Dominando a Fabricação de Chapa Metálica: Corte, Dobra e Técnicas Avançadas

A fabricação de chapa metálica é um método valioso de prototipagem e produção para fazer peças funcionais robustas como painéis, suportes e gabinetes.

No entanto, diferente de outras técnicas de fabricação, a fabricação de chapa metálica na verdade compreende muitos processos diferentes, todos os quais manipulam a chapa metálica de maneiras diferentes. Esses diferentes processos podem envolver cortar a chapa metálica, moldá-la ou unir diferentes peças dela.

Este guia analisa os principais processos de fabricação de chapa metálica e explica como funcionam e para que são usados.

O que é fabricação de chapa metálica?

A fabricação de chapa metálica é um conjunto de processos de fabricação para transformar chapa metálica em peças funcionais. Para este guia, dividimos os processos em três categorias: corte, deformação e montagem.

Chapas metálicas comuns incluem aço, aço inoxidável, alumínio, zinco e cobre, e esses materiais geralmente vêm em espessuras entre 0,006 e 0,25 polegadas (0,015 e 0,635 centímetros). Espessuras mais finas são mais maleáveis, enquanto as mais grossas podem ser mais adequadas para peças de serviço pesado com aplicações extenuantes.

Para peças parcialmente planas ou ocas, a fabricação de chapa metálica pode ser uma alternativa custo-efetiva a processos como fundição e usinagem. O processo também é rápido e produz desperdício mínimo de material.

A fabricação de chapa metálica é amplamente usada para peças industriais e de consumo e em indústrias especializadas como automotiva, aeroespacial, energia e robótica.

Fabricação de chapa metálica: Corte

Uma das três maneiras principais de manipular chapa metálica é cortá-la. Neste sentido, a fabricação de chapa metálica pode ser considerada um processo de manufatura subtrativo (como usinagem CNC), porque peças utilizáveis podem ser feitas simplesmente removendo seções de material.

Fabricantes podem cortar chapa metálica usando uma variedade de diferentes máquinas, algumas das quais são únicas para fabricação de chapa metálica.

Um dos métodos principais para corte de chapa metálica é o corte a laser. Um cortador a laser usa um laser poderoso intensificado com uma lente ou espelho. É uma máquina precisa e energeticamente eficiente adequada para chapas finas ou médias, mas pode ter dificuldade para penetrar os materiais mais duros.

Outro processo de corte de chapa metálica é o corte a jato d'água. Corte a jato d'água é um método de fabricação de chapa metálica que usa um jato de água de alta pressão (misturado com uma substância abrasiva) para cortar através do metal. Cortadores a jato d'água são particularmente úteis para cortar chapas metálicas com baixo ponto de fusão, já que não geram calor que poderia deformar indevidamente o metal.

Uma terceira opção de corte de chapa metálica é o corte a plasma. Um cortador a plasma cria um canal elétrico de gás ionizado que forma um jato de plasma quente que penetra facilmente até chapas grossas de chapa metálica. Embora menos preciso que cortadores a laser ou jato d'água, cortadores a plasma são rápidos e potentes com baixos custos de configuração.

Essas três máquinas de corte podem ser usadas em outros materiais além de chapas metálicas, mas existem algumas técnicas usadas exclusivamente para fabricação de chapa metálica.

O processo de perfuração (às vezes chamado perfuração), por exemplo, cria furos precisos em chapa metálica usando um punção e matriz. A chapa metálica é colocada entre os dois componentes, e o punção força sua passagem através do metal para alcançar a matriz. No processo de perfuração, as peças circulares removidas são transformadas em sucata, mas essas peças circulares também podem ser usadas como novas peças brutas: isso é chamado corte de chapa (blanking).

Ao criar muitos furos, equipamento similar pode ser usado para a perfuração da chapa metálica.

Fabricação de chapa metálica: Deformação

Outra categoria principal de processos de fabricação de chapa metálica é deformação de chapa metálica. Este grupo de processos contém inúmeras maneiras de mudar e manipular chapa metálica sem cortá-la.

Um dos principais processos de deformação é dobra de chapa metálica. Usando uma máquina chamada dobradeira (brake), uma empresa de chapa metálica pode dobrar chapa metálica em formas V, U e canais a um ângulo de até 120 graus. Chapas mais finas são mais fáceis de dobrar. Também é possível fazer o oposto: fabricantes de chapa metálica podem remover a dobra horizontal de peças em forma de tira com o processo de endireitamento (decambering).

O processo de estampagem é outro processo de deformação, mas também pode ser pensado como uma subcategoria própria. Envolve o uso de uma prensa de estampagem hidráulica ou mecânica equipada com ferramenta e matriz, e sua operação é similar à perfuração — embora o material não precise necessariamente ser removido. Estampagem pode ser usada para tarefas específicas como encurvamento (curling), estiramento (drawing), relevo (embossing), flangeamento (flanging) e dobramento de borda (hemming).

Rotação (Spinning) é um processo de fabricação de chapa metálica diferente de outras técnicas de deformação, pois usa um torno para girar a chapa metálica enquanto é pressionada contra uma ferramenta. O processo parece similar a torneamento CNC ou até mesmo roda de oleiro, e é útil para criar peças de chapa metálica arredondadas: cones, cilindros, etc.

Processos de deformação de chapa metálica menos comuns incluem batimento (wheeling), usado para fazer curvas compostas em chapa metálica, e laminação (rolling), na qual a chapa metálica é alimentada entre um par de rolos para reduzir sua espessura (e/ou aumentar consistência na espessura).

Alguns processos ficam no meio entre corte e deformação. Por exemplo, o processo de expansão de chapa metálica envolve cortar múltiplas fendas no metal e então esticar a chapa aberta como um acordeão.

Fabricação de chapa metálica: Montagem

Corte e deformação de chapa metálica são duas maneiras de formar chapa metálica. Uma terceira maneira é montagem, seja usando fixadores comuns ou outros métodos.

Embora nem sempre seja considerado um processo de fabricação, a montagem de componentes díspares de peças de chapa metálica usando fixadores parafusos, parafusos e rebites é uma parte importante do processo de fabricação geral. Outros processos de fabricação de chapa metálica como perfuração podem ser realizados explicitamente para fazer furos para rebites e outros fixadores.

Componentes de chapa metálica também podem ser unidos usando o processo de soldagem, no qual calor é aplicado para derreter uma seção do metal onde ele se une a outro componente. O metal derretido dos dois componentes se funde para formar uma conexão sólida. Chapas metálicas comuns como aço inoxidável e alumínio têm boa soldabilidade, embora metais diferentes possam soldar melhor com certos tipos de soldagem: arco, feixe de elétrons, resistência, etc.

Escolhendo os processos certos de fabricação de chapa metálica

Se você já projetou peças de chapa metálica, chances são que você tem uma boa ideia dos processos de fabricação que serão usados para realizar o design. Na verdade, alguns utilitários CAD como Autodesk Fusion 360 e Dassault Systemes Solidworks permitem criar características que correlacionam com processos físicos de fabricação de chapa metálica como dobra e estampagem.

Independentemente do seu nível de experiência, os especialistas em chapa metálica da 3ERP podem ajudá-lo a finalizar seus designs e escolher entre processos similares como corte a laser e corte a jato d'água.

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