O que é dobra de chapa metálica? Noções básicas, mesada e dicas

O aumento da demanda por produtos sob medida resultou em pesquisas que comprovaram que a chapa metálica é um material versátil que pode ser transformado em diversas formas. A transformação ocorre através do emprego de processos simples de formação de chapas, como dobramento de metal, para moldar a chapa metálica nas formas desejadas, necessárias para vários fins de produção. Há muitos processos envolvidos para que isso aconteça, e saber como dobrar chapas metálicas significa ter um bom conhecimento sobre eles.

Este artigo explorará a importância da dobra de chapas metálicas, sua importância nos processos de fabricação de chapas metálicas e como dobrar chapas metálicas. Ele também inclui algumas dicas úteis de dobra que podem orientar na dobra de chapas de aço.

O que é dobra de chapa metálica?

Você sabia que a maioria das peças de chapa metálica são feitas primeiro cortando em tamanhos específicos, depois dobrando no formato desejado e montando-as? Então, isso desempenha um papel crucial na fabricação de chapas metálicas.

Dobramento de chapa metálica refere-se à deformação da chapa metálica plana em um ângulo ou curvatura específica. Não altera a espessura da chapa. Em vez disso, a deformação plástica (permanente) é responsável pela formação do formato final. Normalmente, uma prensa dobradeira ou similar também aplica pressão ao longo de um eixo reto para dobrar o metal em um ângulo específico.

Você também precisa entender a configuração do punção e matriz para entender o conceito básico. Um punção aplica força para deformar o metal contra a matriz. Enquanto isso, a matriz suporta e molda o metal com o ângulo de curvatura e raio desejados.

Como é feita a dobra de chapas metálicas?

Etapa 1: Design inicial

O processo de dobra de metal começa com a criação de um design detalhado da peça final. A dobra CNC requer arquivos 3D e você pode esboçar o design em softwares como AutoCAD e SolidWorks. Posteriormente, o projeto deve incluir uma ampla variedade de considerações, incluindo tolerância, alívios, retorno elástico, etc.

Você pode usar uma calculadora de dobra disponível online para calcular as variáveis ​​e considerações do projeto. Discutiremos isso em seções posteriores. Além disso, você precisa especificar as dimensões e tolerâncias claras no projeto. 

Etapa 2: Preparando seu arquivo

Certifique-se de que seu arquivo esteja no formato compatível e que todos os GD&Ts sejam fabricados. Em seguida, o indicador de linha de dobra é um elemento crucial na comunicação do projeto entre engenheiros e técnicos. Ele pode ser denotado por símbolos diferentes de acordo com o software e o formato do arquivo, linhas centrais sólidas e tracejadas ou até mesmo cores separadas.

Na RapidDirect oferecemos suporte aos seguintes formatos de arquivo;

• 2D: .dxf, .ai e eps.
• 3D: passo, e. stp.

Etapa 3: O processo de dobra

No processo de dobra, a chapa metálica é deformada ao longo de um eixo reto para criar um ângulo ou curvatura desejado. Organize as ferramentas (matriz, punções, prensas dobradeiras) com base em seus requisitos e ângulo especificado. O processo forma peças complexas, mas tem limitações: nenhum ângulo acima de 130°. Consequentemente, o raio de dobra varia de acordo com o material e a espessura.

Etapa 4: Processos de finalização

As operações de chapa metálica deixam alguns defeitos estéticos na superfície, como marcas de matriz e textura não uniforme. Para melhorar isso, você pode usar uma técnica de acabamento de superfície adequada. Por exemplo, pintura, revestimento em pó, jato de areia, galvanoplastia, etc. No entanto, você também pode deixar a superfície como está se isso não influenciar o desempenho e a estética não for sua prioridade.  

Tipos de processos de dobra de metais

Os métodos de dobra de chapas metálicas são semelhantes, pois seu objetivo final é transformar estruturas metálicas nas formas desejadas. No entanto, eles diferem na operação. Saber como dobrar chapas metálicas vem com o entendimento de que fatores como a espessura do material, tamanho da dobra, raio de dobra e finalidade pretendida determinam os métodos.

Os métodos a seguir não apenas demonstrarão como dobrar chapas metálicas, mas também ajudarão você a escolher a técnica correta para obter os melhores resultados. Os métodos mais comuns de dobra de chapas metálicas são:

dobra em V

Este é o método de dobra de chapa mais comum, pois é usado para a maioria dos projetos de dobra. Ele emprega um instrumento conhecido como punção e matriz v para dobrar chapas metálicas nos ângulos desejados. Durante o processo, o punção de dobra pressiona a chapa de metal colocada sobre a matriz em V.

O ângulo formado pela chapa metálica depende do ponto de pressão do punção. Isso torna esse método fácil e eficiente, pois pode ser empregado para dobrar chapas de aço sem alterar sua posição.

O método de dobra em V pode ser classificado em três:

Fundo

Você pode relacionar o bottoming com o processo de dobramento a ar, mas a diferença é que o punção pressiona a folha na matriz até que ela entre em contato total com a superfície da cavidade. Este mecanismo resolve o defeito de risco de retorno elástico associado ao método a ar.

O bottoming requer um punção com mais tonelagem, pois aplica força adicional para a deformação e também segura a chapa por um momento após a conclusão do processo. É compatível com matrizes V e V.

Além disso, essa técnica é mais precisa, enquanto você não precisa de controle preciso sobre a tonelagem em comparação a outros processos. Então, punções e prensas dobradeiras antigas e menos precisas também são adequadas para a execução de assentamento.

Cunhagem

A cunhagem envolve espremer a folha entre um punção e uma matriz sob alta tonelagem. Como resultado, a deformação produz ângulos dobrados precisos com quase nenhum efeito de retorno elástico.

Embora a precisão seja alta, a cunhagem exige maior tonelagem e o tempo de ciclo também é maior do que outros métodos ou processos.

Dobra de ar

A dobragem a ar ou dobra parcial é um método menos preciso em comparação com o fundo e a cunhagem. No entanto, geralmente é empregado por sua simplicidade e facilidade de manipulação, pois não requer ferramentas.

Há também uma desvantagem. A dobragem a ar é o único método propenso ao retorno elástico da chapa metálica.

Na dobragem a ar, o punção exerce uma força sobre a folha de metal apoiada em ambos os pontos da abertura da matriz. Uma dobradeira é geralmente empregada durante a dobra em V, pois a chapa metálica não entra em contato com o fundo da matriz.

(Uma dobradeira é uma máquina simples empregada em processos de dobragem de chapas metálicas, que forma as dobras desejadas na chapa trabalhando para fixar a chapa metálica na posição de prensagem entre o punção e a matriz)

Dobragem de Rolos

O processo de dobra de rolos usa 2, 3 ou 4 rolos para moldar folhas de metal nas curvas desejadas. A configuração mais comum é a de 3 rolos, onde três rolos são dispostos em um padrão triangular. O rolo superior é ajustável, enquanto os outros dois permanecem fixos.

A chapa metálica é alimentada entre o rolo superior e os dois rolos fixos. Conforme os dois rolos fixos giram, eles agarram a chapa, enquanto o rolo ajustável aplica pressão para baixo para atingir a curvatura necessária. A configuração de 4 rolos adiciona um rolo extra para suporte adicional, tornando-a ideal para operações pesadas.

Este método é usado principalmente para produzir formas cilíndricas e cônicas em fabricação de chapas metálicas, como tubos, cilindros, tanques, vasos de pressão e canos.

Limpar Dobrar

A dobra de limpeza ou de borda usa uma matriz de limpeza e um punção. A folha é fixada entre a matriz e uma almofada de retenção, expondo a parte a ser formada. O punção ou flange de limpeza então se move para baixo, forçando a borda da peça no ângulo desejado. Este método é uma excelente alternativa ao uso de uma prensa dobradeira para perfis menores.

Com essa técnica, todos os lados da borda podem ser moldados simultaneamente, aumentando significativamente a produtividade. Além disso, o risco de rachaduras na superfície da área deformada é mínimo.

Dobra Rotativa

É mais comum que tubos e canos moldem curvaturas de 1 a 180 °. No entanto, não se limita a chapas metálicas dobradas. O processo incluiu uma matriz de dobra, uma matriz de fixação e uma matriz de pressão. A matriz de dobra e a matriz de fixação para segurar o trabalho, enquanto isso, a matriz de pressão aplica pressão tangencial à posição de referência da extremidade livre. Aqui, a matriz rotativa pode girar de acordo com a posição e o raio desejados. Além disso, um "mandril" é colocado dentro do tubo ou cano, enquanto não é necessário para folhas de trabalho de chapa metálica.

Este processo de conformação de metal é adequado para criar formas de curvatura a partir de chapas planas. Enquanto isso, ele tem inúmeras aplicações em moldagem de tubos. 

Você obtém mais controle sobre o processo para manter um raio preciso e exato. Ele pode facilmente atingir uma tolerância de ± 0.5 °. Consequentemente, a superfície será menos propensa a rachaduras e outros defeitos, pois requer 50 a 80% ou menos tonelagem.

Chapas metálicas para dobra

Diferentes variedades de metais e ligas são compatíveis com a fabricação de dobra e as propriedades de cada tipo de material influenciam as variáveis ​​como tonelagem e retorno elástico. Posteriormente, o grande conjunto de opções de materiais permite que você escolha o melhor ajuste para a funcionalidade e o desempenho necessários. 

Além disso, a espessura máxima de chapas metálicas que podem ser formadas varia dependendo do tipo de material. Por exemplo, o alumínio, com sua maior conformabilidade, pode ser moldado em chapas mais grossas do que o titânio.

Aço inoxidável

O aço inoxidável é um material versátil com alta resistência, tenacidade e resistência à corrosão, tornando-o adequado para moldar peças com raios estreitos. Vários graus, como 304, 316 e 430, são comumente usados. Devido à sua dureza, moldar o aço inoxidável requer maior força, e o efeito de retorno elástico precisa ser cuidadosamente considerado para garantir a precisão.

Aço

Graus de ligas de aço como A36, 1018 e 4140 são populares na dobra de metais devido à sua alta resistência à tração, durabilidade, custo-benefício e versatilidade. Embora o aço possa exigir tratamento térmico para operações mais complexas, ainda é mais fácil de trabalhar em comparação ao aço inoxidável. O aço macio, em particular, é relativamente fácil de moldar.

Alumínio:

O alumínio é dúctil e fácil de moldar em diferentes formas e curvaturas. Ele oferece excelente resistência à corrosão e relação resistência-peso. As peças dobradas de alumínio são amplamente utilizadas na indústria aeroespacial, automotiva e eletrônica. No entanto, ele pode ser suscetível a rachaduras, especialmente com raios menores.

Resina

O latão é um material maleável e condutor, mais fácil de dobrar do que o aço. Vários graus, como CZ129/CW611N, são comumente usados ​​para formar chapas metálicas. O latão é frequentemente preferido em aplicações elétricas, térmicas e de encanamento devido à sua facilidade de formação e excelente condutividade.

Cobre

O cobre é um material macio e as folhas são fáceis de dobrar. No entanto, requer manuseio cuidadoso e força controlada para evitar danos ou rachaduras na superfície. Além disso, o apelo estético brilhante do cobre o torna popular em aplicações elétricas e várias outras.

Conceitos-chave em dobra de chapas metálicas

Você pode encontrar diferentes conceitos em dobra de chapas metálicas, que são considerações de design para incorporar com as dimensões após o processo. Antes do conceito-chave, vamos entender algumas terminologias relacionadas a isso.

• Eixo neutro: A linha imaginária na chapa metálica que não estica nem comprime ao exercer a força.
• Zona de tensão: A área na parte externa da curva onde o metal estica.
• Zona de compressão: A área na parte interna da curva onde o metal é comprimido.
• Linha de Curvatura: A linha onde a chapa metálica é dobrada.
• Comprimento da Flange: O comprimento da seção reta e plana que se estende da dobrada.

Em seguida, os conceitos-chave são os seguintes.

Raio de curvatura

É o raio da chapa curva formada após você dobrar a chapa. Todos os projetos começam com essa variável crucial. Ela influencia significativamente a precisão dimensional, a resistência final, a forma e a integridade estrutural. 

Com base no tipo de material e espessura, há um valor mínimo para esse raio. Isso significa que você não pode dobrar a chapa metálica em um raio muito pequeno, há um limite. Normalmente, você tem que manter um raio tão baixo quanto igual à espessura da chapa. 

Raio de curvatura mínimo (R_min)= Espessura(t)

Dedução de curvatura

O comprimento total da seção plana diminui ligeiramente após as operações, pois a parte dobrada estica algum material. Aqui, você precisa deduzir algum comprimento para obter o comprimento plano total, conhecido como dedução de dobra. Portanto, refere-se à quantidade de material que precisa ser subtraída do comprimento total da chapa metálica plana para atingir as dimensões desejadas. Isso significa que você precisa deduzir um comprimento para determinar o comprimento plano correto.

Dedução de curvatura = 2 × (recuo externo - tolerância de curvatura)

Considerar a dedução no projeto é essencial para garantir o comprimento correto e outras especificações das peças. Além disso, o medidores de chapa metálica (espessura), raio e tipo de material afetam o valor da dedução.

Tolerância de dobra

Bend Allowance é um termo de fabricação que se refere à alocação dada para acomodar o alongamento e a flexão da chapa metálica. Quando a chapa metálica é manipulada de sua forma plana original, suas dimensões físicas também são alteradas. A força empregada no trabalho faz com que o material se comprima e se estique por dentro e por fora.

Essa deformação causa uma mudança no comprimento total da chapa metálica devido à força exercida de compressão e alongamento na curvatura. No entanto, o comprimento calculado a partir da espessura entre a superfície interna comprimida e a externa sob tensão permanece o mesmo. Isso é indicado por uma linha chamada de “eixo neutro”.

A tolerância considera a espessura da chapa metálica, o ângulo, o método empregado e o fator K (uma constante que permite estimar a quantidade de alongamento de um material). É uma medida da razão entre a compressão no interior e a tensão no exterior da dobra.

Enquanto a superfície interna da chapa metálica se contrai, a externa se expande. Portanto, o fator K permanece constante sempre que você dobra a chapa metálica. O fator K (geralmente entre 0.25 e 0.5 no máximo) serve como uma figura de controle no cálculo da variável de projeto. Ele auxilia na determinação dos materiais exatos necessários antes de aparar partes da chapa metálica e também é útil no gráfico de raio de curvatura da chapa metálica.

Fator K

É outro aspecto crítico do projeto de dobra de chapas metálicas. O fator k caracteriza diferentes geometrias de chapas metálicas dobradas e ajuda a calcular outras variáveis ​​de projeto, como a tolerância necessária. O fator K é definido pela “Proporção do comprimento que o eixo neutro deslocou da posição original para a espessura da chapa”. Valor do fator K varia de 0 a 1. Por exemplo, 0.2 representa que o eixo neutro será deslocado em 20% da espessura. Além disso, o valor recomendado é diferente para cada tipo de material e raio de curvatura.

O fator K também dá uma ideia sobre o material esticado e expandido dentro e fora da curva. Portanto, é crucial calcular os parâmetros de projeto relacionados ao comprimento plano.

Alívio de curvatura

O relevo é definido como um pequeno corte no final de uma linha de dobra para evitar a deformação e o rasgo do material. É essencial tanto para a integridade estrutural quanto para a precisão das peças finais e produtos. Você pode usar entalhes, furos e recortes.

No entanto, você não precisa considerar isso para uma dobra reta de uma borda para outra. Considere apenas se eles precisam se separar de material plano além das bordas. A razão por trás disso é que, se houver material imediato após o material comprimido, você precisa ajustar o material plano.

A regra para cálculo;

Largura e profundidade mínimas do relevo = Espessura(t)/2, Espessura (t) + raio de curvatura(R) + 0.5 mm.

Outro conceito similar é o relevo de canto; é o comprimento que precisa ser cortado na posição de encontro da linha dobrada. Então, nos cantos, você precisa considerar um recorte para seu alinhamento perfeito e evitar rasgos de material.

Primavera de volta

A chapa metálica tende a diferir em seu formato criado sob força aplicada e após liberar a força. Ela pode contrair quando você dobra os metais em uma curvatura específica de formato, afetando a precisão dimensional. Portanto, os designs exigem algumas compensações para retornar à precisão.

Para entender esse fenômeno, você precisa conhecer as deformações permanentes e elásticas. As deformações elásticas tentam manter sua forma, enquanto as permanentes mantêm a forma deformada inalterada. Alguns materiais elasticamente deformados ao redor da linha de dobra tentam retornar à sua forma original e causar retorno elástico. Além disso, fatores como método empregado, raio e propriedades do material também afetam o retorno elástico.

Sequência de curvatura

É a abordagem sistemática para projetar múltiplas dobras em uma única folha sem nenhuma interferência ou distorção. A sequência de dobras envolve sequenciá-las com base em seu tamanho e complexidade. A ordem típica é primeiro grande e simples e mais complexa subsequentemente. A sequência também está relacionada à matriz e ao ferramental. Ela precisa ser viável com o ferramental correspondente (matrizes e prensa dobradeira).

Direção de grãos

Todas as estruturas metálicas são redes cristalinas internamente, que são arranjos repetitivos de átomos. Consequentemente, grãos são as regiões cristalinas individuais dentro do metal. A orientação e a forma desses grãos podem ser diferentes para cada tipo de material e método de formação, como forjamento, fundição, etc.

Na frenagem por prensa, considerar a direção do grão para ângulos ou curvaturas mais fechadas ajuda a reduzir o risco de fratura. Enquanto isso, a direção do grão deve ser perpendicular à curvatura para evitar rachaduras.

Dicas práticas para projetar peças de chapa metálica dobradas

Às vezes, uma simples negligência ou erro em projeto de chapa pode trazer desafios para chapas metálicas dobradas. Portanto, cada característica e detalhe importa na qualidade das peças finais. 

A seguir estão algumas dicas práticas para design;

Manter espessura uniforme

A planilha deve ter uma espessura uniforme em toda a seção transversal. Caso contrário, isso resulta em um raio de curvatura inconsistente e aumenta o risco de rachaduras ou empenamentos. Normalmente, você pode escolher entre uma espessura uniforme de 0.5 a 6 mm.

Raio de curvatura e orientação

Há um certo limite de raio mínimo de curvatura e ele difere com base no tipo de material e espessura. Uma regra geral é que “o raio mínimo deve ser pelo menos igual à espessura da chapa”. Em relação à orientação, mantenha um raio consistente em toda a linha dobrada e também mantenha-as no mesmo plano. 

Evite curvas sucessivas

Se você colocar as curvas muito próximas umas das outras no projeto, isso pode causar problemas de alinhamento e aumentar o estresse residual. Portanto, uma distância apropriada entre elas é essencial, pelo menos três vezes a espessura.

Use o alívio de curvatura

Se as curvas estiverem próximas do fim, pode rasgar ou rachar devido ao estresse excessivo. Para evitar isso, use relevos, como pequenos recortes e entalhes no início e no fim da linha.

Posicionamento adequado de furos e ranhuras

Se o seu design incluir furos e ranhuras, você precisa ter cuidado com a colocação deles, como tamanho e distância da curvatura. Furos muito próximos da linha de curvatura podem causar distorção do material.

• Distância mínima (curvatura até o furo) = 2.5 t + R
• Distância mínima (ranhura para furo) = 4t + R
• Distância mínima (da borda ao furo) = 3t
• Raio mínimo do furo (r min.) = 0.5 t

Acima, t é a espessura da chapa e R é o raio de curvatura.

Design de escareador

Essas características podem ser obtidas com usinagem ou puncionamento com uma prensa dobradeira. Existem algumas regras sobre seus posicionamentos em projetos;

• Profundidade máxima = 0.6 t 
• Distância mínima da curva: 3t
• Distância mínima da borda: 4t
• Distância entre dois escareadores = 8t

Dimensões corretas dos cachos

Curl se refere à curvatura de um rolo circular (oco) na borda de uma chapa de metal. É usado para manter a resistência das bordas e evitar afiação. Considere os seguintes fatores ao projetar um recurso de curl;

• Raio externo mínimo = 2t
• Distância mínima (curvatura para enrolamento) = Raio de enrolamento + 6t 
• Distância mínima (furo para enrolar) = 2 x Raio de enrolamento + t
• Por fim, nenhuma intersecção entre curl e outros recursos 

 Desenhando bainhas

Bainhas são bordas dobradas para trás em peças de chapa metálica, que podem ser abertas ou fechadas. Às vezes, unir duas bainhas também atua como fixadores. Dobre chapas metálicas garantindo os seguintes critérios;

• Raio interno mínimo = 0.5 t
• Comprimento mínimo de retorno para bainha fechada = 4t
• Comprimento mínimo de retorno para a bainha aberta = 4t
• Borda interna da dobra até a borda externa da bainha = 5t + raio da bainha 

Projeto de flange e chanfro

Um flange é uma borda que se estende do corpo principal de uma peça de chapa metálica, tipicamente a 90°. Se você tiver flanges no projeto, considere os seguintes limites de dimensionamento;

• Comprimento mínimo do flange = 4t
• Raio de curvatura mínimo = t
• Distância mínima entre a curva e o flange = 2t

Guias e Entalhes 

Abas e entalhes são os recursos de chapa metálica mais usados ​​para propósitos de junção. Uma aba é uma pequena extensão na borda, enquanto um entalhe é um pequeno recorte. Eles podem enfraquecer o material em caso de posicionamento inadequado. Então, considere as seguintes regras de design;

• Distância mínima entre a curvatura e o entalhe = 3t + raio (R)
• Distância mínima entre entalhes = 3.18 mm 
• Comprimento mínimo do entalhe = 2t 
• Largura mínima do entalhe = 1.5 t 
• Comprimento máximo da aba e do entalhe = 5 x largura da aba (l)
• Raio do canto do entalhe = 0.5 t 

5 Tips para dobrar chapas de aço

Dobrar chapas de aço pode parecer complexo. No entanto, com algumas dicas, pode ser fácil. Abaixo estão algumas dicas que podem ajudá-lo com o processo.

Cuidado com a volta da primavera

Ao dobrar uma chapa, o material deve ser dobrado além do ângulo necessário. Isso ocorre porque a chapa metálica possui uma alta capacidade de flexão que permite que ela volte à sua posição original. Assim, deve-se fazer uma alocação para tal ocorrência dobrando o material um pouco acima da posição desejada.

A chapa é maleável o suficiente?

Dobrar em um canto afiado iria quebrar a folha de metal. Portanto, você deve evitar isso o máximo possível. Seria melhor se você considerasse o medidor de metal de aço, pois nem todo material seria maleável o suficiente para suportar curvas em cantos afiados.

Sempre use uma dobradeira

Sempre use uma prensa dobradeira quando aplicável, pois ela fornece suporte e garante dobras de chapa metálica mais limpas e um padrão contínuo nas chapas dobradas.

Não se esqueça dos orifícios de posição do processo

Os orifícios de posição do processo devem ser criados nas peças dobradas para garantir o posicionamento preciso da chapa metálica na matriz. Isso eliminaria o movimento da chapa metálica durante o processo de dobra e garantiria resultados precisos em várias chapas metálicas.

Tolerância de dobra

Contabilizar a tolerância de dobra é importante para saber como dobrar chapas metálicas. Isso garantiria números mais precisos garantindo precisão nos produtos acabados.

Conclusão

A demanda por produtos customizados pode nunca diminuir, e produtos metálicos customizados exigem o conhecimento de dobra de chapas metálicas. Portanto, este artigo apresentou a chapa metálica, sua importância e o que você precisa saber sobre como dobrar chapa metálica no formato desejado.

Conhecer o processo não é suficiente. O processo não é tão sofisticado, já que você não pode tentar por si mesmo. No entanto, para aqueles que valorizam qualidade e prazo de entrega, Serviços de dobra de metal da RapidDirect pode ser seu velo de ouro. Com nosso suporte de engenharia, você pode transformar seus projetos em realidade e ganhar uma vantagem competitiva em pouco tempo.

Perguntas Frequentes