Noções básicas de dobra: por que a tonelagem é importante para a prensa dobradeira

Selecionando o pressione o freio e ferramentas para um trabalho específico envolvem muito mais do que apenas garantir que haja força bruta suficiente. Faça um cálculo errado, e pedaços de ferramentas podem voar enquanto, ao mesmo tempo, você pode exceder a carga central do aríete, fazendo com que o aríete e a cama do freio de prensa entortem. Se você não acredita que isso pode acontecer, olhe para quase qualquer freio de prensa mecânica de alta quilometragem e conte o número de calços entre a matriz e a cama.

Para evitar esses problemas, verifique seus limites de tonelagem e carga.

Quanta tonelagem um trabalho exige?

Comece olhando para uma tabela de tonelagem padrão que relaciona a espessura da peça de trabalho com a largura da abertura da matriz. Onde os dois se cruzam, você obtém a tonelagem aproximada por pé necessária para o trabalho, com base em aço laminado a frio de tração de 60.000 PSI.

Os gráficos de tonelagem podem ser imprecisos, no entanto. Então, para encontrar a tonelagem que um trabalho requer de forma rápida e precisa todas as vezes, considere usar a seguinte fórmula, que resolve a tonelagem por polegada ao formar ar aço laminado a frio AISI 1035 de 60.000 PSI de tração em uma determinada largura de matriz:

Tonelagem por polegada = {[(575 × Espessura do material2) / Largura da matriz] / 12}.

Comece olhando para uma tabela de tonelagem padrão que relaciona a espessura da peça de trabalho com a largura da abertura da matriz. Onde os dois se cruzam, você obtém a tonelagem aproximada por pé necessária para o trabalho, com base em aço laminado a frio de tração de 60.000 PSI.

Os gráficos de tonelagem podem ser imprecisos, no entanto. Então, para encontrar a tonelagem que um trabalho requer de forma rápida e precisa todas as vezes, considere usar a seguinte fórmula, que resolve a tonelagem por polegada ao formar ar aço laminado a frio AISI 1035 de 60.000 PSI de tração em uma determinada largura de matriz:

Tonelagem por polegada = {[(575 × Espessura do material2) / Largura da matriz] / 12}.

Multiplique esse valor pelo comprimento da curvatura e você obterá a tonelagem total necessária para a aplicação.

Ainda assim, em qualquer job shop, os tipos de materiais variam, e cada um tem sua própria resistência à tração. A resistência à tração é definida como a capacidade de um material suportar peso sem quebrar ou ser puxado para longe sob uma carga suave, não um impacto repentino.

Para incorporar diferentes materiais no cálculo de tonelagem, você inclui um fator material na fórmula de tonelagem. Aqui estão alguns fatores materiais comuns:

Aço laminado a frio AISI 1035 = 1
304 Inox = 1,4 a 6
Alumínio 6061 T6 = 1,28
Alumínio 5052 H32 = 0,50
Usamos o AISI 1035 de 60.000 PSI de tração (o tipo mais comum de aço laminado a frio usado) como linha de base e, portanto, damos a ele um valor de 1. Para obter um fator para um material específico, você pode executar uma comparação simples de resistências à tração, trabalhando com tração de 60.000 PSI como linha de base. Por exemplo, se você estiver trabalhando com um material com uma resistência à tração máxima especificada de 120.000 PSI, divida isso por 60.000 para obter 2, que se torna seu fator de material na fórmula de tonelagem.

Considerando tudo isso, aqui está o cálculo de tonelagem que você pode usar para determinar a quantidade de tonelagem necessária para um trabalho:

Tonelagem por polegada = {[(575 × Espessura do material ao quadrado) / Largura da matriz] / 12} × Fator do material

Tonelagem total necessária para o trabalho = Toneladas por polegada × Comprimento da curva em polegadas

Essas fórmulas se aplicam à conformação a ar. Se você estiver fazendo bottoming ou cunhagem, precisa levar isso em consideração. Os cálculos de tonelagem de bottoming e cunhagem são, na melhor das hipóteses, aproximações grosseiras, porque podem variar dependendo do operador da máquina. Mas esses métodos de dobra aumentam substancialmente a tonelagem necessária. Se você estiver fazendo bottoming, precisa multiplicar sua tonelagem calculada por polegada por pelo menos um fator de 5; se estiver cunhagem, o fator pode ser 10 ou até mais.

Observe também que a tonelagem máxima não acontece de uma só vez; ela se desenvolve ao longo de uma curva íngreme. Sob observação atenta, você notará que 80 por cento da tonelagem total é desenvolvida nos primeiros 20 graus de curvatura, então mesmo um pequeno ângulo de curvatura pode produzir enormes pressões nas ferramentas e equipamentos.

Também há mais tonelagem a considerar do que apenas o necessário para dobrar a chapa. O tamanho da peça de trabalho também pode afetar os requisitos de tonelagem. Quando você está trabalhando com uma peça pequena, essa força é extremamente pequena. Mas para peças maiores, a força pode ser significativa. Apoiar o material — seja com muita mão de obra, elevadores de material no próprio freio ou um guindaste — pode ajudar a mitigar esse efeito.

Não importa se você está usando um gráfico de tonelagem ou calculando os requisitos de tonelagem manualmente, você precisa saber como aplicar as informações. Os requisitos de tonelagem do trabalho não devem exceder a capacidade de tonelagem da prensa dobradeira ou do ferramental.

Capacidade de Tonelagem de Dobradeira de Prensa

Antes de continuar, precisamos definir alguns termos, o primeiro sendo deflexão. Deflexão é a deformação temporária do aríete e da base da prensa dobradeira que ocorre naturalmente sob uma carga. Quando a pressão é removida, a deflexão presente sob carga também é removida, e o aríete e a base retornam às suas posições originais. Em outras palavras, a deflexão é normal e esperada.

O segundo termo é perturbação, que ocorre quando você excede a deflexão máxima do aríete da prensa-dobradeira. Quando isso acontece, o aríete e a cama ficam permanentemente defletidos (dobrados); uma vez perturbados, o aríete da prensa-dobradeira e a cama se tornam difíceis e caros de consertar.

A maioria das prensas dobradeiras é projetada para carregamento central; ou seja, elas são projetadas para trabalhar no centro da base da prensa dobradeira. A potência do aríete vem dos cilindros em ambos os lados da base, enquanto a força da curvatura está no centro.

A deflexão nem sempre está presente. Em máquinas que permitem carga descentralizada, você pode trabalhar diretamente sob um cilindro hidráulico e não ter nenhuma deflexão presente, mas você tem apenas metade da tonelagem de prensa dobradeira disponível. Seu limite então é o limite de carga da ferramenta ou a dureza do aríete e sua capacidade de resistir à tonelagem.

Soco reto padrão

Exceder a tonelagem permitida para a prensa dobradeira causará perturbação do aríete. O limite de carga é específico da máquina. Somente o fornecedor da máquina pode lhe dizer o limite de carga da linha central da sua prensa dobradeira; pode ser 30 toneladas por pé ou pode ser 55 toneladas por pé. Você precisa pesquisar essa informação com o fabricante da prensa dobradeira.

Em termos gerais, você nunca deve aplicar a tonelagem total da máquina sobre um comprimento de curvatura que seja menor que 60 por cento da distância entre as armações laterais. Se você tiver, digamos, uma cama de 10 pés de comprimento entre as armações laterais, uma carga total pode ser aplicada uniformemente para formar comprimentos de apenas 6 pés ou mais. Esta regra deve ser aplicada à maioria dos sistemas de coroamento também. Se você usar a tonelagem total sobre menos de 60 por cento do comprimento da cama, seu freio sofrerá algum grau de perturbação na cama e no aríete.

Digamos que você tenha uma prensa dobradeira de 250 toneladas com 14 pés entre as armações laterais. Isso significa que, com carga total, você tem uma área de trabalho mínima de 60 por cento do comprimento da plataforma (0,60 × 14), ou 8,4 pés. Você então divide 250 toneladas por 8,4 pés, resultando em 29,76. Após arredondar para cima, a tonelagem máxima por pé sob carga se torna 30 toneladas americanas por pé. (Ao fazer seus cálculos, certifique-se de que as unidades sejam consistentes; 1 tonelada americana equivale a 1,102 toneladas métricas.)

Considerações sobre a montagem do punção

Existem três estilos de punções e três diferentes montagens de punções: aplainado americano com ombros duplos; retificado com precisão no estilo europeu com um único ombro; e o New Standard, que é montado diretamente no cilindro, e a pressão flui diretamente através da cabeça da ferramenta e, em alguns casos, através dos ombros da matriz.

Preste atenção especial em como a pressão flui através da ferramenta ao montar o punção na prensa dobradeira. As ferramentas americanas padrão são reversíveis no que diz respeito ao fluxo de pressão, mas inverter o punção pode perder seu centro, o que pode causar problemas de conformação. (Ele também perde a relação do batente traseiro com a linha de dobra, mas esse é outro tópico completamente diferente.

As ferramentas de estilo europeu são reversíveis no que diz respeito aos centros, mas podem ser instaladas incorretamente. A pressão flui pelo aríete e para os parafusos de montagem. Isso cria uma situação perigosa.

Capacidade de Tonelagem de Ferramentas

Na maioria das vezes, os fabricantes publicam uma lista de ferramentas que produzem pelo número de referência e a tonelagem permitida por pé que cada ferramenta manipulará. Dividir esse valor de tonelagem por 12 fornece a tonelagem máxima permitida por polegada para essa ferramenta. Multiplique esse valor pelo total de polegadas de comprimento de dobra e você obterá a tonelagem máxima permitida sobre esse comprimento de dobra. Certifique-se de que esse valor exceda o valor de tonelagem necessário para o trabalho em questão.

Ao longo dos anos, escrevi muitos artigos sobre como desenvolver os requisitos de tonelagem para uma situação específica, e sempre sigo a explicação com a declaração: "Nunca exceda a tonelagem máxima permitida especificada pelo fabricante", apenas para ouvir mais tarde: "Minhas ferramentas não são classificadas, então como posso saber se estou usando muita tonelagem?"

É verdade que algumas ferramentas de prensa dobradeira não são classificadas para tonelagem; isso é comum com ferramentas aplainadas americanas. Exatamente quanta tonelagem por pé uma determinada ferramenta suportará depende do material da ferramenta, tratamento de superfície e geometria. Mesmo para os engenheiros mais experientes, isso pode ser uma decisão difícil.

Se um punção reto com pelo menos 2 pol. de largura não tiver uma classificação de tonelagem, o limite de carga da ferramenta pode ser o limite de carga da linha central de uma prensa dobradeira típica com um limite de 30 toneladas por pé. Isso ocorre porque quando você usa um punção reto padrão no qual o corpo da ferramenta tem pelo menos 2 pol. de largura, é seguro dizer que ele pode suportar muito mais tonelagem do que 30 toneladas por pé. (Claro, isso pode não se aplicar ao usar uma prensa dobradeira com limites de carga mais altos.)

Um punção gooseneck com garganta profunda, projetado para grandes flanges de retorno, suporta significativamente menos tonelagem por pé do que um punção reto padrão de 2 pol. de espessura. Quanto maior a profundidade da garganta do punção gooseneck, menor sua capacidade de tonelagem (veja
. Por exemplo, uma profundidade de garganta de 70 por cento (20 por cento além do centro) produz uma queda de 30 por cento na capacidade de tonelagem em relação a uma ferramenta reta, dependendo do projeto específico da ferramenta.

Por que os dados de tonelagem são essenciais

O ideal é que você consulte as informações de capacidade de tonelagem do fabricante de ferramentas e do fornecedor de prensa dobradeira. Ter esses dados e utilizá-los completamente ajuda a evitar uma situação de sobretonelagem potencialmente perigosa.

Levar uma máquina além dos seus limites causa estragos em todas as frentes. Um caro pressione o freio pode ser danificado além do reparo. Ferramentas modernas de prensa dobradeira que atingem 75 HRC podem explodir sob pressão extrema. Pior de tudo, isso coloca o técnico de prensa dobradeira em sério perigo.