Dobramento ao ar
Data de Publicação: 05/11/2024
A conformação por dobramento ao ar é o processo mais comum na indústria para realizar o dobramento de chapas metálicas. Devido sua capacidade de dobrar chapas em diversos ângulos e espessuras dentinas, com o mesmo conjunto de ferramentas, sua principal vantagem é a versatilidade e custo, quando comparado com os demais métodos de conformação. O nome, dobramento ar, se dá devido a chapa ficar flutuando sob o fundo do canal “V” da matriz, possuindo apenas 3 pontos de contato entre as ferramentas e a chapa (um contato com a punção, e com os dois raios de ombro da ferramenta inferior).
Conteúdos do Artigo
Características do dobramento ao ar
A conformação ocorre devido o contato da chapa com a punção (ferramenta superior) e os ombros da matriz (ferramenta inferior). Através da penetração da punção contra a chapa apoiada nos ombros, ocorre o dobramento da chapa. Nesse processo, o ângulo formado depende exclusivamente da distância de penetração da punção para dentro da matriz, possibilitando realizar dobras em ângulos distintos [Lange, 1985].
e = Espessura da chapa
α = Ângulo final da dobra
V = Abertura da matriz
Rp = Raio da punção
Rm = Raio dos ombros da matriz
Ri =Raio Interno
Z= deslocamento da punção sobre a chapa
Limitação do processo
A limitação do processo está ligada a geometria do dobramento nos casos de abas menores do que as mínimas e possíveis colisões da chapa dobrada contra as ferramentas ou estrutura da máquina. Normalmente, o processo de conformação por dobras ao ar ocorre em máquinas dobradeiras CN ou CNC, as quais já possuem design dedicado a fim de evitar possíveis colisões das peças contra a máquina. A escolha de qual capacidade de máquina será utilizada para efetuar o dobramento, deve levar em conta a geometria de dobra das peças, o comprimento e a força máxima exigida do equipamento para realizar a dobra.
Linha neutra e Springback
A dobra acontece durante o estado de deformação plástica da peça (deformação permanente), passando pelo limite de escoamento. A deformação ocorre por tensões de tração, na parte externa da peça, e compressão, na parte interna da peça, na região de conformação. Analisando a seção dobrada, a linha neutra divide a peça entre região de compressão e tração. A quantidade de deformação de cada região depende de fatores como material da peça, quociente de dobra e raio da punção.
Para o ângulo desejado ser formado, a punção deve chegar no ponto morto inferior (PMS), e para isso utiliza da força disponível pelo equipamento. Após o alívio da força, ocorre o retorno elástico do material da peça, também conhecido como springback [Schuler, 1998].
O fenômeno do springback é comum no processo de conformação em geral, sendo muito conhecido no processo de conformação por dobras ao Ar. Ele consiste no retorno elástico de parte da peça que não entrou no regime de deformação plástica. Analisando o processo, durante o contato da punção sobre a peça, no PMS, o seu ângulo interno é mais agudo do que o nominal desejado. Após o alívio da força, ocorre o retorno elástico aumentando do ângulo interno, fazendo com que a peça chegue no ângulo desejado. O retorno elástico depende de diversos fatores, como o material da peça, quociente de dobra, raio da punção e sentido de corte do planificado [Kucarz, 2024].
O quociente de dobra é a razão entre a abertura do canal “V” e a espessura da chapa a ser dobrada. Em geral, é recomendado que essa razão seja de 10x, ou seja, que a abertura do canal “V” seja 10x maior que a espessura da chapa. Para casos de peças com abas menores, chapas de menor espessura, ou quando se deseja raio internos maiores, essa relação pode variar dentro dos parâmetros abaixo:
e < 3 mm → Abertura V = 5 a 9 X e
e ≥ 3 mm → Abertura V =7 a 13 X e
Q = V/e
e = Espessura da chapa
V = Abertura da matriz
Q = Quociente da dobra
Aba Mínima
No processo de conformação de dobras ao ar, a aba mínima possível de ser dobrada depende da abertura da matriz, pois são nos ombros da matriz que a chapa é apoiada durante o dobramento.
O dimensionamento da aba mínima pode ser realizado através da equação abaixo:
Am = 0,65 X V
O dimensionamento incorreto da abertura do canal “V” da matriz, e da aba mínima, pode causar a ruptura da chapa a ser dobrada (na região tracionada da peça), força excessiva do equipamento para realizar a dobra, podendo danificar as ferramentas, desgaste prematuro do equipamento, além de impossibilidade de fabricação, sendo necessário a revisão de projetos.
Auxílios durante a programação de peças
Os comandos mais modernos CNC realizam o cálculo do Raio interno, correção do springback, aba mínima e simulam possíveis colisões com a máquina, otimizando o tempo de setup do equipamento. A Braffemam disponibiliza a tabela de dobras onde algumas informações de abertura de canal e aba mínima podem ser encontradas. Clique no link para ler o artigo sobre a tabela de dobra.
Caso tenha alguma dúvida sobre o processo de dobras ao ar, e como dimensionar seu equipamento para executá-las, entre em contato com o corpo técnico da Braffemam. Braffemam, qualidade em tudo que faz!
Escritor: Pedro Kucarz
Mestre em Engenharia Mecânica e de Materiais
Departamento de Engenharia Aplicada – Braffemam
Referencial Teórico
Lange, Kurt. Handbook of Metal Forming, Dearborn, Michigan: SME, 1985.
Schuler, Metal Forming Handbook, vol. 1°, Göppingen: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1998.
