Tecnologia da Chapa

Tecnologia da Chapa - Cálculo do planificado e linhas de quinagem
A final idade de uma operação de quinagem é conformar a chapa
sem entretanto alterar a sua espessura. A peça é posicionada na
matriz e submetida a pressão através do macho sofrendo um
esforço de flexão até atingir a conformação desejada.
Para se obter uma chapa quinada conforme um determinado
perfil é preciso cortar a chapa com o comprimento correcto. Para
isso é necessário determinar-se as dimensões da peça
desenvolvida. Na conformação de uma quinagem todas as fibras do
material sofrem sol icitação de compressão ou tracção o que
acarreta alongamento ou encurtamento. As únicas fibras que
permanecem inalteradas são as que estão no plano neutro, ou
tratando-se de elementos l ineares na l inha neutra. As fibras aí
local izadas não sofrem deformações, portanto o desenvolvimento
desta l inha fornecerá o comprimento exacto da peça a ser cortada.
Os softwares de modelação 3D, casos do Autodesk Inventor e
Sol idWorks usam essencialmente métodos para este cálculo
(comprimento do planificado e posição das l inhas de quinagem):
Determinação da local ização da friba neutra, definido por
parâmetro designado por K ou recorrendo a tabelas com valores de
compensação por cada dobra efectuada. Neste segundo método,
designado por Bend Table, o software mede a chapa por fora e
desconta o correspondente a cada quinagem.
informáticas (por exemplo BlankWorks) para o cálculo do
planificado e sobretudo para ident ificar as zonas mais crít icas,
zonas que irão sofrer maior redução de espessura e que terão por
isso maior probabil idade de fissuração.
Cálculo do comprimento planificado - Factor de correcção K
O cálculo do comprimento do planificado através do factor K,
consiste em determinar o comprimento da fibra que não sofre nem
alongamento, nem encurtamento, quer dizer, da fibra neutra. Nas
partes rectas, o comprimento não varia. Nas partes arredondadas
pelo adelgaçamento do material, o raio de quinagem da fibra neutra
deverá ser determinado tendo em conta o raio de quinagem da peça
e a espessura do material. O factor de correcção K relaciona a
posição da fibra neutra da chapa quinada relat ivamente à sua
espessura média. Na tabela abaixo verificamos que o K varia entre
0.25 e 0.5, ou seja, dependendo da relação entre o raio de quinagem
e a espessura da chapa, a posição da fibra neutra varia entre 25% a
50% da espessura, em relação ao raio interior. Em termos
indicat ivos podemos dizer que o Autodesk Inventor usa como valor
predefinido 0.44 e o Sol idWorks 0.5.
Raio Interior / Espessura
Valor de K
0.5
0.8
1
1.2
2
3
0.25
0.3
0.33
0.35
0.4
0.45
5
0.5
Exemplo:
Neste exemplo verificamos que a espessura da chapa e o raio
interior são de 2 mm. Se dividirmos o raio interior pela espessura
chegamos a um valor de 1. A partir da tabela chegamos a um valor
de K de 0.33.
O comprimento planificado é dado por: L = A + B V. Em que o valor
de V pode ser obtido a partir de tabelas técnicas.
Raio Interior / Espessura
Estes dois métodos são relativos à quinagem e não à
estampagem. O processo de cálculo na estampagem é bem mais
complexo, sendo necessário outro tipo de ferramentas
Valor de K
0.5
0.8
1
1.2
2
3
0.25
0.3
0.33
0.35
0.4
0.45
5
0.5
1
Este valor determina que a fibra neutra se encontra a 33% da
espessura da chapa (representada pela l inha a traço misto). No
software que estamos a trabalhar devemos então def inir que o
nosso parâmetro K é de 0.33. Em função disso o software irá calcular
o planificado correspondente.
O cálculo do planificado seria então def inido da seguinte forma
pelo software:
L = 20 + 40 + 20 - 3.8 - 3.8 = 72.4
Conclusões
Cálculo do comprimento planificado - Método da Bend TABLE
Quando se escolhe o método Bend Table para o cálculo do
planificado, os softwares de modelação 3D usam tabelas internas
com valores compensação. As tabelas, para diferentes espessuras,
contêm valores a descontar para diferentes raios e ângulos de
quinagens. Se o ângulo e raio de quinagem, especificado no
modelo, não existir na tabela, o cálculo é feito por interpolação
entre os dois valores vizinhos. Considerando que cada material tem
características de deformação únicas, devem ser criadas tabelas
diferentes para cada t ipo de material. Este método, por
comparação com o método anterior, permite que as tabelas usadas
possam ser corrigidas ao longo dos diferentes ensaios práticos de
forma a reflectirem cada vez mais o nosso processo real do fabrico,
tornando-se por isso o método mais aconselhado para quem usa
este processo de fabrico com muita frequência.
Exemplo:
Pelo que foi apresentado anteriormente, podemos chegar à
conclusão que os softwares de modelação 3D não assumem a
responsabil idade completa no cálculo do planificado e das
correspondentes l inhas de quinagem, cabe também ao util izador
escolher o método mais adequado e sobretudo def inir o valor dos
parâmetros correctos para cada um dos métodos. Não podemos
dizer que estas apl icações calculam bem ou mal, a
responsabil idade final será sempre do operador em função dos
parâmetros que atribui. Os cálculos efectuados pelos softwares são,
por enquanto, meramente matemáticos e geométricos, não
considerando ainda as propriedades tecnológicas dos materiais a
trabalhar. No entanto convém sal ientar que em chapas de
espessuras finas (até 2, 3 mm) e poucas quinagens que o erro
associado por ausência de correcção dos parâmetros não são
significat ivos, estamos a falar de erros na ordem das décimas ou
centésimas de milímetros, que neste tipo de trabal ho não são
significat ivos, no entanto à medida que aumentamos a espessura
da chapa ou o número de quinagens os erros passam a ser bem
maiores. Apesar disso, devemos ter sempre em mente o seguinte: o
tempo que demoramos a fazer mal é o mesmo tempo que
demoramos a fazer bem, por isso devemos sempre colocar os
parâmetros que achamos correctos para cada um dos processos
mesmo que os erros associados sejam insignificantes.
Américo Costa - Licenciado em Eng.ª Mecânica pela Universidade
do Porto - Técnico de Formação do CENFIM - Núcleo de Ermesinde
Neste exemplo, o software usando o método da Bend Table
calcula o comprimento planificado da seguinte forma:
L = 20 + 40 + 20 - V - V
Em que o valor de V, a descontar por cada dobra, pode ser obtido a
partir de uma tabela interna, def inida pelo util izador, idêntica à
apresentada abaixo. Para este caso verificamos que o valor de V
seria de 3.8.
ESPESSURA DA CHAPA
RAIO
0.5
0.8
1
1.4
2
2.5
2.8
0
1
1.6
2
2.7
3.9
4.9
5.5
1
1.1
1.6
1.9
2.6
3.6
4.6
5.1
2
1.5
1.9
2.2
2.9
3.8
4.7
5.1
3
1.9
2.3
2.6
3.2
4.1
4.9
5.5
4
2.3
2.7
3
3.6
4.5
5.2
5.7
6
3.2
3.6
3.8
4.3
5.2
5.9
6.4
Valores de V para ângulos de quinagem de 90°
2