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 sobre 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 tipicamente uma ferramenta única e personalizada. Ao contrário de um item comprado em loja, ele não vem com instruções de montagem, operação e manutenção. Mesmo que um desses fatores não seja feito corretamente, podem ocorrer falhas catastróficas de ferramentas e estampagem.

Mas as primeiras coisas primeiro.

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 têm características dimensionais e de tolerância que não podem ser atendidas usando um processo de estampagem convencional, portanto, devem ser fabricadas usando um método alternativo, como fundição seguida de usinagem na tolerância especificada.

São necessários anos de experiência para poder olhar para 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 chapas metálicas normalmente são destinadas a produzir volumes de peças muito grandes. Para volumes de peças baixos, às vezes faz sentido produzir as peças usando métodos de baixo custo, como dobra, soldagem e usinagem.

Não confunda um projetista de matriz com um engenheiro de processo. Os engenheiros de processo determinam as etapas do processo que devem ser executadas para transformar chapas metálicas planas de uma peça bruta em uma peça acabada. Pode levar uma matriz de linha de estação única ou uma matriz progressiva de 40 estações. Esta é indiscutivelmente 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 o tipo de aço da ferramenta, a geometria da matriz e o comprimento da matriz. Os projetistas de moldes experientes 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 fazer a peça, você deve analisar a impressão da peça, observando cuidadosamente 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 design da ferramenta. Não assuma 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 entender 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 meu seminário, para processar, projetar ou solucionar problemas de chapa metálica com sucesso, você deve primeiro "pensar como o metal". Por exemplo, se você pensa em aço de baixa qualidade e está tentando moldar alumínio, provavelmente terá problemas. Isso não significa que o alumínio seja ruim; é apenas diferente.

Se você estiver processando uma peça que requer muita elasticidade ou capacidade de estiramento, não tente fazê-lo com dados insuficientes. Por exemplo, não se contente apenas em saber 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 (razão da verdadeira deformação de largura para a verdadeira deformação de 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.