Fundamentos da matriz de estampagem: cálculos de redução de desenho

Nota do Editor: Este é o sexto de uma série de artigos que apresentam os fundamentos do projeto e construção de matrizes de estampagem.

Para fazer uma peça com geometria alta, é necessário fazer com que o metal flua para dentro. A única maneira de o metal fluir é limitando a quantidade de material ao redor do perímetro do punção. E a minimização do material ao redor de cada punção deve ser realizada em etapas, com cada etapa resultando em um punção com diâmetro menor e mais alto que o anterior.

Fundamentalmente, o conceito é reunir a área de superfície necessária para fazer o produto final na primeira estação de trefilação e deslocar gradativamente a mesma área de superfície em uma geometria de menor diâmetro e mais alta. Este é o conceito básico de redução de empate.

Para determinar o tamanho da peça bruta, primeiro você deve determinar a altura da peça final e, em seguida, adicionar mais material que será posteriormente aparado. Esse material extra é chamado de sucata de engenharia. Por exemplo, se você estiver tentando fazer um copo redondo com 1 pol. de diâmetro. e 4 pol. de altura, você precisará apará-lo para exatamente 4 pol. de altura após moldá-lo, então a altura final da peça formada precisará ser um pouco mais de 4 pol. material é uma boa prática. Em outras palavras, se o copo de 4 pol. de altura estiver sendo feito de aço com 0,010 pol. de espessura, a altura final da casca trefilada acabada deverá ser de 4,100 pol.

Calculando a área de superfície de uma lata de 1 pol. de diâmetro. e 4.100 pol. de altura, você pode determinar matematicamente o tamanho do espaço em branco. A equação emfigura 1fornecerá um diâmetro bruto aproximado, mas observe que ele não considera o raio na parte superior do copo.

Portanto, neste exemplo, um 4,1 pol. de altura e 1 pol. de diâmetro. copo exigiria um espaço em branco com aproximadamente 4,171 pol.

Para encontrar o número de estações de estiragem necessárias para a operação, você precisará de um gráfico de redução de estiramento (veja a Figura 2). Este gráfico contém valores matemáticos baseados na teoria da taxa de estiramento – a relação entre o tamanho da peça bruta e o tamanho do punção. Muitas empresas desenvolveram seus próprios valores de redução de sorteio, muitas vezes proprietários, com base em sua experiência e seu nicho.

Os valores numéricos neste gráfico mudam significativamente em relação ao tipo e espessura do metal. Como regra geral, materiais mais finos requerem mais operações (reduções) do que materiais mais espessos.

A primeira estação de trefilação, conhecida como estação de escavação, transforma a peça circular em um copo redondo. O conceito fundamental da primeira operação de desenho é obter a quantidade de material necessária para fazer a geometria final. Cada estação de estiramento está, portanto, relacionada e deve seguir a teoria da razão de estiramento.

Para o design original do copo de 1 pol. e 4,1 pol. de altura, depois de calcular a área de superfície, você determinou matematicamente que o tamanho da peça bruta necessário é 4,171 pol.

FIGURA 1. Esta equação fornece um diâmetro aproximado da peça bruta, mas observe que ela não considera o raio no topo do copo.

Ao consultar o gráfico de redução de estiramento, você pode determinar que a peça bruta só pode ser reduzida em 40% na primeira operação de estiramento ou escavação. Isto significa essencialmente que o punção de estiramento deve ter pelo menos 60% do diâmetro da peça bruta – um cálculo comumente referido como valor inverso. Observado em vermelho no gráfico de redução mostrado na Figura 2, o valor inverso ajuda a simplificar os cálculos matemáticos. Por exemplo, se você optar por utilizar o percentual de redução de 40% em vez do valor inverso, o cálculo do diâmetro do primeiro punção será:

40% x 4,171 pol. = 1,669 pol.

4,171 - 1,669 pol. = 2,502 pol.

60% x 4,171 pol. = 2,502 pol.

Portanto, para manter uma proporção de estiramento aceitável, o primeiro punção de estiramento (copo) deve ser maior ou igual a 2,502 pol.

Como a primeira operação de escavação é maior que o diâmetro do copo acabado, serão necessárias mais reduções. Usando os valores inversos mostrados no gráfico de redução da Figura 2, você pode calcular cada uma das estações de desenho subsequentes: