Dominando Guilhotinas e Cisalhamento: Um Guia Prático

O cisalhamento é um dos processos de trabalho em metal mais antigos disponíveis e geralmente é o primeiro processo e máquina usada na fabricação de peças. Todas as guilhotinas são classificadas por sua capacidade de cortar aço e devem ser selecionadas de acordo com a capacidade necessária relacionada ao aço. Se sua aplicação é Aço Inoxidável, você deve selecionar uma guilhotina classificada para aproximadamente 1,5-2x a espessura do material que está usando. Se estiver cortando Alumínio, uma guilhotina dimensionada para metade da espessura do material com que está trabalhando é provavelmente suficiente. Embora existam guilhotinas pequenas operadas à mão ou pé (usadas principalmente nas indústrias de HVAC e Coberturas), esta introdução focará principalmente em guilhotinas motorizadas na faixa de 14 gauge (1,9 mm x 3 m) e mais pesadas, encontradas na maioria das oficinas de fabricação na América do Norte.

Descrição do Processo:

Cisar chapa ou chapa grossa de aço é muito parecido com usar tesouras para cortar papel ou papelão. As lâminas se unem a uma distância mínima ou offset que descrevemos como "gap de lâmina" para fraturar o material nos tamanhos de blank desejados para processamento posterior. A lâmina inferior é fixada na "Mesa" da guilhotina, enquanto a lâmina superior se move em um movimento reto para cima e para baixo "guilhotina" ou em um movimento oscilante "rotativo". Quanto mais espesso ou duro o material, mais afastadas as lâminas devem ser espaçadas ou os ângulos das lâminas aumentados (ângulo de inclinação/rake) para reduzir a tonelagem necessária para cisalhar (ou fraturar) o material até a classificação da máquina.

Uma guilhotina de qualidade pode economizar muitas horas em processos posteriores como dobra, soldagem e montagem, por isso é importante garantir que você seja capaz de fazer cortes de qualidade, limpos, quadrados, precisos e que possam ser repetidos rapidamente. Alguns dos fatores-chave na escolha de uma guilhotina são descritos abaixo e, ao escolher sua guilhotina, seja nova ou usada, esses fatores devem ser considerados em sua tomada de decisão.

Componentes de uma Guilhotina:

Todas as guilhotinas são compostas pelos mesmos componentes básicos:

1. Estrutura Principal: A estrutura principal da máquina suporta todos os outros componentes, mesa e sistema de acionamento. Uma guilhotina de qualidade tem uma estrutura resistente e pesada para o tamanho e classificação do material. Algumas guilhotinas levemente construídas são conhecidas por serem suscetíveis a laterais fraturadas, mesas trincadas ou rams empenados devido a design ruim ou abuso.

2. Mesa: A mesa é onde seu operador trabalhará ao introduzir material nas lâminas da guilhotina. A mesa suporta não apenas o material, mas também a lâmina inferior de cisalhamento. A mesa de uma guilhotina de qualidade deve ser pesada e sólida, com conveniências para manuseio de material como recortes para o operador deslizar as mãos sob a chapa para levantamento e transferências de esferas para "rolar" o material sendo cisalhado mais facilmente para o lugar.

3. Braço de Esquadro: Um braço de esquadro é crucial para garantir que o material sendo cortado esteja a 90 graus quadrados. Para alcançar o esquadro adequado, usa-se um braço de esquadro que foi configurado e ajustado para garantir que está perfeitamente quadrado às lâminas de cisalhamento. Este braço também pode ter uma escala de medição, o que ajuda a medir peças cisalhadas muito curtas da frente da máquina, em oposição a usar a barra de batente como parada atrás das lâminas. Tipicamente, o braço de esquadro tem comprimento igual às lâminas, mas pode ser qualquer comprimento que funcione para a aplicação.

4. Prensadores (Hold Downs): "Prensadores" são grampos (ou uma única barra tipo grampo) localizados próximos às lâminas de cisalhamento e firmemente seguram o material sendo cisalhado para evitar que ele se mova durante o processo e, mais importante, para evitar a ponta para cima, que introduziria o material como uma cunha entre as lâminas superior e inferior, forçando o gap a abrir mais. Tipicamente, quanto mais força e número de prensadores, sinal de uma guilhotina melhor e de maior qualidade.

5. Lâminas: As lâminas de corte (ou cisalhamento) são tipicamente aço ferramenta e são endurecidas para resistência ao desgaste e afiadas. São montadas no ram superior móvel e na mesa inferior fixa, com gap geralmente de apenas alguns milésimos de polegada. As lâminas podem ser "viradas" quando gastas pelo uso progressivo para outro lado, reafiadas ou substituídas. Guilhotinas tipicamente têm lâminas com 2 lados de corte ou 4 lados, dependendo do design da máquina.

6. Batente (Sistema de Medição): Embora não específico a toda guilhotina, o batente (ou parada de comprimento de peça/sistema de medição) está em cerca de 95% das guilhotinas no mercado hoje. O batente adequado é crucial não apenas para manter o comprimento cisalhado correto, mas para permitir que o operador "bata" rapidamente o próximo blank cisalhado e repita o processo muito rápido. Geralmente, estes "Bates" (ou paradas) estão na traseira da guilhotina e comumente são barras de batente acionadas por fuso, controladas por computador, para encostar o material. Estes bates podem ser posicionados manual ou eletronicamente (programados) para fornecer múltiplos comprimentos cisalhados, bem como uso repetido do mesmo comprimento. Um sistema de batente de qualidade será forte o suficiente para suportar peso de material equivalente à capacidade total da guilhotina por muitos anos.

7. Controle: Um controle de guilhotina pode ser tão simples quanto uma roda manual posicionando o batente traseiro em conjunto com um pedal de pé/embreagem, ou tão extenso quanto um sistema de batente programável permitindo posicionamento programável preciso do sistema de batente enquanto mantém uma contagem de ciclos precisa. Embora a maioria dos controladores de batente de guilhotina sejam usados como simples posicionadores "Vá Aqui", muitos são capazes de muito mais, incluindo cisalhamento de "kits" de múltiplas peças e comprimentos, todos posicionados e contados automaticamente.

8. Acessórios/Opções: Uma guilhotina pode ser personalizada para atender a uma variedade de necessidades adicionando acessórios opcionais que podem tornar a operação mais simples, rápida, precisa e confiável. Opções comuns incluem:

   • Empilhador/Transportador
   • Sistemas de Resfriamento Hidráulico
   • Batente Frontal
   • Bates Traseiros Estendidos
   • Alta Velocidade (Apenas Hidráulicos)
   • Opções de Segurança como cortinas de luz, cercas, etc.
   • Transferências de Esferas na Mesa
   • Recortes para Mãos
   • Escalas na Mesa
   • Esquadros de Miter
   • Usinagem ou Rosqueamento Especial da Mesa para Acessórios

Tipos de Guilhotinas

Guilhotina (Guillotine)

Um design "Guilhotina" em uma cisalhadeira refere-se à ação de movimento da lâmina superior. A lâmina é acionada em linha reta por um mecanismo e sistema de guias acionando o ram e a lâmina para baixo e para cima. Geralmente, este design equivale a um design maior e mais pesado em uma guilhotina e é quase sempre encontrado em designs classificados na capacidade de 12 mm ou maior.

Viga Oscilante (Swing Beam)

Um design de viga oscilante usa o poder da alavanca através de um ram em balanço para aumentar a tonelagem e, assim, a capacidade de cisalhamento. Colocando a lâmina superior em um ram mecanizado pivotante, a lâmina é forçada para baixo por atuação mecânica ou hidráulica usando o poder da alavanca. Este design geralmente equivale a um design de máquina menor em altura e também lâminas que devem ser aliviadas para folga, permitindo tipicamente apenas 2 arestas de corte por lâmina. Existem também versões modificadas deste design que estão entre os designs mais populares vendidos hoje.

Tipos de Sistemas de Acionamento de Guilhotinas

Hidráulico

A pressão hidráulica é aplicada através de um ou mais cilindros para forçar o ram e a lâmina superior da máquina para baixo. Máquinas hidráulicas podem ter tipicamente um ou dois cilindros hidráulicos para operação.

Mecânico

Um motor gira um grande volante em alta velocidade; o operador então engata uma embreagem que pode ser ativada via pneumática, hidráulica ou mecânica. Uma vez engatada, o volante em movimento é acoplado a um virabrequim no qual o ram da máquina está anexado. O virabrequim então gira, ciclando o ram e a lâmina de cisalhamento para cima e para baixo.

Outros Fatores de Design de Guilhotinas a Considerar:

Ângulo de Inclinação (Rake Angle):

"Ângulo de Inclinação" é o ângulo da lâmina superior de corte conforme é introduzida além da lâmina inferior. Este ângulo de introdução permite que apenas uma pequena porção do material seja efetivamente engatada com as lâminas a qualquer momento, reduzindo grandemente as forças necessárias para cisalhar comprimentos longos. Idealmente, se a força necessária para cisalhar uma peça não fosse consideração, uma máquina teria 0 ângulo de inclinação, pois teoricamente forneceria a peça cisalhada mais reta e tempo de ciclo mais rápido. No entanto, como as guilhotinas tipicamente trabalham com 3-3,6 m de comprimento de material ou mais, a força necessária seria massiva e, portanto, proibitiva em custo. O "Rake" é assim necessário para minimizar a força real necessária para "fraturar ou cortar" o material.

Idealmente, uma máquina de qualidade tem o menor ângulo de inclinação possível, tipicamente 6 mm por pé, pois ângulo excessivo pode causar Torção (peça cisalhada enrolando) e/ou Arco (peça cisalhada rolando em um arco).

Ângulo de Inclinação Ajustável:

Alguns fabricantes usam um mecanismo que permite à lâmina superior variar o ângulo de inclinação para maximizar a capacidade da guilhotina. Aumentando o ângulo, a quantidade de material mais espesso efetivamente engatado nas lâminas permanece na "janela" de potência da guilhotina. Embora esses fabricantes anunciem isso como um "benefício", a realidade é que oferecem uma máquina muito mais leve com capacidade de cisalhar material mais espesso através deste ângulo aumentado. Ao escolher uma guilhotina com ângulo de inclinação variável, investigue minuciosamente qual sua capacidade no menor ou recomendado ajuste de inclinação, pois isso é realmente o que a guilhotina foi projetada para lidar; espessuras maiores só são alcançadas aumentando o ângulo e, assim, aumentando a Torção e Arco que você pode esperar na peça resultante.

Ajuste de Gap de Lâmina:

Em qualquer operação de cisalhamento, quanto maior o offset entre as lâminas superior e inferior, menor a força necessária para quebrar ou fraturar o material. Conforme o gap se torna excessivo, rebarbas (ou rasgos) começam a ocorrer nos blanks cisalhados. Se o gap for definido muito próximo, a força necessária para quebrar o material pode exceder a capacidade da guilhotina. Como materiais diferentes como Alumínio, Aço e Aço Inoxidável têm forças de fratura diferentes, eles requerem diferentes configurações de gap para garantir a melhor qualidade de peça cisalhada para o tipo e espessura de material. Todas as guilhotinas vêm com a capacidade de "espacar" as lâminas, seja por calços manuais (muito lento), ajuste da mesa/lâmina inferior (lento) ou por mecanismo de ajuste rápido de gap de lâmina, que também pode ser motorizado (mais rápido). Dependendo da gama de tipos e espessuras de material com que você trabalha, determinará a necessidade de um recurso de ajuste rápido de gap em sua guilhotina.

Argumentos Comuns ao Selecionar uma Guilhotina

Argumento 1: Mecânico vs. Hidráulico - Qual é Melhor?

Ao selecionar uma guilhotina, muitos assumem que operação hidráulica é melhor, equiparando-a a uma prensa dobradeira. No entanto, o cisalhamento é um processo completamente diferente e atuação mecânica pode ser preferida em uma guilhotina devido aos seguintes fatores:

• Velocidade: Guilhotinas mecânicas são mais rápidas no ciclo completo.
• Simplicidade: Guilhotinas mecânicas têm mecanismos mais simples para manter e reparar, tornando o uptime maior e downtime menor.
• Ruído: Guilhotinas mecânicas são mais silenciosas, pois não têm o funcionamento constante de hidráulica.
• Calor: Sem hidráulica, guilhotinas mecânicas operam muito mais frias.
• Ecológico: Sem óleo hidráulico, sem calor hidráulico (requerendo resfriamento), sem resíduo de óleo, sem resíduo de filtro.

Onde as hidráulicas têm vantagem:

• Comprimento de Curso Variável: Guilhotinas mecânicas devem fazer o ciclo completo ao cisalhar, enquanto hidráulicas podem ser configuradas para cursos curtos rápidos, úteis ao cisalhar material de apenas alguns centímetros de largura.
• Proteção contra Sobrecarga: Protegidas por válvula de alívio, uma guilhotina hidráulica pode impedir que a lâmina entre em posição "travada" com o material; quando a hidráulica atinge o PSI máximo, uma válvula de segurança abre e alivia a alta pressão, parando a força descendente e permitindo que o ram recue e a obstrução/material excessivamente duro seja removido.

Argumento 2: Fossa vs. Sem Fossa - Qual é Melhor?

À medida que as guilhotinas aumentam em capacidades de espessura (força/tonelagem) ou se estendem em largura, podem requerer uma "fossa", ou mais precisamente descrito como um slot no piso. A razão pela qual este alívio no piso é necessário é devido às propriedades mecânicas do cisalhamento que causam deflexão tanto da mesa quanto do ram sob a alta tonelagem necessária. Adicionar massa ao ram simplesmente torna a máquina mais alta; adicionar massa à mesa elevaria a altura de trabalho além de um nível confortável. Portanto, a maneira mais fácil e melhor de contrabalancear essas forças é adicionar mais massa à mesa e colocar essa massa abaixo do piso. Ao adicionar esta massa, os fabricantes criaram uma máquina mais forte e pesada que pode operar com baixo ângulo de inclinação para boas peças de qualidade e não flexionará sob carga. Esta massa adicionada aumenta a rigidez, qualidade da peça, vida útil e custo de fabricação da guilhotina e, portanto, é encontrada em guilhotinas de melhor qualidade, mais pesadas e mais largas.

O melhor método para manter a máquina e as peças retas é não deixar que ela dobre em primeiro lugar; assim, uma fossa é preferida sobre máquinas montadas no piso em capacidades maiores (9,5 mm ou mais) ou larguras maiores (4,2 m ou mais).

Resumo

Ao selecionar sua guilhotina, ou qualquer máquina, garanta que está obtendo a melhor máquina para sua aplicação. É tão fácil cair na armadilha comum de preço, disponibilidade, localização, frete, etc., nenhum dos quais importará em 6 meses após a máquina certa (ou errada) estar no seu chão e certamente não em 3, 5 ou até 10 anos depois. Lembre-se: seu vendedor pode vender literalmente o que você está "comprando" — e isso inclui desconto, localização ou a máquina certa, mas apenas se você pedir por ela.

Na Southern Fabricating Machinery Sales, Inc., nossa equipe é especialista em cisalhamento, tanto o processo quanto os problemas comuns. Ligue hoje para 813-444-4555 para ajudá-lo a selecionar a guilhotina certa para sua aplicação E orçamento.