O que são estampados de aço carbono? Uma análise de materiais, processos de fabricação e aplicações

Em setores como automotivo, eletrônico, equipamentos elétricos, HVAC, equipamentos industriais e fabricação de máquinas, muitos componentes metálicos não são produzidos individualmente por meio de usinagem; em vez disso, processos de estampagem são usados ​​para transformar rapidamente chapas ou tiras de aço em peças com formatos e dimensões específicas. As peças estampadas em aço carbono representam uma categoria amplamente utilizada desses produtos estampados em metal.

 

O aço carbono-particularmente com baixo-carbono e variedades-laminadas a frio-oferece uma combinação favorável de resistência, conformabilidade e custo{4}}efetivo. Através de processos como puncionamento, estampagem, dobra, estampagem profunda e conformação, ele pode ser fabricado em componentes como suportes, placas de conexão, placas de montagem, clipes, alojamentos e peças estruturais. Dados da indústria indicam que o aço com baixo-carbono geralmente apresenta excelente conformabilidade, com aço-laminado a frio com baixo-carbono frequentemente utilizado para peças estampadas-profundas e de precisão-. Ao selecionar a estampagem profunda de metal galvanizado em aço carbono, engenheiros e profissionais de compras devem olhar além dos custos de material e considerar de forma abrangente fatores como classe do material, espessura, design do produto, processos de estampagem, tolerâncias, tratamentos de superfície, vida útil das ferramentas e o ambiente-de uso final.

 

 

Peças de estampagem de chapa de aço carbonosão peças metálicas feitas pelo processamento de chapas, tiras ou bobinas de aço carbono usando matrizes e prensas de estampagem. Durante o processo de estampagem, o material sofre deformação plástica ou cisalhamento localizado sob a ação da matriz para formar as estruturas bidimensionais ou tridimensionais-necessárias.

 

Dependendo do design do produto, os processos de estampagem de aço carbono normalmente incluem corte, perfuração, dobra, trefilação, conformação, gravação em relevo e cunhagem. Para produtos com estruturas simples, matrizes de{1}}operação única podem ser usadas; para peças com múltiplos furos, dobras e formas complexas, é empregado o processamento de múltiplas-estações usando matrizes contínuas ou progressivas.

 

 

A ampla utilização do aço carbono na fabricação de peças estampadas se deve às propriedades do material e à estrutura de custos.

 

Primeiro, o aço com baixo-carbono geralmente possui boa ductilidade e conformabilidade, permitindo resistir à flexão, ao estiramento e à deformação durante a estampagem; portanto, é adequado para componentes como suportes, clipes, placas de montagem e determinadas peças-estampadas profundas.

 

Em segundo lugar, as matérias-primas de aço carbono estão amplamente disponíveis e vêm em especificações padronizadas, permitindo o controle eficaz dos custos de material por unidade para projetos de estampagem de alto-volume.

 

Além disso, a estampagem de metal de precisão pode passar por vários tratamentos de superfície-como galvanização, galvanoplastia, revestimento em pó, pintura ou escurecimento-para aumentar a resistência à corrosão e melhorar sua aparência.

 

O aço carbono não é um material único, mas uma família de aços com diferentes teores de carbono, resistência e conformabilidade. Na produção de estampagem real, o material apropriado deve ser selecionado com base na estrutura do produto e nos requisitos de desempenho.

 

Os aços-de baixo carbono oferecem boa ductilidade e conformabilidade, tornando-os escolhas comuns para peças estampadas em geral e componentes-estampados profundos. Os exemplos incluem AISI 1008, AISI 1010 e determinados aços-laminados a frio, como SPCC e DC01; estes são freqüentemente usados ​​para suportes, clipes, caixas e outras peças que requerem conformação.

 

Os aços de médio-carbono possuem maior resistência, embora sua conformabilidade seja geralmente inferior à dos aços de baixo-carbono. Eles são uma escolha adequada quando uma peça requer maior resistência mecânica e o projeto permite um certo grau de deformação por estampagem.

 

Os aços com alto-carbono oferecem dureza e resistência superiores, mas têm plasticidade e conformabilidade relativamente limitadas. Conseqüentemente, eles geralmente são inadequados para formas complexas-de estampagem profunda e são mais adequados para peças específicas que exigem alta resistência, elasticidade ou resistência ao desgaste.

 

 

A estampagem de aço carbono não é uma etapa única de processamento, mas um processo de fabricação abrangente que compreende a preparação do material, a fabricação da matriz, a formação da estampagem e o pós{0}}processamento.

 

1. Preparação de matéria-prima
Primeiro, a qualidade do material, espessura, largura e condição da superfície são determinadas com base em desenhos de engenharia. O material enrolado normalmente é usado para produtos de estampagem contínua, enquanto folhas pré-cortadas ou peças circulares podem ser usadas para peças estampadas-maiores ou profundas.

 

2. Projeto e fabricação de matrizes
A matriz determina a geometria final da peça estampada. Durante a fase de projeto, fatores como espessura do material, direção de estampagem, raio de curvatura, localização dos furos, folga da matriz, taxa de estiramento, estratégia de layout e utilização do material devem ser considerados.

 

3. Supressão e Perfuração
O blanking é usado para separar o perfil externo necessário do material em folha ou tira. A perfuração é usada para criar furos de montagem, furos de localização, furos de ventilação ou outras aberturas funcionais.

 

4. Dobra e Formação
Punções e matrizes são usados ​​para moldar placas de aço planas em ângulos, degraus, relevos ou outras estruturas-tridimensionais.
A dobra costuma ser uma etapa crítica para suportes, abas de montagem e conectores estruturais.

 

5. Desenho Profundo
A estampagem profunda é empregada quando o produto requer uma estrutura tipo copo, cilíndrica ou caixa-. Este processo utiliza um punção para puxar material plano para dentro de uma cavidade da matriz, criando uma estrutura oca sem costura; é comumente usado para alojamentos, mangas, copos e outras peças com cavidades-profundas.

 

6. Pós-processamento

Após a estampagem, processos como rebarbação, limpeza, tratamento térmico e acabamento superficial podem ser realizados dependendo do ambiente operacional pretendido. Os tratamentos de superfície comuns incluem galvanoplastia, galvanização, revestimento em pó, pintura, revestimento de óxido preto, eletroforese e tratamento-antiferrugem.

 

A proteção contra corrosão é particularmente importante para produtos de aço carbono padrão, pois o aço carbono exposto é propenso a enferrujar em ambientes úmidos ou corrosivos.

 

 

A estampagem progressiva é amplamente utilizada na área de fabricação industrial.

 

Indústria Automotiva
A indústria automotiva é um setor importante para estampagem de aço metálico. Os produtos comuns incluem suportes de montagem, clipes de metal, suportes de chassis, placas de fixação, conectores, placas de reforço e componentes estruturais.

 

Indústria Elétrica e Eletrônica
Em equipamentos elétricos, a conformação metálica serve como suportes de montagem, carcaças metálicas, componentes de blindagem, placas de fixação, peças estruturais de conexão e suportes de equipamentos.

 

Indústria de HVAC
O equipamento HVAC também requer um grande número de peças metálicas estampadas, como suportes de montagem, placas de fixação, placas de conexão e componentes estruturais internos.

 

Máquinas Industriais
Em equipamentos industriais, sistemas de automação e máquinas, as peças estampadas em aço inoxidável desempenham funções como fixação, conexão, suporte e proteção.

 

Conseqüentemente, para peças estruturais repetitivas e de alto-volume, a estampagem geralmente é mais adequada para produção em massa do que a usinagem individual.

 

 

 

Não existe superioridade absoluta de um método sobre o outro; em vez disso, são adequados para diferentes tipos de produtos. A estampagem envolve principalmente o uso de matrizes para deformar plasticamente ou cisalhar chapas metálicas, tornando-a ideal para produção repetitiva e de alto-volume. A usinagem CNC, por outro lado, remove material por meio de corte; ele pode produzir estruturas 3D complexas e é mais adequado para peças de baixo-volume, altamente complexas ou que exigem recursos de usinagem extensos.

 

Se um produto apresenta uma estrutura de chapa-metálica, requer alto-volume de produção e tem uma geometria estável, a estampagem geralmente oferece uma vantagem de custo. Por outro lado, se o produto tiver uma estrutura complexa, exigir baixo-volume de produção ou envolver cortes 3D extensos, a usinagem CNC pode ser a escolha mais adequada.

 

 

Ao adquirirestampagens de aço carbono, não é aconselhável focar apenas no preço unitário. É mais importante verificar a capacidade do fornecedor de controlar consistentemente fatores como classificação e certificação do material, espessura da chapa, precisão da matriz, capacidade de estampagem, tolerâncias dimensionais, rebarbas, planicidade, ângulos de curvatura, tratamento de superfície e consistência de lote-a{2}}lote.

 

Para projetos de produção em massa de longo-prazo, considerações adicionais incluem vida útil da matriz, estabilidade da produção, recursos de inspeção de qualidade e gerenciamento do cronograma de entrega.