Um estudo de caso em corte de precisão versus estampagem

Quando um espaçador estampado não é bom o suficiente

Era uma vez - mais de 20 anos atrás - uma grande empresa de fabricação de automóveis teve uma ótima ideia para seu sistema de injeção de combustível:eles inventaram uma aba que abria e fechava como uma válvula cardíaca, para medir alternadamente o combustível e vedar para manter combustível dentro. Para ir com esta nova válvula flap, a empresa precisava de um anel de vedação com dimensões de espessura, planicidade e paralelismo controladas com tolerâncias de mícron.

Especificamente, o fabricante de automóveis queria um anel pequeno e perfeitamente plano que formasse uma superfície que se encaixasse precisamente na superfície da aba e vedasse firmemente para que nenhum combustível escapasse quando a aba estivesse na posição fechada. A superfície do espaçador precisaria resistir à sujeira para manter uma vedação firme e evitar que o combustível vaze para o sistema de injeção. Também precisaria suportar bilhões de ciclos, com abertura e fechamento repetidos da aba.

A empresa automobilística estava procurando um anel de metal muito fino, semelhante a uma arruela, com menos de 0,050” de espessura e com tolerâncias de planicidade, esquadria e paralelismo nos mícrons para evitar qualquer distorção da superfície. O espaçador também precisava ter um desempenho impecável, independentemente das temperaturas a que fosse submetido - desde o frio congelante até o calor escaldante do motor. Além disso, a empresa precisava de milhões desses espaçadores e os queria a baixo custo!

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As opções de estampagem de precisão

Acontece que alcançar um anel espaçador perfeitamente plano foi um verdadeiro desafio, e a montadora lutou para encontrar uma peça que estivesse confiante de que não distorceria sob as condições do motor.

Primeiro, a montadora foi a uma empresa de estamparia de precisão para a fabricação do espaçador. Estampar o anel de uma folha inicialmente parecia o método perfeito, produzindo uma parte plana com um grão horizontal. No entanto, em testes, a peça não conseguiu manter sua planicidade, ocorrendo sempre algumas curvas ao longo do corpo; além disso, a borda estampada da peça teria deformação.

Em seguida, a montadora tentou um fornecedor que faria os anéis espaçadores por meio de fineblanking, um processo de conformação de metal de precisão que é um híbrido dos métodos de estampagem e extrusão a frio. O Fineblanking utiliza uma prensa hidráulica de movimento triplo e ferramentas especialmente projetadas para produzir peças com bordas de corte reto e totalmente cortadas.

Para a aplicação do espaçador da montadora, o método de fineblanking produziu um perímetro de corte mais limpo do que a estampagem de precisão convencional. No entanto, além de ter um custo um pouco mais alto do que a estampagem de precisão convencional, o fineblanking não produzia uma planicidade que pudesse ser mantida ao longo do tempo. A montadora também descobriu que a direção do grão desses processos estava causando problemas de teste de vida.

Terceira opção é o charme

Finalmente, a montadora veio à Metal Cutting para explorar outras opções para obter a planicidade, borda afiada e diâmetro externo corretos para seu anel espaçador. Adotamos uma abordagem diferente dos fornecedores anteriores, sugerindo o uso de tubos - extrudados ou usando uma haste sólida ou um tubo maior puxado por uma matriz para obter o diâmetro interno correto - para produzir um anel que foi cortado com precisão na espessura adequada necessário para o espaçador.

Ao contrário da estampagem e do fineblanking, o corte de precisão produziu uma estrutura de grão na direção desenhada do tubo que reduziu a chance de empenamento ao longo do tempo quando comparado com um grão plano. Onde a estampagem e o blanking fino podem causar tração e rebarbas onde o material foi cortado, o corte de precisão produziu raios de canto afiados. Capaz de fornecer corte sem rebarbas de materiais muito finos sem deformação ou distorção na extremidade, o corte de precisão também manteve tolerâncias apertadas ao mesmo tempo em que fornece as dimensões que a montadora precisava para seu espaçador muito fino.

No final, o corte de precisão provou ser a opção “felizes para sempre” para esta aplicação. Embora de antemão o processo não fosse tão barato quanto a estampagem ou o fineblanking, o custo valeu a pena quando comparado com a despesa de substituição se a revolucionária aba da montadora tivesse sido instalada com um espaçador destinado a falhar - não uma vez, mas milhões de vezes.