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Mar 30, 2024

Efeito da direção do grão na flexão de chapas metálicas

Se os operadores da prensa dobradeira dobrarem um pequeno raio com a fibra do material - ou seja, a linha de dobra corre paralela à direção da fibra do material, eles devem estar atentos a rachaduras. Pergunta do Getty Images: A

Se os operadores da prensa dobradeira dobrarem um pequeno raio com a fibra do material - ou seja, a linha de dobra corre paralela à direção da fibra do material, eles devem estar atentos a rachaduras. Imagens Getty

Pergunta: Um artigo anterior seu sugere que a formação “com” a direção da fibra irá manifestar rachaduras. Posso estar confuso com o palavreado. Isso significa que o grão corre perpendicular ou paralelo à linha de dobra?

Eu estava pesquisando o assunto porque estamos dobrando alumínio 3003 H14 com 0,060 pol. de espessura (veja a Figura 1), e meu fabricante de ferramentas quer que eu projete as dobras paralelas à fibra, porque a ferramenta será mais fácil para ele trabalhar. Não estou muito entusiasmado com esta ideia, mas acho que vai ficar tudo bem. Observe também que esta é uma dobra deslocada que será feita em uma prensa de estampagem alimentada por bobina, não em uma prensa dobradeira, mas presumo que pelo menos alguns dos fundamentos da formação de metal se apliquem. Qualquer orientação adicional sobre este tópico seria muito apreciada.

Resposta: Antes de me aprofundar neste tópico, gostaria de começar com seu comentário sobre palavreado. A confusão sobre palavreado é um dos maiores problemas que nossa indústria enfrenta. Esta afirmação é verdadeira quer você esteja aprendendo em sala de aula ou discutindo um projeto no trabalho.

Muito poucos termos específicos do comércio são intercambiáveis. A tolerância de curvatura de uma pessoa não pode ser o fator k de outra pessoa, e um fator k não é uma dedução de curvatura – embora eu visite lojas onde esse é precisamente o caso. Como esses termos têm significados e aplicações exatos, seu uso indevido torna a comunicação de ideias complexas complicada e a criação de peças de qualidade muito mais difícil de realizar. O uso indevido da terminologia costuma ser brutal de corrigir, e todos darão a mesma resposta sobre o motivo pelo qual usam os termos dessa maneira: porque foi assim que aprendi.

Para colocar todos na mesma página e usar a terminologia corretamente, recomendo postar um simples gráfico de parede laminada ou folheto com todas as definições relevantes. Aqui estão alguns que você pode incluir:

Estas são apenas algumas definições relevantes; há mais. No entanto, quando todos estão usando a linguagem corretamente – bem, você entendeu.

Agora, de volta ao assunto em questão: a relação da direção das fibras com a linha de dobra. Em artigos anteriores, usei “dobrar com a fibra” quando a linha de dobra é paralela à direção da fibra, conforme mostrado na Figura 1. Dobrar “transversalmente” ou “transversal” à fibra ocorre quando a linha de dobra corre perpendicularmente a o grão, o que proporciona uma curvatura mais forte e com menor probabilidade de rachar (veja a Figura 2).

Dobrar paralelamente à fibra criará uma dobra mais fraca do que uma linha de dobra indo contra ou transversalmente à fibra. Além disso, o raio externo da curvatura é mais propenso a rachaduras quando dobrado paralelamente à direção da fibra. Quanto menor for o raio interno ao dobrar paralelamente à direção do grão, maiores serão as chances de ocorrerem fissuras e mais severas poderão ser as fissuras. Usar um raio de curvatura maior pode ajudar a evitar esses problemas.

É necessária mais força para dobrar um pedaço de material quando a linha de dobra passa pela fibra, mas essa mesma dobra pela fibra também pode conter um raio de curvatura interno muito menor. Além disso, a profundidade de penetração pode mudar de dobra para dobra, dependendo da orientação da linha de dobra em relação à fibra do material.

Nem todos os materiais têm direção de granulação. O cobre não tem grão; laminado a quente, em conserva e oleado (HRP&O) tem alguns; e em aço macio laminado a frio, o grão pode ser bastante pronunciado. No aço inoxidável, pode ser difícil e às vezes impossível definir a fibra e a direção da fibra. Materiais com direção de grão que afeta o ângulo de curvatura são considerados anisotrópicos. Materiais que não possuem essa propriedade são considerados isotrópicos.

FIGURA 1. Curvas feitas com a fibra (ou seja, a linha de dobra corre paralela à direção da fibra) têm maior chance de rachar.

Uma das melhores maneiras de aliviar rachaduras é fazer com que o raio de curvatura interno seja o mais próximo possível da espessura do material; isto é, faça com que a relação entre o raio de curvatura interno e a espessura do material seja a mais próxima possível de uma relação um para um. Um raio menor puxa o material firmemente ao redor da curva e, assim, separa os grãos, manifestando-se como rachaduras. Raramente você vê rachaduras em curvas onde o raio é maior que a espessura do material. Ocasionalmente, os grãos podem ser separados por esticar ou estender demais o raio externo. Geralmente, isso é visto em materiais menos dúcteis ou com altas temperaturas, como o alumínio T-6. No entanto, essas rachaduras não são comuns.