Defeitos Comuns em Chapas Metálicas e Soluções Comprovadas nos Processos de Fabricação

A fabricação de chapas metálicas é um dos processos mais populares para criar protótipos e peças de produção. Ajuda a criar várias peças duráveis, variando de protótipos de baixo volume a peças de produção de alto volume. Este processo é frequentemente usado em uma ampla variedade de indústrias, incluindo automotiva, aeroespacial e construção.

Existem muitos tipos diferentes de processos de chapas metálicas, mas cada um pode ter seu próprio conjunto único de defeitos. Neste post do blog, veremos alguns dos defeitos mais comuns em chapas metálicas e suas soluções em diferentes processos.

O Que São Processos de Fabricação de Chapas Metálicas?

Processos de fabricação de chapas metálicas são aqueles que alteram a forma original de uma chapa para produzir uma peça estampada de espessura desejada. Eles podem ser divididos em três categorias principais:

Corte

Processos de corte em chapas metálicas podem ser divididos em aqueles que usam forças de cisalhamento (ex: cisalhamento, perfuração, blanking) e aqueles que não usam (ex: corte a laser, corte a plasma, corte a jato de água).

Conformação

No processo de conformação, a chapa metálica é dobrada na forma desejada. Métodos de conformação incluem dobra a ar, cunhagem e conformação por rolos.

Junção

É o processo de montar diferentes componentes de chapas metálicas para alcançar o produto desejado. Processos de junção incluem soldagem, brasagem, rebite, parafusos e o método mais comum — uso de juntas de costura.

Como em qualquer outro processo de fabricação, vários defeitos podem surgir nos produtos resultantes, o que pode afetar sua produtividade, qualidade e características. Aqui estão alguns defeitos comuns no processo de fabricação de chapas metálicas e como superá-los.

Defeitos e Soluções no Corte/Cisalhamento de Chapas Metálicas

O corte de chapas metálicas refere-se à aplicação de uma força significativa na chapa que eventualmente a faz quebrar em partes. O método mais comum de corte é por cisalhamento, no qual uma força de cisalhamento maior que a resistência ao cisalhamento final do material é aplicada, causando falha e separação naquele local.

Defeitos comuns incluem:

1. Bordas Rebarbadas e Deformadas

Bordas rebarbadas são peças de metal afiadas e irregulares que permanecem presas a uma peça de trabalho de metal cisalhado. Geralmente surgem devido a lâminas cegas ou posicionamento impróprio delas. Folga muito grande entre lâminas fará com que elas rasguem em vez de cisalhar, enquanto uma folga menor impedirá que as lâminas cortem o material, produzindo rebarbas.

Similarmente, bordas deformadas são formadas devido a pressões de fixação defeituosas, além do posicionamento impróprio das lâminas.

Para prevenir isso, o manual da máquina de cisalhamento pode ser consultado para obter a folga e pressão de fixação corretas de acordo com o tipo e espessura do material.

2. Torção

Após completar um processo de cisalhamento, o metal pode ter experimentado alguma torção ao longo de seu eixo. Isso é causado por cortar tiras muito estreitas ou usar o ângulo de inclinação incorreto. Isso pode ser evitado ajustando o ângulo de inclinação dependendo das propriedades, geometria e parâmetros de corte da chapa metálica.

3. Encurvamento (Cambering)

Encurvamento é observado quando a peça de trabalho de chapa metálica tem espessura variável ao longo de sua largura. Isso ocorre quando ela se move em direção horizontal, mas sem torção ou elevação ao longo de suas bordas. O resultado é um metal côncavo, convexo e de formato triangular. Este defeito pode ser minimizado no início mudando a direção dos grãos do metal e alterando o ângulo de inclinação.

4. Arqueamento (Bowing)

Arqueamento ocorre quando as bordas se elevam ligeiramente do plano devido a cisalhamento inadequado. É comumente observado em chapas longas, estreitas e finas. Para superar isso, o ângulo de inclinação deve ser diminuído o máximo possível, e a chapa metálica deve ser segurada com suporte traseiro.

Defeitos e Soluções na Estampagem de Chapas Metálicas

O processo de estampagem de chapas metálicas é um processo de fabricação de conformação a frio onde uma matriz é usada em uma máquina de prensa para perfurar uma impressão em um bruto metálico, formando deformação plástica. Este processo também pode ser acompanhado por outras ferramentas de conformação para obter uma peça completa ou como etapa intermediária.

1. Rachaduras (Splits)

Às vezes, quando as camadas de metal são empurradas além de seus limites de trabalhabilidade, elas começam a afinar até que a camada plana rasgue ao longo da área mais fraca. Tais defeitos são conhecidos como 'estreitamento' ou 'rachadura' no processo de estampagem de chapas metálicas.

Para garantir que isso não ocorra, software de simulação de conformação deve ser usado para analisar a chapa antes de iniciar a operação. Além disso, examinar o raio de forma e configurações de profundidade, o tipo e espessura do material, e as técnicas de tratamento térmico também podem ajudar a evitar esses defeitos.

2. Enrugamentos (Wrinkles)

Quando as condições de tensão compressiva aplicadas pelo equipamento de processamento empurram a chapa metálica sobre si mesma, a força linear é esmagada para dentro até que uma flange enrugada seja obtida e a geometria interna seja danificada.

Tais defeitos podem ser contrabalanceados esticando ou trefilando as chapas em vez de conformá-las. Além disso, contas de trefilação, prensas de trefilação e almofadas podem ser utilizadas quando a chapa tem perfil geométrico intrincado. Além disso, contas de trefilação ajudam a controlar o fluxo de metal na cavidade da matriz.

3. Retorno Elástico (Springback)

Quando o raio de dobra cai abaixo do valor definido imposto pelo equipamento de dobra, a forma desejada não é alcançada. Isso é conhecido como retorno elástico, ou desvio da peça final devido a um processo incorreto.

Para corrigir esses defeitos, inclua um ajuste de sobredobramento ou supercompensação. No entanto, fazer isso não elimina o erro de deformação elástica, aumentando a rigidez da peça por estiramento positivo.

Defeitos e Soluções na Dobra de Chapas Metálicas

A dobra de chapas metálicas é um processo importante devido à sua capacidade de desenhar uma variedade de geometrias de peças sem ferramentas, bem como tempos de espera rápidos, alta repetibilidade e automação. Também permite que produtos sejam fabricados a partir de uma peça de metal, utilizando deformação plástica, em oposição a múltiplas peças unidas via soldagem ou rebite, resultando em custos menores, resistência melhorada e montagem simplificada.

1. Rachaduras no Ângulo de Dobra

As duas razões principais para rachaduras em uma peça estampada são baixa maleabilidade do metal e ter um raio de dobra muito pequeno.

Para evitar a ocorrência desses defeitos, use metais mais macios, ou aumente sua maleabilidade aquecendo e depois resfriando-os lentamente.

2. Ângulo de Dobra Instável

Causas primárias para tais defeitos são pressão de material insuficiente e pressão de dobra irregular causando flambagem compressiva irregular. Filete convexo-côncavo assimétrico da matriz também pode contribuir para este problema.

Para resolver isso, aumente a força de encosto e equilibre a folga no filete convexo-côncavo da matriz.

3. Deformação de Furo

A localização do furo pode ser deformada pelo atrito entre a superfície da matriz côncava e a superfície externa durante o processo de dobra.

Tais defeitos podem ser resolvidos aumentando a pressão da placa ejetora ou adicionando um ponto duro nesta placa para aumentar o atrito entre as superfícies mencionadas para que não deslizem.

4. Fundo de Peça Côncava Desuniforme

Tais defeitos são geralmente causados pelo uso de um dispositivo de ejeção, devido a força insuficiente ou material desigual.

Portanto, garanta que o dispositivo de ejeção esteja definido para a medida correta de força, ou removido completamente e que o material esteja uniformemente nivelado antes do início do processo de dobra.

5. Dobra Não Paralela ao Meio dos Furos

Este defeito é causado pela altura de dobra ser menor que o limite mínimo de altura de dobra, o que faz a curva expandir e distorcer.

Simplesmente aumentar a altura da peça de dobra ou do material resolverá esses tipos de defeitos.

Defeitos e Soluções na Soldagem de Chapas Metálicas

A soldagem é comumente usada para unir duas ou mais peças de chapas metálicas. Seja Soldagem MIG (GMAW), Soldagem TIG (GTAW), Soldagem a Arco com Eletrodo Revestido (SMAW), ou Soldagem a Arco com Núcleo de Fluxo (FCAW), vários defeitos podem ser enfrentados se a técnica adequada não for usada.

Defeitos comuns no processo de soldagem de chapas metálicas incluem:

1. Respingos (Spatter)

Respingos ocorrem quando gotículas de material fundido são formadas perto do arco de soldagem. Geralmente causados por correntes altas, polaridade errada ou proteção de gás insuficiente.

Para evitar, reduza a corrente e comprimento do arco e aumente o ângulo tocha-chapa. Limpar o bico de gás também pode ajudar.

2. Porosidade

Estes defeitos são causados quando hidrogênio, nitrogênio e oxigênio são absorvidos no banho de solda fundido. Na solidificação, ficam presos na solda. Graxa, umidade, tinta e ferrugem também podem causar porosidade.

Para prevenir este problema, garanta que as bordas da chapa estão limpas e secas, use materiais de soldagem novos e verifique a tocha de soldagem por vazamentos.

3. Subcorte (Undercut)

Subcorte ocorre quando altas voltagens ou comprimentos longos de arco são usados. Utilizar um eletrodo incorreto ou grande demais relativo à espessura, bem como velocidade de deslocamento rápida da tocha, também podem causar este problema.

Tais defeitos podem ser evitados usando um eletrodo do tamanho certo, garantindo que a tocha seja movida lentamente, e evitando segurar perto da chapa vertical se uma solda de filete horizontal estiver sendo feita.

4. Rachaduras

Rachaduras podem se formar na solda quando as tensões internas são maiores que a resistência da solda ou metal base (ou ambos). Elas podem se propagar com o tempo e, portanto, devem ser tratadas imediatamente.

Estes defeitos podem ser evitados limpando, lixando, retificando e removendo rebarbas cuidadosamente as bordas das chapas metálicas para que se encaixem bem. Garantir que a temperatura está correta ao reaquecer ambos os lados da junta também ajuda.

Outros Defeitos Comuns em Superfícies de Chapas Metálicas

Além dos processos de conformação de chapas metálicas, outros defeitos comuns podem ocorrer durante o processo de fabricação.

Por exemplo, alguns dos comuns incluem arranhões superficiais, contaminação, amassados e microfuros. Também, não uniformidade poderia ocorrer devido a altas tensões de tração ou flambagem compressiva durante o processo de fabricação de chapas metálicas.

Às vezes, controlar esses defeitos pode ser difícil, e frequentemente requer atenção especial durante o processo.

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Em conclusão, é evidente que a chapa metálica desempenha um papel vital na indústria manufatureira devido à sua capacidade de passar por uma variedade de processos. Vários defeitos podem ser encontrados ao trabalhar com ela, afetando sua utilidade. Através deste artigo, se você provavelmente conhece o conhecimento básico de defeitos em chapas metálicas, agora deixe um serviço profissional cuidar do resto!

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Perguntas Frequentes

Qual a diferença entre folha de metal, chapa e placa?

Se a espessura de uma peça de metal é menor que 0,2mm (0,0079"), é conhecida como folha. Se a espessura está entre 0,2 mm a 6 mm (0,25"), então é considerada uma chapa. Se a espessura é maior que 6 mm (0,25"), então é uma placa.

O que são defeitos em chapas metálicas?

Defeitos em chapas metálicas são imperfeições que podem ocorrer durante o processo de fabricação. Estes defeitos podem ser causados por uma variedade de fatores, como escolha incorreta de material, ferramentas ruins ou procedimentos operacionais impróprios.

É comum retrabalhar peças de chapas metálicas defeituosas?

Retrabalhar peças de chapas metálicas defeituosas é uma ocorrência comum em muitas indústrias. Existem várias razões pelas quais isso pode acontecer, como dimensões incorretas, material danificado ou controle de qualidade ruim. Na maioria dos casos, é mais barato e rápido simplesmente retrabalhar a peça do que substituí-la inteiramente.