Tecnoloxía de fabricación de chapa metálica
Visión xeral da chapa metálica
Fabricación de chapa metálica:
A fabricación de chapas metálicas é un proceso integral de traballo en frío para láminas finas de metal (normalmente por debaixo dos 6 mm), que inclúe corte, punzonado, dobrado, soldadura, remachado, conformado con matrices e tratamento superficial. A súa característica máis destacada é que o grosor da mesma peza é constante.
Métodos de fabricación de chapas metálicas:
1. Fabricación sen matriz: Este proceso emprega equipos como punzonadoras CNC, cortadoras a láser, máquinas de corte, máquinas de dobrado e máquinas de remachado para procesar chapa metálica. Xeralmente úsase para a fabricación de mostras ou produción en pequenos lotes e ten un custo máis elevado.
2. Fabricación con matriz: Este proceso emprega matrices fixas para procesar chapa metálica. As matrices máis comúns inclúen as matrices de corte e as matrices de conformado. Empregase principalmente para produción en masa e ten un custo máis baixo.
Métodos de procesamento de chapa metálica:
1. Procesamento sen molde: Este proceso emprega equipos como punzonadoras CNC, cortadoras a láser, máquinas de corte, máquinas de dobrado e máquinas de remachado para procesar chapa metálica. Xeralmente úsase para a fabricación de mostras ou produción en pequenos lotes e é relativamente caro.
2. Procesamento con molde: Este proceso emprega moldes fixos para procesar chapa metálica. Estes inclúen normalmente moldes de corte e moldes de conformado. Empregase principalmente para produción en masa e é relativamente económico.
Fluxo de procesamento de chapa metálica
Cortado: punzonado CNC, corte láser, máquina de cizallamento; Formado – dobrado, estirado, punzonado: máquina de dobrado, prensa de punzonado, etc.
Outros procesos: remachado, roscado, etc.
Soldadura
Tratamento superficial: recubrimento en pó, galvanizado, estirado de fío, serigrafía, etc.
Procesos de fabricación de chapa metálica – Cortado
Os principais métodos de cortado de chapa metálica inclúen o punzonado CNC, o corte láser, as máquinas de cizallamento e o cortado con matriz. Actualmente, o punzonado CNC é o método máis utilizado. O corte láser úsase principalmente na fase de prototipado, pero o seu custo de procesamento é elevado. O cortado con matriz úsase principalmente na produción en masa.
A continuación, presentaremos fundamentalmente o cortado de chapa metálica mediante punzonado CNC.
O punzonado CNC, tamén coñecido como punzonado de torreta, pode empregarse para cortado, punzonado de orificios, estirado de orificios e adición de nervios, entre outros. A súa precisión de procesamento pode acadar ±0,1 mm. O espesor de chapa metálica que pode procesar o punzonado CNC é:
Chapa laminada en frío e chapa laminada en quente < 3,0 mm;
Chapa de aluminio < 4,0 mm;
Chapa de acero inoxidable < 2,0 mm.
1. Existen requisitos mínimos de tamaño para o punzonado. O tamaño mínimo de punzonado está relacionado coa forma do orificio, as propiedades mecánicas do material e a súa grosor. (Véxase a figura embaixo)
2. Separación entre orificios e distancia á beira no punzonado CNC. A distancia mínima entre a beira do orificio punzado e a forma exterior dunha peza está suxeita a certas limitacións que dependen da forma da peza e do orificio. Cando a beira do orificio punzado non é paralela á beira exterior da peza, esta distancia mínima non debe ser inferior ao grosor do material t; cando son paralelas, non debe ser inferior a 1,5t. (Véxase a figura embaixo)
3. Ao estirar orificios, a distancia mínima entre o orificio estirado e a beira é de 3T, a distancia mínima entre dous orificios estirados é de 6T, e a distancia mínima segura entre o orificio estirado e a beira dobrada (interior) é de 3T + R (T é o grosor da chapa metálica, R é o radio de dobrado).
4. Ao perforar orificios en pezas estiradas, dobradas e profundamente estiradas, debe manterse unha certa distancia entre a parede do orificio e a parede recta. (Véxase o diagrama embaixo)
Tecnoloxía de procesamento de chapa metálica – conformado
O conformado de chapa metálica implica principalmente a dobradura e a estirada.
1. Dobradura de chapa metálica
1.1. A dobradura de chapa metálica utilízase principalmente máquinas dobradeiras.
Precisión do procesamento coa máquina dobradeira:
Primeira dobradura: ±0,1 mm
Segunda dobradura: ±0,2 mm
Máis de dúas dobraduras: ±0,3 mm
1.2. Principios básicos da secuencia de dobradura: Dobrando desde o interior cara ao exterior, de pequeno a grande, dobrando primeiro as formas especiais e despois as formas xerais, asegurando que o proceso anterior non afecte nin interfire coas etapas posteriores.
1.3. Formas comúns das ferramentas de dobre:
1.4. Raio mínimo de dobre das pezas dobradas: Cando se dobra un material, a capa exterior estírase mentres que a capa interior comprímese na zona do filete. Cando a grosor do material é constante, canto menor sexa o raio interior (r), máis severas serán a tracción e a compresión. Cando a tensión de tracción na parte exterior do filete supera a resistencia última do material, prodúcense grietas e roturas. Polo tanto, o deseño estrutural das pezas dobradas debe evitar raios de filete de dobre excesivamente pequenos. Os raios mínimos de dobre dos materiais máis comúns na empresa móstranse na táboa inferior.
Táboa dos raios mínimos de dobre para pezas dobradas:
1.5. Altura da beira recta das pezas dobradas, xeralmente, a altura mínima da aresta recta non debe ser demasiado pequena. Requisito de altura mínima: h > 2t
Se a altura da aresta recta h < 2t da parte dobrada precisa aumentarse primeiro, entón debe aumentarse a altura de dobre e, despois, procesarse ata o tamaño requerido tras a dobre; ou ben debe realizarse unha ranura superficial na zona de deformación por dobre antes de proceder á dobre.
1.6. Altura dunha aresta recta cun lado en ángulo: Cando unha parte dobrada ten un lado en ángulo, a altura mínima dese lado é: h = (2–4)t > 3 mm
1.7. Distancia entre furos nas partes dobradas: Distancia entre furos: Tras o punzonado, o furo debe situarse fóra da zona de deformación por dobre para evitar deformacións durante a dobre. A distancia entre a parede do furo e a beira da dobre amósase na táboa inferior.
1.8. Nas partes dobradas localizadas, a liña de dobre debe evitar as zonas onde se producen cambios bruscos de dimensión. Cando se dobra parcialmente unha sección dun bordo, para evitar a concentración de tensións e as fendas nas esquinas agudas, a liña de dobrado pode desprazarse unha certa distancia desde o cambio brusco de dimensión (Figura a), ou pode crearse unha ranura de proceso (Figura b), ou pode perforarse un orificio de proceso (Figura c). Nótese os requisitos dimensionais nas figuras: S>R, anchura da ranura k≥t; profundidade da ranura L>t+R+k/2.
1.9. O bordo biselado dun bordo dobrado debe evitar a zona de deformación.
1.10. Requisitos de deseño para bordos mortos: A lonxitude dun bordo morto está relacionada co grosor do material. Como se mostra na figura inferior, a lonxitude mínima do bordo morto L > 3,5t + R. Onde t é o grosor da parede do material e R é o radio mínimo interior de dobrado do proceso anterior (como se mostra á dereita na figura inferior).
1.11. Orificios de posicionamento de proceso adicionais: Para garantir un posicionamento preciso da chapa na matriz e evitar o desprazamento da chapa durante a dobra, o que podería dar lugar a produtos defectuosos, deben engadirse de antemán furos de posicionamento no proceso durante o deseño, como se mostra na figura embaixo. En particular, para as pezas que se dobran e conforman varias veces, os furos de proceso deben empregarse como referencia de posicionamento para reducir os erros acumulados e asegurar a calidade do produto.
1.12. Diferentes dimensións dan lugar a diferentes graos de fabricabilidade:
Como se mostra no diagrama anterior: a) realizar primeiro o punzonado do furo e despois a dobra facilita o aseguramento da precisión da dimensión L e simplifica o procesamento. b) e c) se se require unha alta precisión na dimensión L, debe realizarse primeiro a dobra e logo mecanizarse o furo, o que resulta máis complexo.
1.13. Recuperación elástica (springback) das pezas dobradas: Muitos factores inflúen na recuperación elástica, incluídas as propiedades mecánicas do material, o grosor da parede, o radio de dobra e a presión normal exercida durante a dobra.
Canto maior sexa a relación entre o radio da esquina interior e o grosor da chapa da parte dobrada, maior será o resalte.
A prensado de nervios de reforzo na zona de dobre non só mellora a rigidez da peza de traballo senón que tamén axuda a suprimir o resalte.
2. Estampación de chapa metálica
A estampación de chapa metálica realízase principalmente mediante punzonado CNC ou punzonado convencional, requirindo diversos punzones ou matrices de estampación.
A forma da peza estampada debe ser tan simple e simétrica como sexa posible, e debe realizarse nunha soa operación sempre que se poida.
Para as pezas que requiren múltiples operacións de estampación, deben ser aceptables as marcas que poidan formarse na superficie durante o proceso de estampación.
Mentres se garanta o cumprimento dos requisitos de montaxe, debe permitirse un certo grao de inclinación nas paredes laterais estampadas.
2.1. Requisitos para o radio de redondeo entre o fondo da peza estirada e a parede recta:
Como se mostra na figura, o raio de redondeo entre a parte estirada e a parede recta debe ser maior que o grosor da chapa, é dicir, r > t. Para facer o proceso de estirado máis suave, xeralmente tómase r1 como (3–5)t, e o raio máximo de redondeo debe ser menor ou igual a 8 veces o grosor da chapa, é dicir, r1 < 8t.
2.2. Raio de redondeo entre o rebordo e a parede da peça estirada:
Como se mostra na figura, o raio de redondeo entre o rebordo e a parede da parte estirada debe ser maior que o dobre do grosor da chapa, é dicir, r2 > 2t. Para facer o proceso de estirado máis suave, xeralmente tómase r2 como (5–10)t. O raio máximo do rebordo debe ser menor ou igual a 8 veces o grosor da chapa, é dicir, r2 < 8t.
2.3. Raio de redondeo entre o rebordo e a parede da parte estirada: Como se mostra na figura, o radio de redondeo entre a brida e a parede da parte estirada debe ser maior que o dobre do grosor da chapa, é dicir, r2 > 2t. Para facer que o proceso de estirado sexa máis suave, xeralmente tómase r2 = (5–10)t. O radio máximo da brida debe ser menor ou igual a oito veces o grosor da chapa, é dicir, r2 < 8t.
2.4. Diámetro da cavidade interior das pezas estiradas circulares: Como se mostra na figura, o diámetro da cavidade interior das pezas estiradas circulares debe ser D > d + 10t, para que a placa de presión non se arruxe durante a estirado.
2.5. Radio de redondeo entre paredes adxacentes dunha peza rectangular estirada: Como se mostra na figura, o radio de redondeo entre paredes adxacentes dunha peza rectangular estirada debe ser r3 > 3t. Para reducir o número de operacións de estirado, r3 debe ser, tanto como sexa posible, maior que H/5, de xeito que se poida estirar nunha soa operación.
2.6. Ao formar unha peza estirada circular sen rebordo nun só paso, a relación dimensional entre a súa altura e diámetro debe cumprir os seguintes requisitos:
Como se mostra na figura, ao formar unha peza estirada circular sen rebordo nun só paso, a razón entre a altura H e o diámetro d debe ser inferior ou igual a 0,4, é dicir, H/d ≤ 0,4.
2.7. Variación do grosor dos compoñentes estirados: Debido aos distintos niveis de tensión en diferentes zonas, o grosor do material nun compoñente estirado modifícase despois da estirada. Xeralmente, o centro da base conserva o seu grosor orixinal, o material adelgaza nas esquinas arredondadas da base, engrosa preto do rebordo na parte superior e tamén engrosa nas esquinas arredondadas dos compoñentes estirados rectangulares. Ao deseñar produtos estirados, as dimensións no debuxo do produto deben indicar claramente se se deben garantir as dimensións exteriores ou as interiores; non se poden especificar simultaneamente tanto as dimensións interiores como as exteriores.
3. Outros procesos de conformado de chapa metálica:
Ribs de reforzo: os ribs prensánselle nas pezas de chapa metálica para aumentar a rigidez estrutural.
Persianas: as persianas úsanse habitualmente en diversos recintos ou carcasas para ventilación e disipación do calor.
Abridor de furos (estirado de furos): úsase para mecanizar roscas ou mellorar a rigidez das aberturas.
3.1. Ribs de reforzo:
Selección da estrutura e dimensións dos ribs de reforzo
Dimensións límite do espazamento entre punzones e da distancia entre o bordo do punzón e o bordo da peza
3.2. Persianas venecianas:
O método de formado de persianas venecianas consiste en utilizar un bordo do punzón para cortar o material, mentres que o resto do punzón estira e deforma o material ao mesmo tempo, formando unha forma ondulada cun lado aberto.
Estrutura típica de persianas venecianas. Requisitos de tamaño das persianas venecianas: a > 4t; b > 6t; h < 5t; L > 24t; r > 0,5t.
3.3. Abocardado de furos (furo estirado):
Existen moitos tipos de abocardado de furos, sendo o máis común o abocardado de furos internos para rosca.
Tecnoloxía de fabricación de chapa metálica – soldadura
No deseño de estruturas soldadas en chapa metálica, debe seguirse o principio de «disposición simétrica das soldaduras e puntos de soldadura, evitando a converxencia, acumulación e superposición». As soldaduras e puntos de soldadura secundarios poden interromperse, mentres que as soldaduras e puntos de soldadura principais deben estar continuos. Os métodos de soldadura máis empregados no traballo con chapa metálica son a soldadura por arco e a soldadura por resistencia.
1. Soldadura por arco:
Debe haber espazo suficiente para soldar entre as pezas de chapa metálica. O máximo intervalo de soldadura debe ser de 0,5–0,8 mm, e a soldadura debe ser uniforme e plana.
2. Soldadura por resistencia
A superficie de soldadura debe ser plana e libre de rugas, rebote elástico, etc.
As dimensións para a soldadura por resistencia por puntos móstranse na táboa inferior:
Espazamento entre xuntas soldadas por resistencia
Nas aplicacións prácticas, ao soldar pezas pequenas, os datos da táboa inferior poden utilizarse como referencia. Ao soldar pezas grandes, o espazamento entre xuntas pode aumentarse de forma axeitada, xeralmente non inferior a 40-50 mm. Para pezas non portantes, o espazamento entre xuntas pode aumentarse ata 70-80 mm.
Grosor do taboleiro t, diámetro da soldadura por resistencia d, diámetro mínimo da soldadura por resistencia dmin, distancia mínima entre soldaduras por resistencia e. Se os taboleiros teñen grosor diferente, seleccione o grosor en función do taboleiro máis fino.
Número de capas de taboleiro e relación de grosor na soldadura por resistencia
A soldadura por resistencia por puntos implica normalmente dúas capas de taboleiro, con un máximo de tres capas. A relación de grosor de cada capa na xunta soldada debe estar entre 1/3 e 3.
Se se requiren tres capas para a soldadura, primeiro debe comprobarse a relación de grosor. Se é razoable, pode procederse coa soldadura. Se non o é, considere a creación de furos de proceso ou muescas de proceso, soldar dúas capas por separado e desprazar os puntos de soldadura.
Tecnoloxía de procesamento de chapa metálica - Tratamento superficial
O tratamento superficial da chapa metálica ten tanto finalidades anticorrosivas como decorativas. Os tratamentos superficiais máis comúns para chapas metálicas inclúen: revestimento en pó, galvanizado por electrodeposición, galvanizado por inmersión en quente, oxidación superficial, bruñido superficial e impresión serigráfica. Antes do tratamento superficial, deben eliminarse da superficie da chapa metálica o aceite, a ferra, as escorias de soldadura, etc.
1. Revestimento en pó:
Existen dous tipos de revestimento superficial para chapas metálicas: pintura líquida e pintura en pó. Normalmente empregamos a pintura en pó. Mediante técnicas como a pulverización en pó, a adsorción electrostática e a cocción a alta temperatura, aplícase unha capa de pintura de distintas cores sobre a superficie da chapa metálica para mellorar a súa aparencia e aumentar a resistencia á corrosión do material. É un método de tratamento superficial moi utilizado.
Nota: Haberá algunha diferenza de cor entre as láminas recubertas por distintos fabricantes. Polo tanto, as láminas metálicas da mesma cor producidas no mesmo equipo deberían, idealmente, ser recubertas polo mesmo fabricante.
2. Galvanizado electroquímico e galvanizado por inmersión en zinc fundido:
Galvanizar a superficie das láminas metálicas é un método común de tratamento superficial contra a corrosión, e ademais mellora a súa aparencia. O galvanizado pode dividirse en galvanizado electroquímico e galvanizado por inmersión en quente.
O galvanizado electroquímico produce un acabado máis brillante e liso, e a capa de zinc é máis fina, polo que se usa máis frecuentemente.
O galvanizado por inmersión en quente produce unha capa de zinc máis grosa e forma unha capa de aleación zinc-ferrro, o que ofrece unha resistencia á corrosión superior á do galvanizado electroquímico.
3. Anodizado superficial:
Esta sección presenta principalmente o anodizado superficial do aluminio e das súas aleacións.
A anodización superficial do aluminio e das súas aleacións pode producir diversas cores, cumprindo tanto unha función protectora como decorativa. Ao mesmo tempo, fórmase unha película de óxido anódico na superficie do material. Esta película posúe alta dureza e resistencia ao desgaste, así como boas propiedades de illamento eléctrico e térmico.
4. Escovado superficial:
O material colócase entre os rolos superior e inferior da máquina de escovado. As bandas abrasivas están unidas aos rolos. Accionadas por un motor, as bandas abrasivas forzan a pasaxe do material a través delas, creando liñas na superficie do material. A grosor das liñas varía segundo o tipo de banda abrasiva. O obxectivo principal é mellorar a aparencia. Este tratamento superficial de escovado considérase xeralmente só para materiais de aluminio.
5. Serigrafía:
A impresión serigráfica é o proceso de imprimir diversas marcas na superficie dos materiais. Xeralmente existen dous métodos: a impresión serigráfica plana e a impresión en relevo. A impresión serigráfica plana úsase principalmente para superficies planas, pero para recesos máis profundos é necesaria a impresión en relevo.
A impresión serigráfica require un molde de impresión serigráfica.
Dobrar chapa metálica require experiencia; observa como os artesáns experimentados dobran as chapas e por que o fan dese xeito. Para saber máis sobre máquinas de dobrado ou procesos de dobrado, contacta co noso equipo JUGAO CNC MACHINE.
