Guia de design de chapa de metal

Um guia detalhado para ajudá-lo a otimizar o projeto de sua peça para a fabricação de chapas metálicas.

1Introdução

2O que é Fabricação de Chapas Metálicas

3 -Seleção de Materiais

4Limitações de design para chapas metálicas

5Acabamentos de Superfície

6Dicas rápidas para fabricação de chapas metálicas

Introdução

Antes que as peças de chapa metálica possam ser produzidas no chão de fábrica, é necessário um projeto viável que atenda às tolerâncias e capacidades do processo de fabricação.

Ao reconhecer e aderir às limitações da fabricação de chapas metálicas no estágio de projeto, o risco de desafios que surgem na fase de fabricação é reduzido, resultando em um processo de fabricação mais eficiente em termos de tempo e custo.

Criamos um guia de design abrangente parafabricação de chapas de metal isso ajudará nossos clientes a tirar o máximo proveito de nossos serviços de fabricação para uma variedade de produtos de metal. Nosso Guia de projeto de fabricação de chapa metálica cobrirá os fundamentos da fabricação de chapa metálica, incluindo as várias ferramentas usadas no processo; quais os materiais que oferecemos e como escolher o melhor metal para o seu projeto; limitações de design para o processo; acabamentos de superfície disponíveis e muito mais.

Na RapidDirect, queremos que nossos serviços atendam às suas necessidades e isso envolve manter a produção o mais contínua e eficiente possível para entregar seus protótipos de metal e produtos acabados.

O que é Fabricação de Chapas Metálicas

A fabricação de chapas metálicas é um processo de fabricação comum no qual peças finas e planas de metal são formadas em estruturas usando uma variedade de técnicas, incluindo puncionamento, estampagem, corte e dobra.

Os diversos processos envolvidos na fabricação de chapas metálicas proporcionam versatilidade, permitindo a produção de uma ampla gama de peças e produtos. Isso, em combinação com a natureza maleável das folhas de metal, significa que as possibilidades de design para a fabricação de folhas de metal são vastas.

Algumas das áreas de aplicação mais comuns para componentes de chapa metálica são os setores automotivo, aeroespacial, médico e arquitetônico. As peças de chapa metálica são conhecidas por sua precisão, durabilidade e resistência - propriedades que são cruciais para aplicações de uso final nas indústrias mencionadas.

Como a maioria dos outros processos de fabricação hoje, a fabricação de chapas metálicas começa com um modelo CAD 3D. Quando todas as especificações do projeto são atendidas e o modelo 3D é verificado, o arquivo CAD é convertido em código de máquina que instrui as ferramentas de puncionamento, estampagem, corte ou dobra sobre como manipular a matéria-prima. A peça pode então ser acabada usando uma variedade de tratamentos de acabamento de superfície.

Antes de mergulhar nas limitações do projeto e dicas para a fabricação de chapas de metal, aqui está uma breve visão geral das várias técnicas envolvidas no processo:

Socos

O processo de puncionamento consiste em encaixar uma folha de metal entre um punção e uma matriz, que são montadas dentro de uma prensa. Tanto o punção quanto o molde têm o mesmo formato, embora variem incrementalmente em tamanho, de modo que, quando o punção é pressionado no molde, um orifício ou depressão é criado na chapa metálica.

Corte

Na fabricação de chapas metálicas, muitos tipos de ferramentas são usados ​​para cortar chapa metálica sob medida. Para metais mais macios, é até possível usar cortadores manuais de estanho, embora ferramentas de corte mais sofisticadas, como jatos de água de alta velocidade, lasers e ferramentas de corte de plasma sejam mais comuns para a fabricação industrial.

Estampagem

No processo de estampagem, uma peça de estoque de folha de metal é colocada em uma prensa de estampagem que transforma o metal na forma desejada usando matrizes macho e fêmea.

Dobra

Como o nome indica, a dobra é um processo de fabricação no qual as chapas de metal são dobradas por meio de freios ou prensas. Os tipos mais comuns de curvas são as formas em V, U e em canal.

Seleção de Materiais

Em termos de materiais, a fabricação de folhas de metal é limitada pelos tipos de metais que são fabricados como estoque de folhas. Os materiais mais comuns para o processo são aço (principalmente aço inoxidável), alumínio e cobre. No RapidDirect, oferecemos uma variedade de classes para cada material:

Aço

•Aço inoxidável 301

•Aço inoxidável 316 / 316L

•Aço inoxidável 304

•Steel 1018

Alumínio

•Alumínio 5052

Cobre

•Cobre 101

•Cobre C110

•Cobre 260 (latão)

Ao escolher com qual material trabalhar para uma determinada peça, é importante considerar as propriedades de cada tipo de chapa metálica. O aço inoxidável, por exemplo, oferece excelente resistência à corrosão e boa soldabilidade. O alumínio, por sua vez, é fácil de formar como folha de metal devido à sua ductilidade. É também um dos metais mais econômicos para se trabalhar. O cobre - incluindo sua liga de latão - é uma folha de metal popular devido à sua resistência à corrosão e condutividade.

Além do tipo de metal, o estoque de chapa de metal também se distingue pela bitola - ou espessura do metal. As espessuras das chapas geralmente variam entre 0,006 e 0,25 polegadas (0,15 e 6,35 mm). Os números do medidor não representam a medição da espessura, no entanto. Geralmente variam de 3 a 38, com o número de calibre mais alto correspondendo à peça mais fina de chapa de metal.

Limitações de projeto para fabricação de chapas metálicas

A fabricação de chapas metálicas é uma abordagem de fabricação versátil para a produção de uma ampla gama de peças metálicas. Como todos os processos de produção, a tecnologia apresenta vantagens e desvantagens. Ao conhecer as limitações e tolerâncias do processo, no entanto, é possível projetar produtos que maximizam a fabricação de chapas metálicas.

Espessura do material

Ao projetar uma peça para fabricação de chapa metálica, é crucial garantir que a espessura da parede da peça seja consistente em toda a sua geometria. Isso ocorre porque as peças são fabricadas a partir de uma folha de metal, que é dobrada, cortada ou estampada na forma.

Raio de curvatura

Sempre que possível, é útil certificar-se de que todas as dobras sejam projetadas para seguir a mesma direção, para que a peça não precise ser reorientada durante a produção. Além disso, ao manter o mesmo raio de curvatura em todo o projeto de uma peça, os custos de produção podem ser mantidos baixos. Ao projetar uma peça com dobras, também é útil manter um raio de dobra interno que seja pelo menos equivalente em tamanho à espessura da chapa de metal.

Cachos

Na fabricação de chapas, os cachos são usados ​​para criar bordas arredondadas e seguras para as peças. Ao integrar cachos em um desenho, é importante certificar-se de que o raio externo do cacho seja pelo menos o dobro da espessura da chapa e que quaisquer orifícios no desenho da peça sejam colocados a uma certa distância do enrolamento (pelo menos a distância do raio da ondulação + a espessura da folha).

Hems

Como os cachos, as bainhas são integradas às peças de chapa metálica para tornar as bordas das peças seguras para o manuseio. Existem vários tipos de bainhas, incluindo bainhas abertas, planas e rasgadas. Ao contrário dos cachos, que não têm borda áspera, as bainhas ainda têm bordas expostas. Para bainhas abertas, o diâmetro interno deve ser pelo menos tão grande quanto a espessura do material, enquanto o comprimento da bainha deve ser pelo menos quatro vezes a espessura do metal. Para bainhas de lágrima, as mesmas medidas se aplicam, bem como uma abertura de pelo menos um quarto da espessura.

Escareadores

Ao integrar escareadores em um projeto de peça, vários fatores devem ser levados em consideração, incluindo o ângulo da abertura, o diâmetro do furo e a colocação de vários escareados. Embora menos precisas do que a usinagem CNC, as ferramentas de punção são eficazes e mais acessíveis para a produção de escareadores. Para manter os custos reduzidos, também é útil manter as dimensões padrão do escareador. Em termos de dimensões, os escareadores podem ter até 0,6 vezes a espessura da chapa de metal e devem ser colocados pelo menos oito vezes a espessura do material entre si. Também é importante notar que os escareadores devem ter pelo menos 4x a espessura do metal de uma borda e três vezes a espessura de uma dobra.

Furos

Na fabricação de chapas metálicas, os orifícios são comumente usados ​​para peças que requerem montagem ou fiação. A fabricação dos furos pode ser feita usando uma broca ou puncionadeira - a última das quais é mais econômica, embora resulte em um ligeiro afilamento na parte inferior do furo. Ao projetar peças com orifícios, os diâmetros dos orifícios devem ser pelo menos tão grandes quanto a espessura do material. Para garantir que os furos não sejam deformados, eles devem ser colocados a uma certa distância das curvas (pelo menos 2,5x a espessura do metal + o raio da dobra). Os orifícios perfurados também devem ser colocados pelo menos 2x a espessura da folha longe das bordas para evitar bordas deformadas.

Entalhes e relevo de dobra

O entalhe é geralmente usado na fabricação de chapas para facilitar dobras ou montagem de peças. O processo usa uma prensa de punção para remover o material da borda externa do estoque de metal. Os relevos de dobra, por sua vez, são úteis para garantir que uma dobra em transição para uma superfície plana não rasgue ou se quebre em sua interseção. Os relevos de dobra devem ser pelo menos tão profundos quanto o raio da dobra e pelo menos tão largos quanto a espessura do material.

Acabamentos de superfície de chapa metálica

Depois que as folhas de metal foram moldadas no formato desejado, há uma série de processos de acabamento opcionais que podem ser usados ​​para melhorar ou modificar a qualidade da superfície da peça. Os tratamentos de acabamento de superfície podem não apenas alterar o acabamento estético dos componentes de metal, mas também podem alterar as propriedades da peça, oferecendo mais resistência ao desgaste, melhor condutividade e muito mais.

Bead Blast

Este tratamento de acabamento consiste em soprar pequenas esferas de vidro contra a superfície da peça em chapa de maneira controlada. Essa técnica resulta em uma superfície lisa com uma textura fosca. No jateamento de contas, vários materiais - como areia, granada, cascas de nozes e contas de metal - são usados ​​para limpar peças ou prepará-las para tratamentos de superfície subsequentes.

Revestimento em pó

No processo de pintura a pó, a tinta em pó é pulverizada diretamente sobre a peça, que é cozida em um forno, formando uma camada durável, resistente ao desgaste e à corrosão. Uma ampla variedade de opções de cores está disponível no processo de pintura a pó.

Anodização (Tipo II ou Tipo III)

A anodização fornece excelente resistência à corrosão em peças de chapa metálica, melhorando a dureza e a resistência ao desgaste da superfície, ao mesmo tempo que dissipa o calor. A anodização é o tratamento de superfície mais comum para pintura e primer, pois fornece um acabamento superficial de alta qualidade. O RapidDirect oferece dois tipos de anodização: Tipo II, que é resistente à corrosão; e o Tipo III, que é mais espesso e adiciona uma camada resistente ao desgaste. Ambos os processos de anodização permitem uma ampla gama de acabamentos de cores.

Filme Químico (Revestimento de Conversão de Cromato)

Os filmes químicos são resistentes à corrosão e oferecem boa condutividade. O processo de revestimento resulta em um acabamento de superfície dourado e é predominantemente usado como base para pinturas.

personalizadas

Os clientes RapidDirect também podem escolher um processo de acabamento personalizado com base em seus requisitos. Nossos especialistas trabalharão com os clientes para atender a solicitações específicas de acabamento, como limpeza de superfície, brilho aprimorado, decapagem, resistência à corrosão, resistência ao embaçamento e vulcanização.

Dicas rápidas para maximizar a fabricação de chapas metálicas

Seja consistente

Manter os mesmos raios de curvatura, escareamento e diâmetros de furo em todo o projeto de uma peça reduzirá a necessidade de várias trocas de ferramentas, resultando em um processo de produção mais rápido e barato.

Não se esqueça dos alivios

Os relevos de dobra são um recurso integral que ajuda a garantir que uma peça atenda ao objetivo do projeto sem o risco de rasgar ou quebrar. Os recursos de design simples devem ser integrados sempre que uma curva faz a transição para uma superfície plana.

Garantir folgas

No processo de projeto, é importante certificar-se de que os recursos do projeto, como orifícios, escareadores e entalhes, não sejam integrados muito perto de quaisquer dobras ou arestas. O não cumprimento dessas folgas pode resultar em deformações do orifício e bordas salientes.

Verifique seus cantos

Embora seja possível deixar peças de chapa metálica com arestas vivas, é mais econômico projetar peças com filetes de canto. Esses filetes devem medir cerca de metade da espessura da chapa de metal.

Fornece um layout plano

Se possível, forneça um layout plano do design da sua peça para permitir um melhor planejamento da produção. Um layout plano é essencialmente a aparência da peça acabada antes de ser dobrada para a forma. Este layout incluirá cortes, entalhes, furos, etc. e permitirá ao fabricante estimar melhor os custos e planejar a produção.