Estamparia (usinagem de metais) - Stamping (metalworking)

Prensa elétrica com uma barreira de proteção fixa

Estamparia (também conhecido como prensagem ) é o processo de colocar uma folha de metal plana em forma de bobina ou em branco em uma prensa de estampagem onde uma ferramenta e a superfície da matriz formam o metal em uma forma líquida. A estampagem inclui uma variedade de processos de fabricação de conformação de chapas, como puncionamento usando uma prensa de máquina ou prensa de estampagem, estampagem, estampagem, dobra, flange e cunhagem. Esta pode ser uma operação de estágio único, em que cada golpe da prensa produz a forma desejada na peça de chapa metálica, ou pode ocorrer por meio de uma série de estágios. O processo geralmente é realizado em chapas de metal , mas também pode ser utilizado em outros materiais, como o poliestireno . Matrizes progressivas são comumente alimentadas de uma bobina de aço, bobina de bobina para desenrolar da bobina para um endireitador para nivelar a bobina e então em um alimentador que avança o material para a prensa e morre em um comprimento de alimentação predeterminado. Dependendo da complexidade da peça, o número de estações na matriz pode ser determinado.

A estampagem geralmente é feita em folha de metal fria. Veja Forjamento para operações de conformação de metal quente.

História

Acredita-se que as primeiras moedas foram cunhadas pelos lídios no que é a atual Turquia, no século 7 aC. Até 1550, o método de martelar as moedas permaneceu o principal método de fabricação de moedas. Marx Schwab, na Alemanha, desenvolveu um novo processo de estampagem que envolvia até 12 homens girando uma grande roda para transformar metal em moedas. Na década de 1880, o processo de estampagem foi ainda mais inovado.

As peças estampadas foram usadas para bicicletas produzidas em massa na década de 1880. A estamparia substituiu o forjamento e a usinagem, resultando em uma grande redução de custos. Embora não fossem tão fortes quanto as peças forjadas, eram de boa qualidade.

Peças estampadas de bicicletas estavam sendo importadas da Alemanha para os Estados Unidos em 1890. As empresas norte-americanas então começaram a ter máquinas de estampagem feitas sob encomenda por fabricantes de máquinas-ferramenta dos Estados Unidos. Por meio de pesquisa e desenvolvimento, a Western Wheel conseguiu carimbar a maioria das peças de bicicletas.

Vários fabricantes de automóveis adotaram a estampagem de peças. Henry Ford resistiu às recomendações de seus engenheiros de usar peças estampadas, mas quando sua empresa não conseguiu atender à demanda com peças forjadas, Ford foi forçado a usar peças estampadas.

Ao longo da história da estamparia, forjamento e repuxo de metais, prensas de todos os tipos são a espinha dorsal da fabricação de metais. Os processos continuam a melhorar na movimentação de mais metal em um golpe de prensa. Prensas e dispositivos de automação interconectados aumentam as taxas de produção, reduzem os custos de mão de obra e fornecem mais segurança para os trabalhadores. No ambiente de estampagem de metal de hoje, controles como I-PRESS com Connected Enterprise são capazes de capturar histórico, enviar relatórios ou o controle I-PRESS & Automation pode ser visualizado de dispositivos remotos ou móveis. Uma nova tendência na coleta de informações sobre a produção atual de dados históricos.

Operação

  • Dobra - o material é deformado ou dobrado ao longo de uma linha reta.
  • Flanging - o material é dobrado ao longo de uma linha curva.
  • Gofragem - o material é esticado em uma depressão rasa. Usado principalmente para adicionar padrões decorativos. Veja também Repoussé e perseguição .
  • Moldagem - uma peça é cortada de uma folha do material, geralmente para fazer uma peça bruta para processamento posterior.
  • Cunhagem - um padrão é comprimido ou espremido no material. Tradicionalmente usado para fazer moedas.
  • Desenho - a área de superfície de uma peça em branco é esticada em uma forma alternativa por meio de fluxo de material controlado. Veja também desenho profundo .
  • Alongamento - a área de superfície de uma peça bruta é aumentada pela tensão, sem nenhum movimento para dentro da borda da peça bruta. Freqüentemente usado para fazer peças de carroceria de automóveis lisas.
  • Engomar - o material é espremido e reduzido em espessura ao longo de uma parede vertical. Usado para latas de bebidas e caixas de cartuchos de munição.
  • Reduzir / Necking - usado para reduzir gradualmente o diâmetro da extremidade aberta de um vaso ou tubo.
  • Curvatura - deformando o material em um perfil tubular. As dobradiças das portas são um exemplo comum.
  • Bainha - dobrar uma borda sobre si mesma para adicionar espessura. As bordas das portas de automóveis costumam ter bainhas.

Perfuração e corte também podem ser realizados em prensas de estampagem. A estampagem progressiva é uma combinação dos métodos acima, feita com um conjunto de matrizes em uma fileira, através das quais uma tira do material passa, um passo de cada vez.

Lubrificante

O processo de Tribologia gera atrito que requer o uso de um lubrificante para proteger a ferramenta e a superfície da matriz de arranhões ou escoriações. O lubrificante também protege a chapa metálica e a peça acabada da mesma abrasão superficial, bem como facilita o fluxo do material elástico evitando rasgos, rasgos e rugas. Há uma variedade de lubrificantes disponíveis para essa tarefa. Incluem filmes secos à base de óleos vegetais e minerais, à base de gordura animal ou banha de porco, à base de grafite, de sabão e de acrílico. A mais nova tecnologia na indústria são os lubrificantes sintéticos à base de polímeros, também conhecidos como lubrificantes isentos de óleo ou lubrificantes sem óleo . O termo lubrificante "à base de água" refere-se à categoria mais ampla que também inclui compostos mais tradicionais à base de óleo e gordura.

Simulação

A simulação de conformação de chapas é uma tecnologia que calcula o processo de estampagem de chapas, prevendo defeitos comuns como rachaduras, rugas, retorno elástico e afinamento do material. Também conhecida como simulação de formação, a tecnologia é uma aplicação específica da análise de elementos finitos não lineares . A tecnologia tem muitos benefícios na indústria de manufatura , especialmente na indústria automotiva , onde o tempo de entrega ao mercado, o custo e a manufatura enxuta são essenciais para o sucesso de uma empresa.

Uma pesquisa recente da empresa de pesquisa Aberdeen (outubro de 2006) descobriu que os fabricantes mais eficazes gastam mais tempo simulando antecipadamente e colhem os frutos no final de seus projetos.

A simulação de estampagem é usada quando um projetista de peça de chapa metálica ou fabricante de ferramentas deseja avaliar a probabilidade de fabricar com sucesso uma peça de chapa metálica, sem a despesa de fazer uma ferramenta física. A simulação de estampagem permite que qualquer processo de conformação de peças de chapa metálica seja simulado no ambiente virtual de um PC por uma fração do custo de um teste físico.

Os resultados de uma simulação de estampagem permitem que os projetistas de peças de chapa metálica avaliem projetos alternativos muito rapidamente para otimizar suas peças para fabricação de baixo custo.

Microstamping

Enquanto o conceito de estampagem de componentes de chapa metálica tradicionalmente se concentra no nível macro (por exemplo, veículos, aeronaves e aplicações de embalagem), a tendência contínua de miniaturização tem impulsionado a pesquisa em microformas de estampagem. Desde o desenvolvimento inicial de máquinas de micro-perfuração no início de meados dos anos 2000 até a criação e teste de uma máquina de micro-dobramento na Northwestern University na década de 2010, as ferramentas de microestampagem continuam a ser pesquisadas como alternativas para usinagem e corrosão química . Exemplos de aplicações de microstamping de folha de metal incluem conectores elétricos, micromeshes, microswitches, microcups para armas de elétrons , componentes de relógios de pulso, componentes de dispositivos portáteis e dispositivos médicos . No entanto, questões-chave como controle de qualidade, aplicação de alto volume e a necessidade de pesquisa de materiais em propriedades mecânicas devem ser abordadas antes que a implementação em escala real da tecnologia seja realizada.

Aplicações específicas da indústria

A estampagem de metal pode ser aplicada a uma variedade de materiais com base em suas qualidades únicas de metalurgia para uma série de aplicações em uma ampla gama de indústrias. A estampagem de metal pode exigir a formação e o processamento de metais comuns básicos em ligas raras por suas vantagens específicas de aplicação. Algumas indústrias exigem a condutividade elétrica ou térmica do cobre-berílio em áreas como aeroespacial, elétrica e indústria de defesa, ou a aplicação de alta resistência do aço e suas muitas ligas para a indústria automotiva.

A estampagem de metal industrial é usada para:

Veja também

Notas de rodapé

Referências

  • Don Hixon, 1984, dezembro, "Alternative Lubricant Offers Advantages for Stamping", Precision Metal , page 13
  • William C. Jeffery, 1985, novembro, "Non-Oil Drawing Compounds Make Dollars and Sense", Metal Stamping , páginas 16-17
  • Phillip Hood, 1986, Spring, "Environmental Compliance - A Lawn and Garden Manufacturers 'Approach to Stamping Lubricants and Environmental Change", Stamping Quarterly , Pages 24-25
  • Pioneer Press , 27 de abril de 1989, Marilyn Claessens, "Aos 75, IRMCO ainda é um pioneiro - Lubrificantes vão pelo ralo por design", Evanston, IL, página 33
  • Bradley Jeffery, 1991, agosto, "Environmental Solutions for Metal Stamping", MAN , páginas 31-32
  • Robin P. Bergstrom, 1991, novembro, "Stamping Made Clean (er)", Production Magazine , páginas 54-55
  • 1991, fevereiro, "Lubricants and Environment Mix", Manufacturing Engineering , páginas 52-59
  • Brian S. Cook, 1992, 6 de janeiro, "Apropriada Tecnologia", Industry week , páginas 51-52, 58.
  • James R. Rozynek, 1995, Winter, "Case Study: Converting to Water-Based Metal Stamping Lubricants", Stamping Quarterly , páginas 31–33
  • Philip Ward, 1996, julho / agosto, "Water-Based Stamping Lubricant Washes Away Oil-Based Lube Problems", Forming & Fabricating , pages 52-56
  • Matt Bailey, Reino Unido, maio de 1997, "Non-Oil Lubricants Offer Solvent Solution", Sheet Metal Industries , páginas 14-15
  • Chris Wren, Reino Unido, 1999, junho, "One Out - Oil Out" Sheet Metal Industries , páginas 21-22
  • Brad Jeffery, 2003, abril, "The Bottom Line - Getting your N-Values ​​Worth", Modern Metals , página 76
  • Brad F. Kuvin, 2007, fevereiro, "Forming Advanced High Strength Steel Leaves No-Room for Error", MetalForming , páginas 32-35
  • Brad F. Kuvin, maio de 2007, "Dana's Giant Lube Leap of Faith", MetalForming , páginas 32-33
  • Hyunok Kim PhD, 2008, março "Avaliação do Desempenho de Estampagem Profunda de Lubrificantes de Estamparia com Fase Dupla (DP) 590 GA", Parte II da série III, The Center for Precision Molding (CPF), The Ohio State University , páginas 1– 5
  • Brad F Kuvin, janeiro de 2009, "Deep-Draw Automation retorna resultados notáveis", MetalForming , páginas 14–15