Capítulo Um: O que é uma matriz de estampagem de metal?

Uma matriz de estampagem de metal é um processo de conformação a frio que começa com uma tira de metal, conhecida como blank ou aço para ferramentas. Através do uso de uma ou múltiplas matrizes, este método corta e molda o metal para obter o formato desejado de chapa ou perfil. A força aplicada ao blank altera sua geometria, induzindo tensões que tornam a peça adequada para dobra ou conformação em formas complexas. As peças estampadas produzidas por este método podem variar muito em tamanho, de excepcionalmente pequenas a extremamente grandes, dependendo da aplicação específica.

Um diafragma de estampagem de metal, também conhecido como prensagem, abrange diversas técnicas, como puncionamento, corte, perfuração, cunhagem e diversas outras operações. A precisão no design é essencial para garantir que cada punção atinja a qualidade ideal.

As matrizes utilizadas na estampagem são ferramentas especializadas, projetadas para produzir designs específicos, desde itens simples do dia a dia até componentes complexos de computador. Elas podem ser projetadas para operações de função única ou como parte de uma série sequencial de funções executadas em etapas. Existem quatro tipos de matrizes para estampagem de metal: matrizes de punção simples, matrizes progressivas, matrizes compostas e matrizes de transferência.

Ao começar a projetar uma matriz de estampagem, preste atenção ao aço e aos materiais conforme abaixo:

Se o material de estampagem tiver alta dureza, como aço inoxidável, a matriz de estampagem precisará usar aço com material de boa resistência ao desgaste, como Cr12MoV.

1.2 Para materiais macios,Como o alumínio, o requisito de resistência ao desgaste da matriz de estampagem é ligeiramente menor, mas a aderência do material deve ser considerada para evitar que grude na matriz. Você pode escolher um aço para matriz com boas propriedades antiaderentes.

Para matrizes que são submetidas a grandes cargas de impacto durante a operação, como matrizes de estampagem para grandes tampas automotivas, o material deve ter alta tenacidade, e aços como o SKD11 podem ser selecionados.

Se o ambiente de trabalho da matriz apresentar riscos de corrosão, como trabalhar em um ambiente úmido, você deve escolher um aço para matriz com resistência à corrosão, como aço inoxidável.

Para lotes pequenos, os requisitos de desempenho do material da matriz podem ser reduzidos adequadamente, e materiais de menor preço, como aço 45, podem ser selecionados, e o tratamento térmico apropriado pode ser realizado para melhorar o desempenho.

Para grandes lotes, você deve escolher aço para matriz com alto desempenho, alta resistência ao desgaste e longa vida útil. Materiais como metal duro podem ser usados ​​para matrizes de estampagem para produção em massa.

Moldes de alta precisão exigem pequena deformação do material, como o aço CrWMn, que tem pequena deformação de têmpera e é adequado para a fabricação de moldes de estampagem de alta precisão.

Sob a premissa de atender aos requisitos de desempenho, o preço do aço para moldes, o custo de processamento, etc., são considerados de forma abrangente. Por exemplo, alguns aços para moldes novos apresentam bom desempenho, mas preços altos, e o custo e o benefício devem ser ponderados.

Um molde ou matriz de punção simples é composto por um molde côncavo e um molde de punção simples, ou múltiplos moldes côncavos e múltiplos moldes de punção simples. Cada punção completa apenas uma vez a formação do furo ou de uma forma, pois sua estrutura e função são fixas e projetadas para um processo específico. Fabricado em metal e não pode ser aplicado a outros processos. Geralmente, é para produção em pequena ou média escala, especialmente para situações em que a posição ou a forma da punção precisam ser alteradas com frequência. Pode ser ajustado e substituído com flexibilidade durante o processo de produção, e o custo de uma matriz de punção simples é baixo. É adequado para a produção de pequenos lotes de estampagem de metal com processos relativamente simples.

Primeiro, coloque a placa de metal a ser puncionada na área de trabalho da matriz de punção simples. A peça de trabalho é frequentemente fixada com grampos para garantir a estabilidade durante o processo de estampagem. O punção da matriz de punção simples desce, exercendo força de impacto sobre a peça de metal. Forme o furo ou formato desejado. Após a conclusão do impacto, o punção será levantado da peça de trabalho para prepará-la para a próxima estampagem. Em seguida, remova manualmente a peça de trabalho e repita a operação acima.

2.1 Produção mais rápida – Vários cortes podem ser feitos a partir de várias matrizes.

2.2 Posicionamento da chapa – O carregamento e o reposicionamento da chapa são fáceis. Ela pode ser girada, invertida e deslocada com pouco esforço.

2.3 Geometrias complexas – Produz geometrias complexas sem a necessidade de cálculos ou ajustes especiais.

2.4 Manuseio de matrizes – As matrizes são mais leves e menos dispendiosas para manusear.

2.5 Ferramentas – As ferramentas são menores e convenientemente acessíveis.

A matriz progressiva, também chamada de matriz contínua ou molde, é uma matriz de estampagem a frio que utiliza matérias-primas de estampagem em forma de tiras em um único golpe de estampagem e utiliza várias estações diferentes para realizar múltiplos processos de estampagem simultaneamente em um conjunto de moldes. Cada processo de estampagem do molde é concluído. Uma vez que a correia de material se move a uma distância fixa, as peças de estampagem são gradualmente moldadas no molde contínuo. A conformação contínua é um método de processo com processos concentrados, sendo fácil realizar cortes, incisões, ranhuras, puncionamentos, deformações plásticas e estampagens. Este processo é concluído em um molde.

A matriz progressiva pode realizar vários processos em uma única alimentação. A seguir, o fluxo de trabalho típico de uma matriz progressiva:

(1) A placa ou tira de metal é alimentada na matriz progressiva na forma de um rolo. O sistema de alimentação guia o material metálico para garantir seu posicionamento preciso no molde.

(2) O sistema guia a tira de metal para dentro do molde, o sistema de fixação garante que a tira de metal permaneça estável durante todo o processo de estampagem e o sistema de guia garante que a tira de metal seja posicionada com precisão.

(3) Primeiro processo de estampagem: No primeiro processo da matriz progressiva, a tira de metal passa pelo primeiro punção e matriz para completar o primeiro processo de estampagem, que pode ser puncionamento, corte ou conformação, etc.

(4) A correia metálica guia a peça de trabalho que concluiu o primeiro processo até o local do próximo processo através do sistema móvel.

(5) Estampagem do segundo processo: No segundo processo, a tira de metal passa por outro conjunto de punções e matrizes para completar o segundo processo. Esse processo é repetido em todo o molde, com cada operação sendo concluída em uma tira contínua de metal.

(6) Continue até que a peça de trabalho passe por todos os processos projetados.

(7) Descarga: Após a conclusão de todos os processos, a peça de trabalho é descarregada do molde para a próxima operação, como montagem ou processamento subsequente.

3.1 Matrizes progressivas são ideais para produzir peças simples a moderadamente complexas com formas repetitivas e características uniformes.

3.2 Eles são altamente eficientes para alimentação contínua de material e exigem intervenção mínima do operador.

3.3 Matrizes progressivas são adequadas para longos períodos de produção com um design de peça consistente.

3.4 Cada estação na matriz é responsável por executar uma operação específica, como cortar, dobrar, puncionar ou conformar, à medida que a tira avança.

A matriz composta é uma matriz de estampagem que realiza simultaneamente os processos de furação interna e conformação externa na mesma estação da matriz (pode realizar múltiplas operações de estampagem simultaneamente em um único movimento). Vários processos podem ser concluídos em uma única estampagem, incluindo múltiplas perfurações ou conformação de formas. O design multiprocesso combina, até certo ponto, as vantagens das matrizes de punção única e das matrizes progressivas.

Matrizes compostas são aplicáveis ​​em diversas operações de estampagem de metais. Quando uma peça estampada em metal requer mais de uma característica a ser estampada e essas operações podem ser realizadas independentemente uma da outra, uma matriz composta pode ser utilizada. As matrizes compostas proporcionam múltiplas características de estampagem de metais a cada golpe da prensa. Além disso, as matrizes compostas proporcionam excelente planicidade da peça.

4.1 Eficiência - Matrizes compostas cortam peças complicadas em um único curso, evitando a necessidade de múltiplas matrizes.

4.2 Custo-benefício - A estampagem composta fabrica peças rapidamente, economizando tempo e dinheiro.

4.3 Velocidade - A estampagem em matriz composta produz peças em segundos e pode produzir mais de 1.000 peças em uma hora.

4.4 Repetibilidade - Usar uma única matriz na estampagem com matriz composta garante que cada peça tenha as mesmas dimensões e configuração.

Coloque a matéria-prima a ser processada na posição designada por meio de dispositivos automáticos ou manuais. Quando o molde superior desce sob a ação do cursor da prensa, o molde, o descarregador e o punção no molde superior entram em contato com a tira e continuam a pressurizar. Em seguida, as bordas externas do punção e do molde côncavo atuam sobre o molde e o punção, causando solavancos e depressões. O furo interno do molde é simultaneamente cortado e puncionado para separar a peça da tira.

As matérias-primas são formadas diretamente após serem estampadas pelo molde composto.

A estampagem por matriz de transferência é semelhante à estampagem por matriz progressiva, mas as peças são transferidas de uma estação para outra por meio de um sistema de transferência mecânica. É usada principalmente quando as peças precisam ser removidas da tira para permitir que as operações sejam realizadas em um estado livre. O molde de transferência pode ser um único molde ou múltiplos moldes ou máquinas dispostas em fila para formar uma linha de produção. Normalmente, é usado para produzir peças mais complexas, onde cada estação de trabalho pode realizar diferentes operações, como puncionamento, dobra, estiramento e muito mais.

5.1 As matrizes de transferência são adequadas para peças complexas que exigem múltiplas operações e posicionamento preciso.

5.2 Eles são capazes de produzir peças complexas com tolerâncias rigorosas.

5.3 As matrizes de transferência são frequentemente usadas em produções de alto volume devido à sua eficiência e capacidade de automação.

5.4 A peça de trabalho se move entre estações, e cada estação pode executar operações como corte, dobra, puncionamento ou cunhagem.

A estampagem por transferência utiliza um dispositivo de transmissão para transferir a peça de trabalho. Após a estampagem de cada estação, a peça é movida mecânica ou manualmente para a próxima estação para processamento de estampagem. Os sistemas de estampagem por transferência podem consistir em várias matrizes distintas ou em uma série de matrizes.

Geralmente, aço, alumínio, cobre, aço inoxidável e latão são comumente aplicados em matérias-primas para estampagem.

6.1 A matriz de punção única é simples e flexível, mas a velocidade é lenta.

6.2 A estampagem progressiva pode fabricar peças com geometrias complexas de forma rápida, econômica e com alta repetibilidade.

6.3 A estampagem em matriz composta é formada em uma única etapa, sendo, portanto, adequada para peças com estruturas relativamente simples.

6.4 A matriz de transferência é adequada para situações em que vários processos precisam ser concluídos em um único curso.

Manutenção

Remova lascas de metal, detritos e resíduos de lubrificante da matriz após cada uso ou em intervalos regulares. Use escovas, sopradores de ar ou solventes de limpeza (adequados ao material da matriz) para manter a superfície da matriz limpa. Por exemplo, em uma operação de estampagem de alto volume de peças automotivas, a matriz pode precisar ser limpa diariamente.

Aplique o lubrificante adequado regularmente para reduzir o atrito entre as partes móveis da matriz. Óleos ou graxas de estampagem de alta qualidade podem prevenir desgaste e superaquecimento. A frequência da lubrificação depende da velocidade e da carga de estampagem; para uma matriz com uso moderado, a lubrificação pode ser necessária uma vez por semana.

Verifique regularmente se há sinais de desgaste, como marcas de desgaste em punções e matrizes, rachaduras ou deformações. Utilize inspeção visual, lupas ou métodos de ensaio não destrutivos, como inspeção por partículas magnéticas. Por exemplo, verifique as arestas de corte das matrizes de estampagem em busca de sinais de embotamento a cada poucos milhares de ciclos de estampagem.

Afiação ou substituição de punções e matrizes

Se as arestas de corte de punções e matrizes ficarem cegas, elas podem ser afiadas para restaurar sua capacidade de corte. Em casos de desgaste severo, é necessário substituir os componentes desgastados. Por exemplo, um punção usado para perfurar furos pode precisar ser afiado após um certo número de usos para manter as bordas do furo limpas.

Para pequenas rachaduras ou áreas danificadas no corpo da matriz, a soldagem pode ser uma opção de reparo viável. No entanto, é crucial usar um processo de soldagem e um material de enchimento adequados ao material da matriz para garantir que a área reparada tenha propriedades semelhantes às do material original. Após a soldagem, a peça reparada geralmente requer tratamento térmico e usinagem para restaurar sua forma e dimensões.

Se os componentes da matriz ficarem desalinhados devido à vibração ou impacto durante a estampagem, o alinhamento precisa ser ajustado. Isso pode envolver calços ou o uso de mecanismos de ajuste de precisão para realinhar os punções e as matrizes. Por exemplo, em uma matriz de estampagem progressiva, o desalinhamento pode levar à formação imprecisa da peça, e o realinhamento das estações pode corrigir esse problema.

Uma matriz de estampagem de metal é uma ferramenta especializada usada no processo de fabricação. Ela é projetada para cortar, moldar ou conformar chapas de metal em formatos e componentes específicos desejados.

- Normalmente consiste em várias peças, como o conjunto de matrizes (incluindo as metades superior e inferior da matriz), punções e cavidades. Os punções são usados ​​para aplicar força para deformar ou cortar o metal.

- Existem 4 tipos de matrizes de estampagem com base nas operações que realizam, como matrizes de estampagem para cortar formas de uma folha maior, matrizes de perfuração para criar furos e matrizes de dobra para dobrar o metal.

- As matrizes são feitas de materiais como aço para ferramentas, que podem suportar altas pressões e impactos repetidos durante o processo de estampagem.

A precisão no projeto e na fabricação é crucial, pois determina a exatidão e a qualidade das peças estampadas. Elas precisam ser mantidas adequadamente para garantir desempenho consistente e longa vida útil em ambientes de produção industrial, onde desempenham um papel fundamental na produção em massa de componentes metálicos com eficiência.