Fundamentos da matriz de estampagem: primeiro, determine o processo de fabricação de uma peça estampada

Phuchit/iStock/Getty Images Plus

Nota do autor: Já se passaram cerca de 15 anos desde minha série Die Basics 101, fui solicitado a escrever outra série de artigos sobre os fundamentos do projeto e construção de matrizes de estampagem. À medida que fabricantes de ferramentas e engenheiros experientes se aposentam, muitas empresas têm lutado para encontrar e contratar pessoas com conhecimento básico em ferramentas de estampagem de metal. Espero que esta série de artigos ajude a educar os leitores sobre todas as etapas e processos críticos necessários para projetar e construir uma matriz de estampagem. Confira também a segunda e terceira partes desta série.

Uma matriz de estampagem é normalmente uma ferramenta única e personalizada. Ao contrário de um item comprado em loja, ele não vem com instruções de montagem, operação e manutenção. Se mesmo um desses fatores não for feito corretamente, podem ocorrer falhas catastróficas nas ferramentas e na estampagem.

Mas primeiro as primeiras coisas.

Antes mesmo de começar a pensar sobre o processo necessário para projetar e construir a matriz, você deve determinar se a peça em questão pode realmente ser feita usando estampagem de chapa metálica. Muitas peças possuem características dimensionais e de tolerância que não podem ser atendidas por meio de um processo de estampagem convencional; portanto, devem ser fabricadas por meio de um método alternativo, como fundição seguida de usinagem até a tolerância especificada.

São necessários anos de experiência para poder observar uma peça e determinar se ela pode ser estampada. E só porque uma peça pode ser feita com estampagem não significa que deva. As matrizes de estampagem de chapa metálica normalmente são destinadas a produzir volumes de peças muito grandes. Para volumes baixos de peças, às vezes faz sentido produzir as peças usando métodos de baixo custo, como dobramento de dobradeiras, soldagem e usinagem.

Não confunda um projetista de matrizes com um engenheiro de processo. Os engenheiros de processo determinam as etapas do processo que devem ser executadas para transformar chapas planas de uma peça bruta em uma peça acabada. Pode ser necessário um molde de linha de estação única ou um molde progressivo de 40 estações. Esta é sem dúvida a etapa mais importante que determina o sucesso da operação de estampagem. Se o processo de fabricação da peça, mesmo uma única operação de conformação ou corte, não estiver correto, o processo de matriz e estampagem falhará.

Os projetistas de matrizes determinam os meios mecânicos para executar essas etapas do processo da maneira mais fácil possível. O projetista da matriz toma decisões como tipo de aço da ferramenta, geometria e comprimento da matriz. Projetistas de matrizes experientes geralmente também atuam como engenheiros de processo, o que significa que determinam o número de etapas necessárias para fabricar a peça, bem como projetam os meios mecânicos de execução do processo.

Antes de determinar as etapas necessárias para a confecção da peça, é necessário analisar a impressão da peça, observando atentamente a geometria da peça, a tolerância especificada e o tipo e espessura do material. Esses dois últimos fatores são críticos ao decidir sobre as etapas do processo de fabricação e o projeto da ferramenta. Não presuma que a peça pode ser feita com o material especificado. Só porque foi projetado para ser feito de um determinado metal não significa que possa ser feito desse material.

Para tomar uma boa decisão sobre as etapas do processo necessárias para a fabricação da peça, tanto o engenheiro de processo quanto o projetista da matriz devem compreender os efeitos que o material da peça tem no processo e no projeto da ferramenta. O material da peça influencia:

Milhares de diferentes metais ferrosos e não ferrosos estão disponíveis, cada um com suas próprias características. Materiais de titânio a ouro podem ser estampados. Como digo aos participantes do seminário, para processar, projetar ou solucionar problemas de chapas metálicas com sucesso, você deve primeiro “pensar como o metal”. Por exemplo, se você pensa em aço com qualidade de trefilação de baixo carbono e está tentando formar alumínio, provavelmente terá problemas. Isso não significa que o alumínio seja ruim; é apenas diferente.

Se você estiver processando uma peça que requer muito estiramento ou estiramento, não tente fazê-lo com dados insuficientes. Por exemplo, não fique satisfeito em saber apenas que é aço 1018. Em vez disso, descubra a resistência à tração e ao escoamento do material, a porcentagem de alongamento e, sempre que possível, o valor médio de n (inclinação da curva tensão-deformação) e o valor médio de r (relação entre a deformação verdadeira na largura e a deformação verdadeira na espessura em um determinado valor da deformação do comprimento). Descubra se o metal é revestido ou pré-pintado. Se for um metal não ferroso, descubra se é totalmente duro, totalmente macio ou meio duro. Além disso, se o metal for trefilado, descubra se ele tem qualidade de trefilação.