Guia abrangente para o processo de cisalhamento

Vídeo

Introdução

O processo de cisalhamento é uma operação fundamental no âmbito da metalurgia e da manufatura, crucial para o corte preciso de diversos materiais, principalmente chapas.Envolve a remoção de material ao longo de uma linha designada, submetendo-o a forças de cisalhamento, resultando em um corte limpo e preciso.

Basicamente, o cisalhamento depende da aplicação de força para causar deformação plástica no material, separando-o efetivamente ao longo de um caminho predeterminado.Esse processo é comumente executado em máquinas especializadas chamadas tesouras, que possuem lâminas afiadas dispostas de forma a facilitar o corte eficiente.

Os principais componentes do processo de cisalhamento incluem a peça de trabalho, que é o material que está sendo cortado, e as lâminas de cisalhamento, que executam a ação de corte.O material é posicionado entre as lâminas e, à medida que a força é aplicada, as lâminas exercem pressão suficiente para induzir deformação e separação ao longo da linha de corte.

Vários fatores influenciam a eficácia do processo de cisalhamento, incluindo as propriedades do material, como espessura, dureza e ductilidade, bem como a nitidez, folga e alinhamento da lâmina.O controle adequado desses parâmetros é essencial para obter cortes precisos com distorção ou defeitos mínimos.

O uso de tesouras na produção de chapas metálicas diminuiu através do uso de ferramentas de corte na puncionamento CNC e do uso da tecnologia shake-out para separar as peças do esqueleto da chapa.As tesouras são usadas principalmente para cortar retângulos ou tiras para estampagem e matrizes de prensa CNC.

Nos casos em que o cisalhamento é utilizado para atingir as dimensões finais, a espessura do material e a dimensão XY da peça determinam o grau de precisão que é viável economicamente.Materiais mais espessos e dimensões XY maiores exigem tolerâncias mais generosas.

Na ampla gama de produção de chapas metálicas, as espessuras dos materiais variam de 0,005 pol. (0,13 mm) a 0,25 pol. (6,35 mm) em materiais ferrosos e não ferrosos. Equipamento de corte varia, respectivamente, de 1⁄4 pol. (6,0 mm) de capacidade x 12 pés (3,5 m) de comprimento da base até pequenas tesouras manuais com capacidade de 0,030 pol. (0,8 mm) e lâmina de 12 pol. comprimento.

Na dimensão XY, uma tolerância de ±0,060 pol. (1,52 mm) é usada para material mais espesso e ±0,010 pol. (0,26 mm) para material mais fino.É aconselhável consultar seu fornecedor de conformação de metal para saber as capacidades dos equipamentos disponíveis.

Natureza das bordas cortadas

Sempre que a chapa é cortada, seja por punção e matriz, cisalhamento ou talha, as características das bordas cortadas são semelhantes (Figura 1).

A ação de corte ocorre em três estágios à medida que a aresta de corte se move através do material: deformação plástica inicial, penetração e fratura.Durante a deformação plástica inicial, o “raio da borda” ou “roll over” é formado.Durante a penetração, é criada a “faixa de corte” ou “brilho”.E durante a fratura, a “quebra” ou “quebra” e a rebarba são desenvolvidas.

Tesouras e outros dispositivos de corte de metal normalmente são mantidos e ajustados para fornecer qualidade de corte aceitável com rebarbas nominais e para limitar o desgaste de ferramentas e equipamentos.Isto produz um corte no qual a penetração ocorre a uma profundidade de aproximadamente 1/3 da espessura do material e a fratura ocorre através do material restante.O ajuste adequado gera uma rebarba que raramente excede 10% da espessura do material.

Características do Equipamento

Uma grande variedade de equipamentos de corte de energia está em uso.Os principais elementos da máquina comuns à maioria das tesouras incluem o conjunto da estrutura, a base, a mesa, o aríete, os dispositivos de fixação, os medidores, o mecanismo de ativação e as lâminas (Figura 2).Dispositivos de fixação, dispostos ao longo da base perto da lâmina, prendem a coronha e fixam-na firmemente na posição para corte.

Os medidores traseiros servem para posicionar a coronha sob a lâmina móvel em uma dimensão predeterminada.Eles podem variar desde paradas mecânicas simples e positivas até uma série de sondas (interruptores de proximidade) que detectam o estoque e ativam a máquina quando mais de uma é contatada simultaneamente.Dependendo do tipo e da sofisticação, os medidores traseiros podem ser ajustados manualmente ou programados.

Medidores frontais são frequentemente usados ​​para posicionar o material, especialmente quando grandes peças de trabalho estão envolvidas.Eles podem ser mecânicos ou programáveis.

Medidores laterais, também conhecidos como “braços de esquadria”, são montados perpendicularmente à lâmina no lado esquerdo ou direito da base e auxiliam na orientação e esquadria da coronha com a lâmina.

Operação

Independentemente da construção, tamanho ou velocidade, todas as tesouras elétricas operam de forma semelhante.Uma folha de material é avançada sobre a mesa até que os medidores traseiros entrem em contato e a linha de corte fique abaixo da lâmina (Figura 3).Quando a máquina é ativada, os dispositivos de fixação prendem o material e a lâmina móvel em ângulo corta progressivamente a chapa em uma ação semelhante à de uma guilhotina.

Dependendo da aplicação, a tesoura elétrica pode ser alimentada pela frente ou por trás.A retroalimentação pode reduzir o manuseio do material para cortes subsequentes, mas requer um operador adicional.

Mantendo a Qualidade

Importantes verificações de qualidade são realizadas durante a operação de corte.Os fatores de controle de qualidade incluem o nivelamento inicial do material, a superfície geral e a condição da borda.Falhas superficiais e marcas de derrapagem são comuns em produtos de bobinas e chapas e são geralmente aceitáveis ​​para o fabricante, a menos que tais marcas causem rejeição cosmética do produto acabado.Delaminação, inclusões superficiais e outros defeitos graves no material também podem ser identificados e são motivo de rejeição.

Considerações de projeto

Para uma produção econômica, o projetista experiente reconhece vários aspectos que afetam os custos e a qualidade durante o corte e nas operações subsequentes.A seguir estão várias considerações sobre design de produto.

●Utilização de materiais:Os fornecedores de materiais geralmente disponibilizam folhas em tamanhos padrão – larguras de 30, 36, 48 e 60 polegadas.Economias significativas podem resultar do uso eficaz desses tamanhos padrão, evitando cobranças por corte extra ou preparação do moinho. A consulta antecipada com o metalformador pode permitir a modificação das dimensões de flanges invisíveis no produto para obter um layout geral da peça um pouco menor do que a folha padrão tamanho.Isso pode evitar custos extras e reduzir desperdícios.

●Direção do grão:A direção do grão em laminados planos (longitudinalmente na bobina) nem sempre é uma consideração significativa.No entanto, em algumas operações, como conformação e dobra, a orientação das fibras pode ser importante. Em peças muito grandes que possuem flanges ou recursos formados, o projetista deve consultar um fornecedor qualificado antes de especificar a orientação das fibras e o raio de curvatura para determinar se há limitações de tamanho do material. permitirá que os recursos formados estejam ao longo da fibra.Este assunto é explorado com mais detalhes nos capítulos sobre Conformação de dobradeiras e Produção de estampagem.

●Características do processo:Rebarbas, marcas de fixação e torção (Figura 4) são características do processo de cisalhamento.

1. As rebarbas estão presentes após o cisalhamento (como em qualquer operação de corte de metal) e são normalmente controladas dentro de limites aceitáveis ​​através de práticas de cisalhamento adequadas.

2. Marcas de fixação, que aparecem como pequenas reentrâncias ao longo de um lado da borda cortada da peça de trabalho, às vezes resultam da ação de fixação das fixações.Essas marcas raramente são um problema.Eles muitas vezes podem ser acomodados como parte de um flange invisível no produto final ou podem ser totalmente eliminados durante o corte em operações posteriores.

Em aplicações críticas, coberturas nos apoios podem ser usadas para proteger o material.Às vezes, materiais com revestimentos protetores removíveis são usados ​​para ajudar a reduzir marcas de fixação e arranhões inerentes ao processo de cisalhamento.Estas alternativas irão adicionar custos adicionais consideráveis.

3. Torção, ocorre uma curvatura em espiral do material ao cortar tiras estreitas.É causada pela ação da tesoura do cisalhamento e é influenciada pela relação entre a largura cortada e a espessura e a têmpera da tira.

A torção raramente é uma consideração importante, exceto ao cortar tiras estreitas.Quando um trabalho requer tiras muito estreitas, o material da bobina com fenda de rolo (se o pedido for em quantidade suficiente) ou barras podem frequentemente ser substituídos.