Fundamentos da matriz de estampagem: cálculos de redução de estiramento

Nota do Editor: Este é o sexto de uma série de artigos que apresentam os fundamentos do projeto e construção de matrizes de estampagem.

Para fazer uma geometria de peça alta, você precisa fazer o metal fluir para dentro. A única maneira de o metal fluir é se você limitar a quantidade de material ao redor do perímetro do punção. E a minimização do material ao redor de cada punção deve ser realizada em etapas, com cada etapa resultando em uma punção com diâmetro menor e maior que a anterior.

Fundamentalmente, o conceito é reunir a área de superfície necessária para fazer o produto final na primeira estação de desenho e gradualmente deslocar a mesma área de superfície em uma geometria com diâmetro menor e maior. Este é o conceito básico de uma redução de empate.

Para determinar o tamanho da peça bruta, primeiro você deve determinar a altura da peça final e, em seguida, adicionar mais material que será posteriormente aparado. Esse material extra é chamado de sucata de engenharia. Por exemplo, se você estiver tentando fazer um copo redondo com 1 pol. de diâmetro. e 4 pol. de altura, você precisará apará-lo para exatamente 4 pol. de altura após moldá-lo, portanto, a altura final da peça moldada precisará ser um pouco mais de 4 pol. Adicionando duas vezes a espessura do metal como corte extra material é uma boa prática. Em outras palavras, se o copo de 4 pol. de altura estiver sendo feito de aço de 0,010 pol. de espessura, a altura final da casca estirada acabada deve ser de 4,100 pol.

Calculando a área da superfície de uma lata com 1 pol. de diâmetro. e 4.100 polegadas de altura, você pode determinar matematicamente o tamanho do espaço em branco. A equação emfigura 1fornecerá um diâmetro bruto bruto, mas observe que ele não considera o raio no topo do copo.

Assim, neste exemplo, um de 4,1 pol. de altura e 1 pol. de diâmetro. copo exigiria um espaço em branco de aproximadamente 4,171 pol. de diâmetro.

Para encontrar o número de estações de desenho necessárias para a operação, você precisará de um gráfico de redução de desenho (consulte a Figura 2). Este gráfico contém valores matemáticos baseados na teoria da taxa de estiramento - a relação entre o tamanho do bloco e o tamanho do punção. Muitas empresas desenvolveram seus próprios valores de redução de sorteio, muitas vezes proprietários, com base em sua experiência e nicho.

Os valores numéricos neste gráfico mudam significativamente com relação ao tipo e espessura do metal. Como regra geral, materiais mais finos requerem mais operações (reduções) do que materiais mais espessos.

A primeira estação de desenho, conhecida como estação de escavação, transforma o bloco circular em um copo redondo. O conceito fundamental por trás da primeira operação de desenho é obter a quantidade de material necessária para fazer a geometria final. Cada estação de desenho está, portanto, relacionada e deve seguir a teoria da razão de desenho.

Para o projeto original do copo de 1 pol. de diâmetro. e 4,1 pol. de altura, depois de calcular a área da superfície, você determinou matematicamente que o tamanho do branco necessário é 4,171 pol. de diâmetro.

FIGURA 1. Esta equação fornece um diâmetro bruto bruto, mas observe que ela não considera o raio no topo do copo.

Fazendo referência ao gráfico de redução de estiramento, você pode determinar que o blank só pode ser reduzido em 40% no primeiro estiramento ou operação de escavação. Isso significa essencialmente que o punção deve ser de pelo menos 60% do diâmetro da peça bruta - um cálculo comumente chamado de valor inverso. Observado em vermelho no gráfico de redução mostrado na Figura 2, o valor inverso ajuda a simplificar os cálculos matemáticos. Por exemplo, se você optar por usar a porcentagem de redução de 40% em vez do valor inverso, o cálculo para o primeiro diâmetro do punção de extração será:

40% x 4,171 pol. = 1,669 pol.

4,171 - 1,669 pol. = 2,502 pol.

60% x 4,171 pol. = 2,502 pol.

Portanto, para manter uma taxa de estiramento aceitável, o primeiro punção (copo) deve ser maior ou igual a 2,502 pol. de diâmetro.

Como a primeira operação de escavação é maior que o diâmetro do copo acabado, mais reduções serão necessárias. Usando os valores inversos mostrados no gráfico de redução na Figura 2, você pode calcular cada uma das estações de desenho subsequentes: