Como o tamanho e a direção do grão afetam as peças de chapa metálica

Fabricação de chapas metálicas, a prática de manipular peças planas de metal em novas formas, é um método prático e baixo custo solução para fazer peças como suportes, armários e equipamentos de cozinha. É uma das maneiras mais eficientes de fazer produtos muito grandes e simples que não possuem recursos altamente detalhados.

No entanto, a engenharia de peças de chapa metálica bem-sucedidas é mais complicada do que parece, e uma das principais razões para essa complexidade é a grão . A granulação afeta a força e função de chapas metálicas, de modo que os engenheiros devem ter o cuidado de fabricar suas peças de chapas metálicas com grãos em mente; a falha em fazer isso pode resultar em peças com pontos fracos críticos.

Este artigo aborda os fundamentos do grão em chapas metálicas:O que é grão? Como o tamanho do grão afetar as peças de chapa metálica? E como a direção do grão impactar o processo de fabricação e as peças finais?

O que é fabricação de chapas metálicas?

A fabricação de chapas metálicas (ou fabricação de chapas metálicas/prototipagem de chapas metálicas) é um conjunto de processos de fabricação usados ​​para cortar, deformar, e montar chapas planas de metal. Essas folhas - de materiais como alumínio, aço e outros metais - são feitas em bitolas padrão, e os fabricantes podem escolher um material e bitola adequados com base nos requisitos do produto final.

Na maioria dos casos, vários processos diferentes são usados ​​para transformar uma folha de metal padrão em um produto final. Os processos de corte incluem perfuração, corte a laser, corte a jato de água, e corte a plasma; processos de deformação incluem dobramento, estampagem, e girando; processos de montagem incluem soldagem . A implantação de uma sequência desses processos pode transformar uma folha de metal sem características em uma peça utilizável como um pedaço de estante.

A chapa metálica é um processo adequado para peças simples, grandes ou de paredes finas, como painéis, suportes, prateleiras, gabinetes, portas, eletrodomésticos e equipamentos de cozinha e escritório.

O que é granulação em chapas metálicas?

Como a maioria dos materiais sólidos inorgânicos, o tipo de metal usado na fabricação é um policristalino estado:eles são sólidos e consistem em cristais muito pequenos ou cristalitos de vários tamanhos e orientações mantidos juntos por finas camadas de sólido amorfo. Esses cristais — e seu arranjo — às vezes são chamados de grão .

Para fazer chapas de metal, grandes seções de metal não formado e aquecido são alimentadas através de rolos, esticando-as em folhas de espessura uniforme. Esse processo de laminação alonga os vários cristais na direção da laminação, criando o que chamamos de direção do grão: os cristais são agora mais longos ao longo do comprimento da folha e mais curtos ao longo da transversal longa (largura) e transversal curta (espessura). Esses cristais alongados têm efeitos importantes no comportamento do metal.

O tamanho médio de cada cristal ou o tamanho do grão do metal , também afeta o comportamento do metal. O tamanho do grão é afetado pela laminação da chapa metálica, mas também pode ser alterado de outras maneiras.

Como a direção do grão afeta as peças de chapa metálica?

A direção do grão é um fator importante a ser considerado antes de qualquer processo de fabricação de chapas metálicas, mas especialmente antes de dobrar , dobrável , e processos de deformação semelhantes.

Isso ocorre porque a direção do grão torna a chapa metálica mais forte em algumas direções e mais fraca em outras. Com muitos metais, dobrar com o grão (longitudinalmente) pode aumentar a probabilidade de rachar , rasgando , ou casca de laranja , e, portanto, pode ser preferível dobrar contra a fibra para reduzir a probabilidade desses problemas.

Dito isto, dobrar contra a fibra requer maior força, já que a chapa de metal é mais forte e pode resultar em mais retorno — o grau em que a chapa metálica volta ao seu ângulo original.

A direção do grão também afeta como um fabricante pode abordar o aninhamento de peças de chapa metálica. Por exemplo, se um fabricante pretende cortar várias formas de uma única folha, ele deve considerar como a orientação de cada forma se relaciona com a direção do grão. De qualquer forma, eles devem tentar garantir que a direção da granulação seja consistente entre as peças para que possam, por exemplo, aplicar forças consistentes durante a dobra e outras operações.

Como o tamanho do grão afeta as peças de chapa metálica?

O tamanho do grão da chapa metálica pode variar por diferentes razões. Se for aquecido por muito tempo, por exemplo, a difusão pode ocorrer através dos limites de grão – os espaços entre os cristais individuais – resultando em um tamanho de grão maior.

É importante controlar o tamanho do grão porque tem um efeito significativo no rendimento força da chapa metálica. Em geral, um tamanho de grão menor resultará em peças mais fortes , enquanto um tamanho de grão maior resultará em grãos mais fracos.

O efeito do tamanho do grão sobre a resistência do metal pode ser explicado pelos limites de grão . Os limites de grão interrompem o movimento das discordâncias no metal e evitar trincas, e um tamanho de grão menor aumenta o número de contornos de grão em uma determinada área, resultando em maior resistência.

O tamanho do grão é determinado durante a laminação da chapa, mas também pode ser ajustado posteriormente através do recozimento ou normalizando :reaquecer o metal até um pouco abaixo do seu ponto de recristalização e, em seguida, permitir que ele retorne à temperatura ambiente no forno (recozimento) ou resfriado ao ar livre (normalização).

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