Matrizes de prensa dobradeira: guia definitivo

O que são matrizes de prensa dobradeira?

O matriz de prensa dobradeira é uma ferramenta utilizada pela máquina de prensa dobradeira para formar chapas metálicas. Esta ferramenta é composta de vários componentes, e a composição da ferramenta pode variar.

A função principal da matriz de prensa dobradeira é alterar o estado físico do material que está sendo formado, moldando assim a peça.

As matrizes de prensa dobradeira podem ser tipicamente divididas em várias partes, incluindo a matriz superior, a matriz inferior, o trilho-guia e a base da matriz inferior. Essas matrizes oferecem uma grande versatilidade, com muitas delas capazes de serem fabricadas.

PS: sobre como fazer matrizes para prensa dobradeira, abordaremos esse assunto mais tarde.

Matrizes de prensa dobradeira comumente usadas

Para prolongar a vida útil do molde, o pressione o freio punções e matrizes são projetadas com cantos arredondados sempre que possível. As matrizes de prensa dobradeira comumente usadas incluem:

Matrizes de dobra em V
U bend morre
Matrizes de dobra Z

Normalmente, a altura da borda flangeada deve ser pelo menos três vezes a espessura da placa (t), ou L ≥ 3t. Se a altura da borda flangeada for muito baixa, torna-se difícil de formar, mesmo ao usar uma matriz de dobra.

Matrizes de prensa dobradeira

Segmento de prensa dobradeira

Normalmente, o comprimento padrão de um conjunto de punção e matriz de prensa dobradeira é de 835 mm, e ele pode ser dividido em vários tamanhos para acomodar a dobra de peças de trabalho de diferentes comprimentos.

Os tamanhos geralmente incluem 10 mm, 15 mm, 20 mm, 40 mm, 50 mm, 100 mm, 200 mm e 300 mm, totalizando até 835 mm.

Materiais para matrizes de prensa dobradeira

Do que são feitas as matrizes de prensa dobradeira?

Existem vários materiais que podem ser utilizados para fabricar ferramentas de prensa dobradeira, incluindo aço, materiais de liga e materiais poliméricos, entre outros.

Atualmente, o aço é o material mais amplamente utilizado para a produção de ferramentas de dobradeira, incluindo aço T8, aço T10, 42CrMo e Cr12MoV.

42CrMo é um aço de liga de alta resistência que passou por têmpera e revenimento para apresentar alta resistência e tenacidade.

Ele pode operar em baixas temperaturas de até -500°C e é conhecido por sua alta resistência, tenacidade e resistência ao desgaste.

Os materiais comuns usados em matrizes de prensa dobradeira podem ser divididos em oito categorias.

• Aço carbono para ferramentas

Os aços carbono para ferramentas T8A e T10A são frequentemente usados na fabricação de matrizes para prensas dobradeiras devido à sua boa usinabilidade e custo-benefício.

No entanto, esses materiais têm baixa temperabilidade e dureza vermelha e podem sofrer deformação significativa durante o tratamento térmico. Além disso, eles têm baixa capacidade de suportar cargas.

• Aço para ferramentas de baixa liga

Ao incorporar a quantidade adequada de elementos de liga ao aço carbono para ferramentas, é produzido aço para ferramentas de baixa liga, o que reduz a deformação e a tendência a rachaduras durante a têmpera e melhora a temperabilidade e a resistência ao desgaste do aço.

Alguns dos aços de baixa liga comumente usados na produção de matrizes para prensas dobradeiras incluem CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV e 6CrNiSiMnMoV.

• Aço para ferramentas com alto teor de carbono e alto teor de cromo

O aço para ferramentas com alto teor de carbono e alto teor de cromo é conhecido por sua boa temperabilidade, tenacidade e resistência ao desgaste.

Ele sofre deformação mínima durante o tratamento térmico, o que o torna um aço de alta resistência ao desgaste, com capacidade de carga inferior apenas ao aço rápido.

Entretanto, devido à segregação significativa de carbonetos, são necessários recalques e trefilados repetidos (recalques axiais e trefilados radiais) para reduzir a natureza heterogênea dos carbonetos e melhorar seu desempenho.

Alguns dos aços para ferramentas comuns com alto teor de carbono e alto teor de cromo incluem Cr12, Cr12MoV e Cr12MoV1.

• Aço para ferramentas com alto teor de carbono e médio cromo

Aços para ferramentas com alto teor de carbono e médio cromo utilizados em matrizes de prensa dobradeira incluem Cr4W2MoV, Cr6W, Cr5MoV, entre outros.

Esses materiais têm baixo teor de cromo, menos carbonetos eutéticos, distribuição uniforme de carbonetos, deformação mínima durante o tratamento térmico, boa temperabilidade e dimensões estáveis.

Comparados ao aço com alto teor de carbono e alto teor de cromo, que podem apresentar segregação significativa de carboneto, esses materiais oferecem propriedades aprimoradas.

• Aço rápido

Aço rápido é frequentemente usado na produção de matrizes de prensa dobradeira devido à sua alta dureza, resistência ao desgaste e resistência à compressão. Ele também tem uma alta capacidade de suporte de carga.

Os aços rápidos W18Cr4V, W6Mo5 e Cr4V2 com tungstênio reduzido, bem como 6W6Mo5 e Cr4v desenvolvidos para aumentar a tenacidade, são comumente usados.

Para melhorar sua distribuição de carboneto, o aço rápido também requer forjamento.

• Aço básico

O aço básico é produzido adicionando uma pequena quantidade de outros elementos ao aço rápido e ajustando o teor de carbono para melhorar suas propriedades.

Isso resulta em propriedades aprimoradas em comparação ao aço rápido, como maior resistência ao desgaste e dureza, bem como melhor resistência à fadiga e tenacidade.

É um aço para matriz de prensa dobradeira com alta resistência e tenacidade, além de ser mais econômico que o aço rápido.

Os materiais básicos de aço comumente usados em matrizes de prensa dobradeira incluem 6Cr4W3Mo2VNb, 7Cr7Mo2V2Si, 5Cr4Mo3SiMnVAL, entre outros.

• Carboneto cimentado e carboneto cimentado ligado a aço

A dureza e a resistência ao desgaste do carboneto cimentado no aço da matriz de prensa dobradeira são as mais altas, mas sua resistência e tenacidade à flexão são baixas.

O tungstênio-cobalto é usado como carboneto cimentado em matrizes de prensa dobradeira.

Para matrizes de freio de prensa que exigem baixo impacto e alta resistência ao desgaste, pode-se selecionar carboneto cimentado com baixo teor de cobalto. Para matrizes de alto impacto, pode-se usar carboneto cimentado com alto teor de cobalto.

O carboneto cimentado ligado a aço é feito por meio de metalurgia do pó, usando pó de ferro e uma pequena quantidade de pó de elemento de liga (como cromo, molibdênio, tungstênio ou vanádio) como ligante e carboneto de titânio ou carboneto de tungstênio como fase dura.

A matriz do metal duro ligado ao aço é o aço, o que resolve a baixa tenacidade e o difícil processamento do metal duro.

Este material pode ser cortado, soldado, forjado e tratado termicamente. O carboneto cimentado ligado a aço contém muitos carbonetos e tem uma dureza e resistência ao desgaste que é menor do que a do carboneto cimentado, mas ainda maior do que outras classes de aço.

Após têmpera e revenimento, sua dureza pode atingir 68-73 HRC.

• Novos materiais

O material utilizado na ferramenta de prensa dobradeira é um tipo de aço para trabalho a frio, e seus principais requisitos de desempenho são resistência, tenacidade e resistência ao desgaste.

Atualmente, a tendência de desenvolvimento em aço para matrizes de prensa dobradeira tem duas direções principais, ambas centradas em torno do aço de alta liga D2 (Cr12MoV).

(1) Melhorar a tenacidade da matriz de prensa dobradeira envolve reduzir o teor de carbono e o teor de elementos de liga e melhorar a uniformidade da distribuição de carboneto no aço. Exemplos dessa direção incluem 8CrMo2V2Si e Cr8Mo2SiV.

(2) Melhorar a resistência ao desgaste da matriz de prensa dobradeira para acomodar produção de alta velocidade, automatizada e de alto volume com aço rápido em pó. Um exemplo dessa direção é 320CrVMo13.

Tratamento térmico de ferramentas de prensa dobradeira

Para melhorar suas características mecânicas, as ferramentas são submetidas a tratamentos térmicos, como têmpera e têmpera.

QUENCHIMENTO:

Este é um tratamento térmico que consiste em aquecer e subsequentemente resfriar o aço para reduzir o estresse interno do material. Durante o processo de aquecimento, é produzida martensita, que tem uma estrutura muito dura e alta resistência à tração final, mas baixa resiliência.

Como resultado, o material pode ser facilmente quebrado; para evitar esse problema, o aço é então temperado por resfriamento controlado. A velocidade de resfriamento durante o revenimento tem um efeito importante no estresse residual do aço, pois quanto mais lenta a fase de resfriamento, mais fraca a tensão residual.

Os tipos de aço que podem passar por esse tratamento contêm 0,4-0,6% de carbono e, portanto, são chamados de aço temperado e revenido.

ENDURECIMENTO:

O objetivo deste tratamento é aumentar a dureza do material e consiste em aquecer o aço a uma determinada temperatura e depois resfriá-lo rapidamente.

O método usual usado para medir a dureza das ferramentas é o teste de dureza Rockwell, que é realizado com indentadores cônicos (HRC) ou esféricos (HRB).

Envolve aumentar gradualmente a carga no instrumento. A dureza é determinada pela profundidade de penetração do indentador na peça.

EUENDURECIMENTO POR ADUÇÃO:

Este é o tratamento térmico mais comum para ferramentas de prensa dobradeira, mas como é um tratamento de superfície, ele afeta apenas a camada externa da ferramenta.

Este tipo de endurecimento utiliza o princípio da indução eletromagnética: ao colocar um material condutor (uma bobina) em um forte campo magnético alternado, a ferramenta é aquecida a uma alta temperatura e então resfriada rapidamente por um fluxo de refrigerante.

O endurecimento por indução cria superfícies muito duras, resistentes ao desgaste e à fadiga, sem afetar a tenacidade do núcleo.

ENDURECIMENTO DO NÚCLEO:

Alguns fabricantes de ferramentas de dobradeira usam o endurecimento do núcleo para obter dureza consistente em toda a ferramenta, com valores mais baixos para a superfície, que geralmente sofre desgaste.

Comprimento e precisão

No passado, as ferramentas de prensa dobradeira eram produzidas em uma única peça que era tão longa quanto a prensa dobradeira ou o perfil a ser dobrado. Essas ferramentas de aço eram aplainadas, pois o endurecimento e a retificação as deformariam devido ao seu comprimento. Como as ferramentas não podiam ser usinadas, sua precisão era bem baixa, cerca de 0,1 mm por metro.

Com o advento de novas tecnologias, a precisão da ferramenta de prensa dobradeira melhorou significativamente. Hoje, as ferramentas são produzidas, temperadas e usinadas, o que pode garantir maior precisão (0,0 mm por tol) e ter melhores propriedades mecânicas do que antes. O comprimento da ferramenta de prensa dobradeira varia de acordo com o tipo, por exemplo, as ferramentas Promecam têm 835 mm de comprimento.

Ferramentas segmentadas têm diversas vantagens: comprimentos modulares padrão, para que os operadores possam comprar ferramentas para completar o comprimento total necessário;
Facilidade de manuseio, resultando em economia de tempo na montagem da prensa dobradeira;
Economia de custos, pois apenas as seções desgastadas ou danificadas da ferramenta precisam ser substituídas e não o comprimento total;
Possibilidade de configurar a máquina com diferentes estações de trabalho utilizadas em sequência e de montar ferramentas com diferentes perfis.
É essencial que as ferramentas tenham o tamanho correto e sejam perfeitamente intercambiáveis e alinhadas para aproveitar as vantagens das modernas prensas dobradeiras e garantir dobras de alta qualidade e repetibilidade.

Graças aos acabamentos superficiais produzidos pelas retificadoras, as modernas ferramentas de dobradeira podem ser produzidas com um raio no V da matriz e na ponta do punção.

Isso torna possível dobrar uniformemente sem marcar a chapa metálica, e saber o ponto exato de contato entre as ferramentas e a chapa metálica. Esta é uma informação essencial para o sistema CNC da prensa para definir automaticamente os parâmetros de dobra para atingir a repetibilidade máxima.