Conformação por Metal Spinning e Hidroconformação: Alternativas Custo-Efetivas à Estampagem Tradicional com Matrizes

Suas quantidades de peças são muito baixas para uma matriz de conformação? Você precisa apenas de um protótipo? Aqui estão duas alternativas à estampagem e estampagem profunda que merecem atenção: metal spinning (conformação por rotação) e hidroconformação.

Peças formatadas como chapéus de coco, tigelas de mistura e cones de foguetes são fáceis de fazer, mas produzir grandes quantidades delas normalmente significa investir em uma matriz de conformação. Isso pode adicionar custos significativos a um projeto que pode precisar apenas de algumas peças — e semanas ou meses ao prazo de entrega.

A boa notícia é que existem opções: Hidroconformação e metal spinning são processos de usinagem maduros e previsíveis, embora geralmente não bem compreendidos.

Ambas as abordagens de metalurgia conseguem competir em trabalhos de volume menor que exigiriam ferramentas dedicadas e entregar peças que poderiam ser impraticáveis de produzir. Aqui está o que você precisa saber sobre metal spinning e hidroconformação.

O Que É Metal Spinning na Manufatura?

Para aqueles operadores que cotam peças que se assemelham a tigelas e chapéus de coco e se perguntam como essas peças são feitas, isto é para você. O metal spinning funciona forçando suavemente chapas metálicas sobre um mandril usinado com a mesma forma e tamanho do interior da peça desejada.

Geralmente é um processo "a frio", ajudando o metal a fluir em áreas apertadas e ao redor de cantos ou onde o encruamento é uma preocupação. Observe: Um maçarico pode ser usado para tornar o metal mais maleável.

Qualquer metal dúctil é adequado para metal spinning, incluindo alumínio, cobre, latão, aços carbono e inoxidáveis, e superligas, como titânio e Inconel.

Se você deseja fazer um sino de aço inoxidável, por exemplo, primeiro montaria um mandril em forma de sino no fuso de um torno. O mandril pode ser feito de madeira, plástico duro ou metal para trabalho de alto volume.

Um disco ligeiramente maior que o comprimento máximo da superfície externa do sino é necessário e é bastante fino — aproximadamente 1/8 de polegada, mas depende do tamanho do sino. Algumas lojas especializadas sugerem que materiais de até 1 polegada ou mais espessos podem ser conformados.

Veja metal spinning em ação. Fonte: Good Machine

O disco é então posicionado na extremidade do mandril e pressionado contra ele com uma placa de pressão rotativa similar a um contraponto de centro vivo. Uma vez engatado o fuso do torno, uma ferramenta apropriadamente chamada de "colher" (spoon) é usada para aplicar pressão, forçando gradualmente o metal ao formato desejado.

Muitas vezes é um processo manual. Artesãos têm conformado peças de metal spinning desde que existem tornos e braços fortes. No entanto, máquinas CNC de spinning também estão disponíveis, oferecendo maior precisão e produtividade. Neste caso, uma ferramenta estilo rolo seria usada.

Há muito pouco desperdício com metal spinning.

No exemplo do sino, a única sucata seria um anel estreito na base do sino que é aparado após a conformação. Espessuras de parede uniformes com precisão de +/-0,015" são possíveis com CNC, assim como acabamentos espelhados, assumindo que uma colher ou ferramenta de rolo de brunimento seja aplicada. Se não, algumas marcas de ferramenta podem ser visíveis.

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O Que É Hidroconformação na Manufatura?

A hidroconformação compartilha algumas semelhanças com o metal spinning, mas o mecanismo de deslocamento é bem diferente. Por exemplo, um blank ligeiramente maior que a peça final é usado como ponto de partida.

Não precisa ser redondo — a hidroconformação pode produzir polígonos e peças de formato irregular, desde que os cantos sejam arredondados. Uma ampla variedade de metais dúcteis pode ser conformada, similar ao metal spinning; no entanto, a hidroconformação favorece materiais de calibre mais fino e geometrias de peças mais complexas.

Há um mandril envolvido, mas ele não gira e não há necessidade de colher ou ferramenta de rolo. Em vez disso, o mandril é colocado na base de uma máquina que se parece com qualquer outra prensa de conformação. Neste caso, pense no mandril como um punção macho.

Observe: Você pode usar vários mandris de uma vez, incluindo aqueles com formas diferentes. A diferença é a presença de uma bexiga elastomérica que atua como uma matriz.

Veja hidroconformação em ação. Fonte: Jones Metal Products

Técnicas de Hidroconformação: Conformação por Célula de Fluido

Existem várias técnicas de hidroconformação, incluindo hidroconformação por célula de fluido, hidroconformação de tubos, hidroconformação de estampagem profunda e outras. Todas dependem de pressão hidráulica, mas algumas permitem o uso de mandris fêmeas como no metal spinning. Outros tipos usam um mecanismo para segurar as bordas do material para evitar enrugamento, e alguns movem o mandril em vez da bexiga.

Para ilustrar a hidroconformação em ação, vejamos a hidroconformação por célula de fluido.

Uma vez que o blank da peça foi posicionado sobre os mandris, o aríete desce, fechando o espaço de trabalho, e milhares de libras de pressão hidráulica são aplicadas. Isso força a bexiga contra o material e a conforma às formas machos abaixo.

Pense nisso como um processo de estampagem profunda. Pode ser uma simplificação excessiva, mas é um processo complexo — e pode envolver muitas mais etapas dependendo da técnica de hidroconformação usada.

Precisa de mais eixos para produzir mais peças? Saiba como. Leia "Is It Time to Embrace High-Performance Machining?".

Quais São os Benefícios do Metal Spinning e da Hidroconformação?

Metal spinning e hidroconformação são excelentes alternativas à estampagem profunda tradicional porque o investimento em ferramentas é uma fração menor dos processos de conformação tradicionais. Tempos de preparação são mais curtos, também, e a flexibilidade é aumentada.

Essas tecnologias também podem ser competitivas em cenários de alto volume — especialmente na hidroconformação. É amplamente usada nas indústrias aeroespacial e automotiva para uma gama de componentes complexos de nível de produção.

Quais desvantagens ou vantagens você encontra na estampagem profunda? Já avaliou spinning ou hidroconformação? Converse com seus pares no fórum de metalurgia. [registro necessário]