Processo de Dobra - Ruukki 25112013

Prévia do material em texto

Propriedades de Manufatura
DOBRA
Dobra
Aços de Alta Resistência
• Possuem boa conformabilidade;
• A exige equipamentos mais potentes;
• Apresenta maior retorno elástico;
• Os raios devem ser maiores.
O que acontece?
� Superfície externa fica sob tensão e 
a superfície interna sob 
compressão.
� A linha neutra é movida em direção 
ao raio interno.
� Área sob deformação elástica irá 
causar o efeito springback.
� Área que exceder o ponto elástico 
ficará deformada.
O que acontece?
O marca de óxido permanece na 
região não deformada.
Fatores que influenciam a dobra:
� Chapa;
� Ferramentas;
� Procedimentos / Processos;
� Fatores relativos à chapa:
� Tipo do aço / Características metalúrgicas.
� Acabamento superficial / Isenção de defeitos superficiais grosseiros.
� Acabamento das arestas / Isenção de rebarbas e rugosidades grosseiras.
� Espessura / Quanto maior a espessura maior será o raio mínimo.
� Direção de laminação / A conformabilidade é melhor na direção transversal. 
Características metalúrgicas 
Aço de elevada limpidez
� Metalurgia de Panela + Desgaseificação sob Vácuo = Aço Puro / Limpo
Teor de enxofre: 0,01% máximo - Aço de Alta Resistência Ruukki.
Teor de enxofre: 0,03% máximo – Aço convencional
No mínimo 3 vezes mais puro!
Características metalúrgicas 
Tratamento com cálcio
� Modificação da morfologia 
das inclusões não metálicas. 
Características metalúrgicas 
Microestrutura fina e homogênea
Processos de dobra
Métodos de dobra
� Raio do punção – fator mais importante em relação 
a dobra de aços de alta resistência. 
Processos de dobra
Ferramentas típicas
Processos de dobra
Dobradeira
Processos de dobra
Dobradeira
Força de Dobra
Termos
Força de Dobra
Equação
F = Força de dobra (N)
Rm = Resistência a Tração (MPa)
b = Comprimento da dobra (mm)
t = Espessura da chapa (mm)
W = Abertura da matriz (mm) 
Obs. Dividir o resultado por 10 mil para obter o resultado em toneladas.
Força de Dobra
Exemplo
Aço: LNE 380
t: 10 mm
Rm: 550 MPa
b: 2000 mm
W: 100 mm
Aço: OPTIM 700
t: 7 mm
Rm: 850 MPa
b: 2000 mm
W: 100 mm
Força de Dobra
Exemplo
Tipo de aço
t
(mm)
W
(mm)
R 
(mm)
Força de Dobra
(toneladas/metro)
Retorno Elástico
S355 8 120 30 ~ 55 ~5°
Optim 650 MC 8 120 30 ~ 80 ~10°
Optim 960 QC 8 120 30 ~115 ~14°
Raex 400 8 120 30 ~125 ~15°
Força de Dobra
Abertura da matriz
Abertura da matriz (W)
Força de dobra
Marcas de dobra
Springback
Acabamento Superficial
Efeito “notch”
• Aços de alta resistência são mais 
sensíveis a riscos na superfície;
• Quando a espessura é reduzida, o efeito 
“notch”, ou seja, o efeito de um entalhe 
na forma de “V” se torna maior;
• Qualidade superficial do aço possui um 
papel fundamental no sucesso do 
processo de dobra.
• Riscos na linha de dobra devem ser 
evitados quando dobramos aços de alta 
resistência.
Acabamento das Bordas
Efeito da borda
• A qualidade da borda cortada 
afeta muito a conformabilidade 
dos aços de alta resistência. 
• Todas as descontinuidades 
podem se tornar pontos 
iniciadores de trincas. 
• Corte mecânico (guilhotina) é o 
método de corte com maior 
risco.
• Remova a rebarba e outras 
discontinuidades presentes na 
borda da aresta a ser dobrada.
Acabamento das Bordas
Corte por cisalhamento
Zona deformada 
plasticamente
Zona polida
Zona estourada
Rebarba
Acabamento das Bordas
Micrografia
� O resultado pode ser uma aresta inadequada a dobra.
Acabamento das Bordas
Corte Térmico
� Via de regra, os cortes 
térmicos são mais 
adequados para obter 
arestas adequadas a dobra. 
Efeito Springback
Retorno da deformação elástica
• É um efeito da resistência do material:
- S355 : 3 – 5 °
- RAEX 400: 9 -13°
- RAEX 500: 10 -15°
- OPTIM 900 QC: 8 -12°
• Raio interno r
- Menor r � menor springback
• Abertura W 
- Menor W � menor springback
Bended, but before 
springback
After
springback
Efeito Springback
Exemplo
Aço SpringBack V (°)
S 355 3 – 5° 85°
Optim 900 QC 8 – 12° 78°
Raex 400 9 – 13° 77°
Raex 450 9 – 14° 76°
Raex 500 10 – 15° 75°
Se uma chapa de aço precisa ser dobrada sob um ângulo de 90° utilizando 
a ferramenta mostrada abaixo; qual deve ser o ângulo de abertura?
Efeito Springback
Equação
B = Retorno elástico (graus)
Re = Limite de resistência ao escoamento (MPa)
Ri = Raio interno (mm)
t = Espessura da chapa (mm)
Raio interno mínimo
OPTIM
Espessuras (mm)
Tipo de Aço
≥ 2,5 2,5 – 3,0 > 3 – 4 > 4 – 5 > 5 – 6 > 6 – 7 > 7 - 8 > 8 - 10 > 10 - 12
Optim 500 MC 2,0 2,5 3,0 4,0 4,5 7,0 8,0 10,0 12,0
Optim 650 MC 2,5 3,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 -
Optim 700 MC - 3,5 5,0 6,0 8,0 12,0 14,0 16,0 -
Optim 700 MC Plus - - 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 10,0 18,0
Optim 900 QC - 9,0 12,0 15,0 19,0 24,0 24,0 30,0 -
Optim 960 QC/QCW - 11,0 14,0 18,0 22,0 28,0 28,0 35,0 -
Optim 1100 QC - 12,0 16,0 20,0 25,0 32,0 - - -
Raio interno mínimo
OPTIM – Chapa grossa
Espessuras
Tipo de aço 7- 8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20
Optim 500 ML 9.5 12.0 14.5 17.0 19.0 21.5 24.0
Optim 700 QL 24.0 30.0 36.0 42.0 48.0 54.0 60.0
Regra Geral
Tipo de aço Raio mínimo de dobra
Optim 600MC 2,0 x t
Optim 700MC 2,0 x t
Optim 500ML 3,5 x t
Optim 700QL 3,0 x t
Regra Geral
Tipo de aço Raio mínimo de dobra
Optim 900QC 4,0 x t
Optim 960QC 4,5 x t
Optim 1100QC 5,0 x t
Raio interno mínimo
RAEX
Raios Mínimos de Dobra
Tipo de Aço
Raio Mínimo 
Transversal
Raio Mínimo 
Longitudinal Spring Back
Raex 300 4 x t 4 x t 9° - 13°
Raex 400 5 x t 5 x t 9° - 13°
Raex 450 6 x t 6 x t 9° - 14°
Raex 500 10 x t 12 x t 10° - 15°
Abertura do “V” 
Ferramenta inferior em “V”
Tipo de Aço Abertura do “V”
Optim 700 MC 10 x t
Optim 900 QC 15 - 20 x t
Optim 1100 QC 15 - 20 x t
Raex 400 15 - 20 x t
Raex 450 15 - 20 x t
Raex 500 15 - 20 x t
� Dobrar aços de alta resistência inadequadamente 
pode gerar problemas similares a estes:
� Trincas típicas, em função da chapa ter sido cortada 
a frio / por cisalhamento antes da dobra; 
Corte a frio
Corte laser
Esta foto evidencia que o processo a frio gerou
trincas na chapa mesmo antes do processo de
dobra.
� Comparação em corte mecânico e corte térmico
� Trincas típicas, em função da chapa ter sido cortada 
a frio / por cisalhamento antes da dobra; 
� A conformabilidade dos aços de atla resistência é 
diferente dos aços convencionais.
� A deformação pode se concentrar em uma pequena região.
RAEX 400 – Chapa com 30 mm de espessura. 
Raio interno mínimo
Afastamento do punção
� Usualmente, no processo 
de dobra de aços com 
Le > 500 MPa, ocorre uma 
separação entre o punção 
e a chapa sendo 
conformada.
� Como consequência, o raio 
interno da peça é menor do 
que o raio objetivo.
� Solução: utilizar um punção 
com diâmetro maior do que 
o recomendado; 10 – 15%.
Resultado mais importante
� É fundamental que a combinação entre raio do punção e abertura 
da ferramenta inferior em “V” seja adequada, de forma a reproduzir 
na peça o raio interno mínimo recomendado pelo fabricante do aço.
� Para isso, é necessário realizar testes anteriores a produção em 
massa de componentes. Através dos testes será possível verificar 
se o conjunto ferramenta superior + ferramenta inferior reproduz na 
peça o raio mínimo recomendado. 
Excelente conformabilidade
� Pequena variação no efeito “springback” em função de:
- Precisão na espessura da chapa;
- Mínima variação no limite de escoamento de lote para lote;
� Mínimos raios internos em função de:
- Limpidez do aço;
- Modificação das inclusões não metálicas;
Dicas importantes
� A temperaturada chapa deve estar no mínimo à 20°C
� Quando necessário, pode-se aquecer entre 100 a 200°C
� O maior raio mínimo de dobra deve ser utilizado sempre que possível. 
� É fundamental produzir lotes pilotos para obter constantes importantes 
para o processo de dobra, antes de iniciar a produção em série. 
� A melhor prática de dobra é obtida quando o conhecimento 
teórico é associado a experiência prática.
Recomendações:
� As ferramentas devem estar em boas condições;
� Utilizar o maior raio interno possível; 
� Se necessário, a área a ser dobrada pode ser pré aquecida a 
temperatura máxima de 200ºC;
� A área a ser dobrada deve estar isenta de riscos e amassados;
� Sempre que possível, a aresta a ser dobrada deve ser lixada para 
remover defeitos e a rugosidade grosseira deixa pelos processos de 
corte anteriores. 
Recomendações:
� Deixar a aresta da chapa que apresenta rebarba voltada para o raio 
interno da dobra;
� É recomendável realizar a dobra em apenas um golpe da máquina;
� Nós recomendamos você realizar testes antes de iniciar a produção 
em série do componente.
Preparação da peça antes da dobra
� A preparação da chapa torna-se mais importante quanto maior for a 
resistência mecânica da chapa; 
- Preparação da aresta cortada – arestas cortadas a frio, rugosas e/ou 
com riscos, são pontos iniciadores de trincas; 
- As superfícies que serão dobradas devem estar livres de riscos e/ou 
defeitos superficiais superiores a 0,10 mm; 
- Aquecimento a 150 graus centígrados facilita os processos de dobra e 
corte destes aços; 
Posicionamento da linha de dobra
� Sempre que possível é preferível que a dobra seja realizada na direção 
transversal a direção de laminação; 
Exemplos de parâmetros de dobra
RAEX 400
Espessura 
(mm)
Raio do punção 
(mm)
Abertura da matriz 
(mm)
Spring Back 
(°)
Força 
(kN/m)
3 15 50 11 360
4 20 60 11 540
5 25 80 11 630
6 30 90 11 800
8 40 120 11 1070
10 50 150 11 1340
12 60 180 11 1600
Exemplos de parâmetros de dobra
RAEX 450
Espessura 
(mm)
Raio do punção 
(mm)
Abertura da matriz 
(mm)
Spring Back 
(°)
Força 
(kN/m)
3 20 60 13 350
4 25 80 13 470
5 30 90 13 650
6 40 120 13 700
8 50 150 13 990
10 60 180 13 1290
12 70 220 13 1520
Exemplos de parâmetros de dobra
OPTIM 700 MC
Espessura 
(mm)
Raio do punção 
(mm)
Abertura da matriz 
(mm)
Spring Back 
(°)
Força 
(kN/m)
3 5 25 7 470
4 6 35 7 590
5 8 45 7 720
6 10 55 7 840
8 15 75 7 1100
10 20 90 7 1430
Defeitos típicos causados pelo uso dos 
parâmetros de dobra errados
� A conformabilidade do material foi excedida devido ao raio interno mínimo 
executado ter sido muito pequeno.
Defeitos típicos causados pelo uso dos 
parâmetros de dobra errados
� Fratura em arestas é mais um indicativo de que o material foi conformado com 
parâmetro impróprios de dobra. Não é um indicativo de problemas com 
conformabilidade do material.
Defeitos típicos causados pelo uso dos 
parâmetros de dobra errados
� Quando nas arestas dobradas surgem superfícies curvadas para cima, isto 
significa deve ser utilizado raios maiores e, consequentemente, menor 
deformação local.
Defeitos típicos causados pelo uso dos 
parâmetros de corte errados
� Trincas geradas devido ao 
resfriamento rápido da 
aresta cortada após o corte 
térmico.
Defeitos típicos causados por riscos nas 
superfícies de dobra
� Riscos na área que será 
dobrada aumenta 
consideravelmente a 
probabilidade de trinca.
Defeitos causado pela proximidade da 
linha de dobra e um cordão de solda
� Dobrar próximo a um cordão de solda ? 
Péssima ideia.
Você realmente precisa de raios mínimos?
� Você está preparado para investir tempo para fazer isso?
� Você está disposto a correr um certo risco?
� Você está disposto para investir em ferramentas de outro conceito?
Elastic Back Stop
Testes tem sido realizados com este tipo 
de ferramenta polimérica com o objetivo 
de fabricar de forma segura, 
componentes com raios mínimos.
Possibilities with Elastic Back Stop
� Melhor qualidade superficial após a dobra;
� É possível reduzir em 50% os raios mínimos, dependendo de cada caso;
� Melhor resistência a fadiga, melhor qualidade superficial.
PERGUNTAS?
Muito obrigado 
Eng.º Vagner Santos de Araújo
E-mail: vagner.araujo@pcpsteel.net
Fone: (054) 8132-4612
Fone: (054) 3290-1910
www.facebook.com/pcpsteel
www.twitter.com/pcpsteel
www.youtube.com/pcpsteel
www.pcpsteel.net