profissional cuide do resto!

Com o RapidDirect, você pode colher os benefícios dos métodos de processamento de chapas metálicas, bem como nosso serviço de produção automatizado e altamente simplificado. Com nosso serviço, você pode esperar uma cotação de fabricação de chapas metálicas em até 12 horas e prazos de entrega de até três dias.

Nossa oferta de prototipagem rápida também inclui uma capacidade de fabricação sólida e confiável (liderada por nossa equipe de especialistas com mais de 20 anos de experiência) e garantia técnica e de qualidade, incluindo certificações de materiais SGS e RoHS, relatórios de qualidade em processo e inspeção do primeiro artigo.