Tecnologia Chapa - Planificação e Quinagem_ CENFIM

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Tecnologia da Chapa - Cálculo do planificado e linhas de quinagem
A final idade de uma operação de quinagem é conformar a chapa 
sem entretanto alterar a sua espessura. A peça é posicionada na 
matriz e submetida a pressão através do macho sofrendo um 
esforço de flexão até atingir a conformação desejada. 
Para se obter uma chapa quinada conforme um determinado 
perfil é preciso cortar a chapa com o comprimento correcto. Para 
isso é necessário determinar-se as dimensões da peça 
desenvolvida. Na conformação de uma quinagem todas as fibras do 
material sofrem sol icitação de compressão ou tracção o que 
acarreta alongamento ou encurtamento. As únicas fibras que 
permanecem inalteradas são as que estão no plano neutro, ou 
tratando-se de elementos l ineares na l inha neutra. As fibras aí 
local izadas não sofrem deformações, portanto o desenvolvimento 
desta l inha fornecerá o comprimento exacto da peça a ser cortada.
Os softwares de modelação 3D, casos do Autodesk Inventor e 
Sol idWorks usam essencialmente métodos para este cálculo 
(comprimento do planificado e posição das l inhas de quinagem): 
Determinação da local ização da friba neutra, definido por 
parâmetro designado por K ou recorrendo a tabelas com valores de 
compensação por cada dobra efectuada. Neste segundo método, 
designado por Bend Table, o software mede a chapa por fora e 
desconta o correspondente a cada quinagem.
O comprimento planificado é dado por: L = A + B V. Em que o valor 
de V pode ser obtido a partir de tabelas técnicas.
Estes dois métodos são relativos à quinagem e não à 
estampagem. O processo de cálculo na estampagem é bem mais 
complexo, sendo necessário outro tipo de ferramentas 
informáticas (por exemplo BlankWorks) para o cálculo do 
planificado e sobretudo para ident ificar as zonas mais crít icas, 
zonas que irão sofrer maior redução de espessura e que terão por 
isso maior probabil idade de fissuração.
Cálculo do comprimento planificado - Factor de correcção K
O cálculo do comprimento do planificado através do factor K, 
consiste em determinar o comprimento da fibra que não sofre nem 
alongamento, nem encurtamento, quer dizer, da fibra neutra. Nas 
partes rectas, o comprimento não varia. Nas partes arredondadas 
pelo adelgaçamento do material, o raio de quinagem da fibra neutra 
deverá ser determinado tendo em conta o raio de quinagem da peça 
e a espessura do material. O factor de correcção K relaciona a 
posição da fibra neutra da chapa quinada relat ivamente à sua 
espessura média. Na tabela abaixo verif icamos que o K varia entre 
0.25 e 0.5, ou seja, dependendo da relação entre o raio de quinagem 
e a espessura da chapa, a posição da fibra neutra varia entre 25% a 
50% da espessura, em relação ao raio interior. Em termos 
indicat ivos podemos dizer que o Autodesk Inventor usa como valor 
predefinido 0.44 e o Sol idWorks 0.5.
Exemplo:
Neste exemplo verificamos que a espessura da chapa e o raio 
interior são de 2 mm. Se dividirmos o raio interior pela espessura 
chegamos a um valor de 1. A partir da tabela chegamos a um valor 
de K de 0.33.
0.5 5Raio Interior / Espessura
Valor de K 0.25 0.3
0.8 1 1.2 2 3
0.33 0.35 0.4 0.45 0.5
0.5 5Raio Interior / Espessura
Valor de K 0.25 0.3
0.8 1 1.2 2 3
0.33 0.35 0.4 0.45 0.5
1
2
Este valor determina que a fibra neutra se encontra a 33% da 
espessura da chapa (representada pela l inha a traço misto). No 
software que estamos a trabalhar devemos então def inir que o 
nosso parâmetro K é de 0.33. Em função disso o software irá calcular 
o planificado correspondente.
Cálculo do comprimento planificado - Método da Bend TABLE
Quando se escolhe o método Bend Table para o cálculo do 
planificado, os softwares de modelação 3D usam tabelas internas 
com valores compensação. As tabelas, para diferentes espessuras, 
contêm valores a descontar para diferentes raios e ângulos de 
quinagens. Se o ângulo e raio de quinagem, especificado no 
modelo, não existir na tabela, o cálculo é feito por interpolação 
entre os dois valores vizinhos. Considerando que cada material tem 
características de deformação únicas, devem ser criadas tabelas 
diferentes para cada t ipo de material. Este método, por 
comparação com o método anterior, permite que as tabelas usadas 
possam ser corrigidas ao longo dos diferentes ensaios práticos de 
forma a reflectirem cada vez mais o nosso processo real do fabrico, 
tornando-se por isso o método mais aconselhado para quem usa 
este processo de fabrico com muita frequência.
Exemplo:
Neste exemplo, o software usando o método da Bend Table 
calcula o comprimento planificado da seguinte forma:
L = 20 + 40 + 20 - V - V
Em que o valor de V, a descontar por cada dobra, pode ser obtido a 
partir de uma tabela interna, def inida pelo util izador, idêntica à 
apresentada abaixo. Para este caso verificamos que o valor de V 
seria de 3.8.
Valores de V para ângulos de quinagem de 90°
O cálculo do planificado seria então def inido da seguinte forma 
pelo software:
L = 20 + 40 + 20 - 3.8 - 3.8 = 72.4
Conclusões
Pelo que foi apresentado anteriormente, podemos chegar à 
conclusão que os softwares de modelação 3D não assumem a 
responsabil idade completa no cálculo do planificado e das 
correspondentes l inhas de quinagem, cabe também ao util izador 
escolher o método mais adequado e sobretudo def inir o valor dos 
parâmetros correctos para cada um dos métodos. Não podemos 
dizer que estas apl icações calculam bem ou mal, a 
responsabil idade final será sempre do operador em função dos 
parâmetros que atribui. Os cálculos efectuados pelos softwares são, 
por enquanto, meramente matemáticos e geométricos, não 
considerando ainda as propriedades tecnológicas dos materiais a 
trabalhar. No entanto convém sal ientar que em chapas de 
espessuras finas (até 2, 3 mm) e poucas quinagens que o erro 
associado por ausência de correcção dos parâmetros não são 
significat ivos, estamos a falar de erros na ordem das décimas ou 
centésimas de milímetros, que neste tipo de trabal ho não são 
significat ivos, no entanto à medida que aumentamos a espessura 
da chapa ou o número de quinagens os erros passam a ser bem 
maiores. Apesar disso, devemos ter sempre em mente o seguinte: o 
tempo que demoramos a fazer mal é o mesmo tempo que 
demoramos a fazer bem, por isso devemos sempre colocar os 
parâmetros que achamos correctos para cada um dos processos 
mesmo que os erros associados sejam insignificantes.
Américo Costa - Licenciado em Eng.ª Mecânica pela Universidade 
do Porto - Técnico de Formação do CENFIM - Núcleo de Ermesinde
ESPESSURA DA CHAPA
RAIO
0
0.5 0.8
1.6
1.6
1.9
1.9
2.2
2.6
3.8
2.3
2.7
3.6
1.4
2.7
2.6
2.9
3.2
3.6
4.3
1
1
1.1
1.5
1.9
2.3
3.2
1
2
2
3.9
3.6
3.8
4.1
4.5
5.2
2
2.5
4.9
4.6
4.7
4.9
5.2
5.9
2.8
5.5
5.1
5.1
5.5
5.7
6.4
3
34
6