Estampagem: Tipos, Processos e Aplicações Práticas na Fabricação de Metais

O que é Estampagem?

Estampagem ou prensagem é um processo de manufatura que converte chapas planas de metal em formas finais. Neste processo, uma chapa plana, seja na forma de blank ou bobina, é colocada em uma prensa de estampagem onde uma ferramenta e superfície de matriz formam o metal na forma final.

A estampagem abrange diversos processos de conformação de chapas, como perfuração usando prensa de máquina ou prensa de estampagem, blanking, embutimento, dobra, flangeamento e cunhagem.

Pode ser processo de uma etapa onde cada curso da prensa cria a forma desejada, ou feito através de série de etapas. Geralmente realizado em chapas, mas também usado em outros materiais como poliestireno.

Matrizes progressivas são comumente alimentadas por bobina de aço, carretel para desenrolar a bobina para endireitador que nivela a bobina e então em alimentador que avança o material na prensa e matrizes em comprimento de avanço predeterminado. Dependendo da complexidade da peça, o número de estações na matriz é determinado.

A estampagem é geralmente feita em chapas frias. Ver Forjamento para operações de conformação a quente.

Breve História

Acredita-se que as primeiras moedas vieram do século VII a.C., cunhadas pelos lídios na atual Turquia. Cunhagem por martelo permaneceu principal método até 1550. Marx Schwab na Alemanha desenvolveu novo processo onde até 12 homens giravam grande roda para prensar metal em moedas. Processo de perfuração foi inovado nos anos 1880.

Peças estampadas usadas em bicicletas produzidas em massa nos anos 1880. Estampagem substituiu forjamento por matriz e usinagem, reduzindo custos drasticamente. Embora não tão fortes quanto peças forjadas, qualidade era suficiente.

Em 1890, peças de bicicleta estampadas importadas da Alemanha para EUA. Empresas americanas começaram a fazer máquinas de estampagem sob medida. Através de P&D, Western Wheel conseguiu estampar a maioria das peças de bicicleta.

Vários fabricantes de automóveis adotaram estampagem de peças. Henry Ford desafiou recomendações de seus engenheiros para usar peças estampadas, mas quando sua empresa não atendeu demanda com forjamento, Ford foi forçado a usar estampagem.

Na história da estampagem, forjamento e estampagem profunda, prensas de todos os tipos são a espinha dorsal da manufatura de metais. Processos são melhorados movendo mais metal em um curso de prensa. Prensas e dispositivos de automação interconectados aumentam taxas de produção, reduzem custos de mão de obra e proporcionam mais segurança.

No ambiente atual de estampagem, controles como I-PRESS com Connected Enterprise registram histórico, enviam relatórios, ou controle I-PRESS & Automation pode ser visualizado de dispositivos remotos ou móveis. Nova tendência em coletar informações sobre produção atual para dados históricos.

Tipos de Estampagem de Metal

Existem três tipos principais de técnicas de estampagem: progressiva, quatro deslizamentos e estampagem profunda.

1. Estampagem por Matriz Progressiva

Apresenta várias estações, cada uma com função única.

Primeiro, tira de metal é alimentada através de prensa de estampagem progressiva. A tira desenrola constantemente de uma bobina para a prensa de matriz, onde cada estação na ferramenta realiza diferente corte, perfuração ou dobra. Ações de cada estação sucessiva somam-se ao trabalho das anteriores, resultando em peça completa.

Um fabricante pode ter que trocar ferramenta repetidamente em uma única prensa ou ocupar várias prensas, cada uma realizando uma ação necessária para peça completa. Mesmo usando múltiplas prensas, serviços de usinagem secundários eram frequentemente necessários para completar verdadeiramente a peça. Por isso, estampagem progressiva é a solução ideal para peças com geometria complexa para atender:

• Tempo de resposta mais rápido
• Menor custo de mão de obra
• Comprimento de execução menor
• Maior repetibilidade

2. Estampagem Quatro Deslizamentos

Quatro deslizamentos, ou multi-deslizamento, envolve alinhamento horizontal e quatro deslizamentos diferentes; ou seja, quatro ferramentas usadas simultaneamente para moldar a peça. Permite cortes complexos e dobras intrincadas para desenvolver as peças mais complexas.

Pode oferecer várias vantagens sobre estampagem por prensa tradicional que a tornam escolha ideal para muitas aplicações:

• Versatilidade para peças mais complexas
• Mais flexibilidade para mudanças de design

Como o nome implica, quatro deslizamentos significam que até quatro ferramentas diferentes, uma por deslizamento, podem ser usadas para alcançar múltiplas dobras simultaneamente. À medida que material alimenta em quatro deslizamentos, é dobrado em sucessão rápida por cada eixo equipado com ferramenta.

3. Estampagem Profunda (Deep Draw)

Estampagem profunda envolve puxar um blank de chapa para a matriz via punção, formando-o em forma. O método é "estampagem profunda" quando a profundidade da peça excede seu diâmetro.

Este tipo de conformação é ideal para criar componentes que precisam de várias séries de diâmetros e é alternativa econômica a processos de torneamento, que tipicamente requerem mais matéria-prima. Aplicações e produtos comuns:

• Componentes automotivos
• Peças de aeronaves
• Relés eletrônicos
• Utensílios e utensílios de cozinha

Estampagem de Curta Produção (Short Run)

Estampagem de curta produção requer custos iniciais mínimos de ferramentas e pode ser solução ideal para protótipos ou projetos pequenos. Após o blank ser criado, fabricantes usam combinação de componentes de ferramentas personalizadas e inserts de matriz para dobrar, perfurar ou furar a peça.

Operações de conformação personalizadas e tamanho menor de lote podem resultar em custo por peça mais alto, mas a ausência de custos de ferramentas torna short-run mais eficiente para muitos projetos, especialmente os que exigem resposta rápida.

Operações de Estampagem

Estampagem, também chamada prensagem, envolve colocar chapa plana, em bobina ou blank, em prensa de estampagem. Na prensa, ferramenta e superfície de matriz formam o metal na forma desejada. Perfuração, blanking, dobra, cunhagem, embutimento e flangeamento são técnicas usadas para moldar o metal.

• Dobrar – material deformado ou dobrado ao longo de linha reta.
• Flangeamento – material dobrado ao longo de linha curva.
• Embutimento – material esticado em depressão rasa. Usado principalmente para padrões decorativos. Ver também Repoussé e chasing.
• Blanking – peça cortada de uma chapa, geralmente para fazer blank para processamento posterior.
• Cunhagem – padrão comprimido ou espremido no material. Tradicionalmente usado para fazer moedas.
• Estiramento – área superficial de blank esticada em forma alternativa via fluxo controlado de material. Ver também estampagem profunda.
• Estiramento simples – área superficial aumentada por tensão, sem movimento interno da borda do blank. Frequentemente usado para peças lisas de carroceria automotiva.
• Ferragem – material espremido e reduzido em espessura ao longo de parede vertical. Usado para latas de bebida e cartuchos de munição.
• Redução/Estreitamento – reduz gradualmente diâmetro da extremidade aberta de vaso ou tubo.
• Enrolamento – deformação de material em perfil tubular. Dobradiças de porta são exemplo comum.
• Bainha – dobra de borda sobre si mesma para adicionar espessura. Bordas de portas de automóveis geralmente têm bainha.

Perfuração e corte também podem ser realizados em prensas de estampagem. Estampagem progressiva é combinação dos métodos acima feitos com conjunto de matrizes em fileira através das quais tira de material passa passo a passo.

Benefícios da Estampagem de Metal

Se precisa de peça, componente ou produto de metal criado, há muitas vantagens em parceria com empresa que oferece serviços de máquinas de estampagem.

1. Precisão

Se seu produto precisa ser cortado com alta precisão, empresa de estampagem terá ferramentas e processos para isso. Cortar forma com tal precisão pode ser grande despesa e tentador reduzir custos negligenciando esta área. Empresa de estampagem permite produto de maior qualidade a menor preço.

2. Consistência

Alguns diriam que precisão consistente só é garantida cortando peças uma a uma, mas principais empresas de metal concordam que não é verdade.

Consistência em produção em massa pode ser alcançada controlando cuidadosamente todo o processo, começando com design assistido por computador (CAD) preciso, ferramentas adequadas, máquinas de estampagem operadas profissionalmente, bem como controle de qualidade para inspecionar cada peça e garantir uniformidade.

3. Produção em Massa

Fala por si. Precisa de grande número de produtos de qualidade? Contrate empresa com máquinas e ferramentas para gerenciar seu projeto rápida e eficientemente.

4. Espaço de Trabalho

Se terceiriza sua estampagem para empresa externa, não precisa alocar tempo e espaço em seu próprio negócio para fazer esses produtos. Permite focar em outros aspectos do negócio sem atolar nas complexidades da produção.

Aplicação da Estampagem de Metal

Estampagem de metal aplica-se a variedade de materiais baseada em suas qualidades metalúrgicas únicas para várias aplicações em ampla gama de indústrias. Pode requerer conformação e processamento de metais básicos comuns a ligas raras para vantagens específicas.

Algumas indústrias requerem condutividade elétrica ou térmica de cobre-berílio em áreas como aeroespacial, elétrica e defesa, ou alta resistência do aço e suas ligas para indústria automotiva.

Indústrias que empregam empresas de estampagem incluem (mas não se limitam a):

• Automotiva
• Máquinas Industriais
• Eletrônicos de Consumo
• Aeroespacial
• Elétrica
• Telecomunicações