Materiais de Estampagem Metálica: Propriedades que Definem Como a Peça se Conforma
O material define quais formas são possíveis, quão fechada pode ser uma dobra, quanta força a prensa precisa e quanto dura a matriz. Aqui estão os materiais de estampagem mais comuns e as propriedades que importam.
Materiais de estampagem comuns
Ligas e faixas de espessura que as estamparias mais rodam, não limites de máquina. Os nomes entre parênteses são os equivalentes aproximados japoneses e europeus.
| Material | Ligas típicas | Espessura típica | Conformabilidade | Retorno elástico | Observações |
|---|---|---|---|---|---|
| Aço laminado a frio | 1008, 1010 (SPCC, DC01) | 0.4 a 6 mm | Alta | Baixo | O padrão para suportes e tampas. Precisa de óleo, galvanização ou pintura contra ferrugem. |
| Laminado a quente decapado | HRPO, A1011 | 1.5 a 8 mm | Média | Baixo | Peças mais pesadas. Superfície mais áspera e tolerância de espessura mais aberta que a do laminado a frio. |
| Aço galvanizado | G60, G90 (SGCC, DX51D) | 0.4 a 3 mm | Média | Baixo | A borda cisalhada fica exposta. O revestimento pode descascar em dobras fechadas e queimar nas soldas. |
| Aço HSLA | Escoamento de 340 a 550 MPa | 0.8 a 6 mm | Média a baixa | Alto | Permite uma peça mais fina e leve. Exige mais tonelagem e desgasta mais rápido as ferramentas. |
| Inox 301 | 1/4 a duro total | 0.1 a 2 mm | Média | Alto | Encrua e mantém a têmpera de mola. Usado em clipes e contatos. |
| Inox 304 | 304, 304L, 316 | 0.3 a 3 mm | Alta quando recozido | Médio | Encrua e engripa. Precisa de cerca de 1.5 vez a tonelagem do aço doce. |
| Inox 430 | Ferrítico, magnético | 0.4 a 3 mm | Média | Médio | Menor custo de níquel. Menos dúctil que o 304, então repuxos profundos são mais difíceis. |
| Alumínio 3003, 5052 | H14, H32 | 0.5 a 4 mm | Boa | Médio | Macio e leve. Risca e engripa, e deixa lascas finas na borda de corte. |
| Alumínio 6061 | T4, T6 | 0.5 a 4 mm | Baixa em T6 | Médio a alto | Trinca em dobras fechadas em T6. Conforme em T4 ou recozido e depois envelheça para T6. |
| Cobre | C11000 | 0.1 a 3 mm | Alta | Baixo | A melhor condutividade. Macio, então marca com facilidade. Usado em barramentos e contatos. |
| Latão | C260 (latão de cartucho) | 0.1 a 2 mm | Alta | Médio | Terminais e cascas repuxadas. O alívio de tensões após o repuxo profundo evita a trinca sazonal. |
| Bronze fosforoso | C510 | 0.1 a 1.5 mm | Média | Médio a alto | Molas e contatos que flexionam muitas vezes sem fadiga. |
| Cobre berílio | C172 | 0.05 a 1 mm | Média quando recozido | Médio | A maior resistência entre as ligas de cobre após o envelhecimento. Exige controles de manuseio. |
| Aço mola | 1074, 1095 | 0.2 a 2 mm | Baixa | Alto | Conformado macio e depois tratado termicamente, ou comprado pré-endurecido para dobras simples. |
Propriedades que definem a estampabilidade
Dez propriedades explicam a maioria dos problemas de estampagem. Uma estamparia que pergunta sobre elas cedo está lendo a sua peça, e não apenas precificando.
- Alongamento e valor nO alongamento é quanto o metal estica antes de trincar. O valor n mostra com que uniformidade ele afina ao ser esticado. Os dois importam mais no repuxo e na conformação.
- Valor rResistência ao afinamento enquanto a chapa é puxada para dentro. Um valor r maior permite copos mais profundos, e é por isso que o aço para repuxo é vendido com base nele.
- Relação entre escoamento e resistênciaUma relação baixa dá uma grande margem entre o início da conformação e a fratura. Ligas de alta resistência têm pouca margem e trincam antes.
- EncruamentoO metal fica mais duro e resistente ao ser conformado. O inox 304 e o 301 encruam rápido, então as estações seguintes exigem mais força e, às vezes, recozimento.
- Retorno elásticoO metal dobrado reabre em parte depois que a matriz sobe. Ele cresce com a resistência e diminui com a rigidez, então HSLA, inox e alumínio voltam mais que o aço doce. A matriz dobra além do ângulo-alvo para compensar.
- Direção do grãoA chapa laminada dobra melhor no sentido transversal à laminação do que ao longo dela. Peça à estamparia que alinhe as linhas de dobra transversalmente ao grão nas dobras fechadas.
- Têmpera e durezaA mesma liga vem macia ou dura. Têmperas duras pedem raios maiores e mais tonelagem, e trincam com mais facilidade.
- Revestimento e superfícieCamadas de zinco, estanho e níquel podem trincar ou borrar. O acabamento da superfície passa para a peça estampada, então peças estéticas pedem fita limpa e manuseio protegido.
- Tolerância de espessura e planicidadeA curvatura da bobina, o empenamento lateral e a variação de espessura mudam o desempenho da matriz. A fita de precisão custa mais e mantém os dois com mais rigor.
- Desgaste da ferramenta e rebarbaMateriais abrasivos e duros desgastam mais rápido as arestas de corte e aumentam a altura da rebarba. A carepa do aço laminado a quente faz o mesmo.
Raio interno mínimo de dobra típico
Para uma dobra de 90 graus com a linha de dobra transversal à direção de laminação. O valor menor é para têmpera macia. Têmperas mais duras, material mais grosso e dobras ao longo do grão pedem mais.
São pontos de partida. A estamparia confirma o raio para a sua liga, têmpera e espessura antes de cortar a matriz.
| Material | Raio mínimo típico |
|---|---|
| Aço laminado a frio | 0.5 a 1 vez a espessura |
| Aço HSLA, escoamento de 340 a 550 MPa | 1.5 a 3 vezes a espessura |
| Inox 304, recozido | 1 vez a espessura |
| Inox 301, conforme a têmpera | 1 a 3 vezes a espessura |
| Alumínio 5052-H32 | 1 a 2 vezes a espessura |
| Alumínio 6061-T6 | 2.5 a 4 vezes a espessura |
| Latão C260, meio duro | 1 vez a espessura |
| Bronze fosforoso, conforme a têmpera | 1 a 3 vezes a espessura |
| Aço mola, recozido | 1 a 3 vezes a espessura |
Como escolher o material pelo requisito
Parta do que a peça precisa fazer. O desenho pode então indicar uma liga ou um desempenho e deixar a estamparia propor um equivalente.
- Condutividade elétricaCobre, latão, bronze fosforoso ou cobre berílio. Escolha conforme a mola de que a peça precisa.
- Resistência à corrosãoInox 304 ou 316, alumínio ou aço revestido. O aço revestido deixa a borda cisalhada exposta.
- Comportamento de molaInox 301, bronze fosforoso, cobre berílio ou aço mola, conforme a temperatura, os ciclos e o custo.
- Menor preço por peçaAço laminado a frio com acabamento galvanizado ou pintado, a menos que a peça precise resistir ao ambiente sem proteção.
- Baixo pesoAlumínio 5052 para peças conformadas. Aço HSLA quando a peça precisa continuar em aço, mas pode ficar mais fina.
- Lavagem e contato com alimentosInox 304 ou 316, com um acabamento de superfície e um processo de soldagem que a aplicação permita.
A variação de espessura muda o funcionamento da matriz. Leia sobre tolerância de espessura e largura da bobina.
Perguntas frequentes
Qualquer metal pode ser estampado?
A maioria dos metais em chapa e fita pode, desde que sejam dúcteis o bastante para a operação. Ligas frágeis trincam na dobra e têmperas duras limitam o quanto a dobra pode ser fechada. Peça à estamparia que confira a liga e a têmpera contra a forma da sua peça.
Qual material é o mais barato de estampar?
O aço laminado a frio, na maioria dos casos. Ele conforma com facilidade, desgasta pouco a ferramenta e é muito encontrado em estoque. O preço da peça também depende do aproveitamento da fita e das operações secundárias, então uma liga mais cara pode sair vencedora em uma peça que encaixa bem na fita.
Por que a minha peça de alumínio trinca na dobra?
Em geral a têmpera está dura demais para o raio. O alumínio 6061 em T6 trinca em dobras apertadas. Troque por 5052 em H32 ou aumente o raio interno. O 6061 pode ser conformado em T4 ou recozido e envelhecido depois.
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