Conforme mostrado na Figura 1, a peça à esquerda apresenta uma forma elástica e não é completamente plana, enquanto a peça à direita foi achatada por uma máquina de nivelamento de peças.
Peças planas e sem tensão podem aumentar a eficiência da produção de dobra e soldagem, garantindo a satisfação do cliente.
Em relação ao estresse material
Embora as chapas metálicas entregues na fábrica de chapas metálicas pareçam suficientemente planas, as aparências podem enganar, especialmente para materiais metálicos. Materiais ou peças que parecem planas podem ficar planas durante o processo de usinagem devido às tensões de usinagem.
Portanto, entender o que acontece com as matérias-primas antes de serem enviadas para a fábrica de chapas é essencial. A chapa metálica tem origem em bobinas laminadas.
Nos centros de serviços de processamento de metal, essas bobinas são desenroladas, endireitadas e finalmente cortadas em um comprimento específico. Embora a chapa pareça plana, tensões internas ainda estão presentes (principalmente na microestrutura do metal).
Ao realizar corte térmico (como corte a laser ou plasma) nesses materiais, a tensão é liberada, tornando as peças irregulares. Isto é verdade tanto para peças metálicas finas quanto para peças metálicas grossas.
Isto se aplica a peças metálicas ferrosas e não ferrosas. Durante o processo de corte, o uso de gases de proteção desempenha um papel significativo.
Por exemplo, quando o oxigênio é usado para cortar aço carbono, ocorre uma reação exotérmica entre o oxigênio e o metal. Isto introduz uma quantidade substancial de calor na área de corte, permitindo um corte mais rápido (um subproduto desta reação química é uma borda oxidada, que precisa de limpeza antes da pintura).
No entanto, o calor adicional também libera mais tensão do metal. Comparado ao oxigênio, o corte com um gás inerte como o nitrogênio pode reduzir a entrada de calor, mas mesmo com processos mais suaves, o estresse ainda é liberado.
À medida que o estresse é liberado, as peças tornam-se irregulares. Isso representa desafios para as oficinas de produção que utilizam tecnologias mais recentes de corte a laser.
Durante o corte a laser, algumas peças podem inclinar-se ou saltar na grelha, potencialmente colidindo e danificando a cabeça de corte, especialmente quando as velocidades de corte atingem 30 m/min ou mais e as acelerações excedem 2 m/s2que se tornou um padrão da indústria.
Um componente muito caro do equipamento de corte a laser pode ser danificado por peças que ricocheteiam devido ao estresse.
Qualquer processo de corte pode liberar as tensões geradas durante o enrolamento do material. Esta tensão é evidente no fenômeno de retorno elástico do metal após o corte ou puncionamento (o puncionamento pode introduzir novas tensões devido ao endurecimento por trabalho, visível nas peças puncionadas).
Combatendo o estresse material
Como uma fábrica de chapas metálicas lida com as tensões introduzidas durante o enrolamento e liberadas após o corte ou estampagem? Máquinas de nivelamento de peças podem ser extremamente úteis.
As máquinas de nivelamento de peças podem fornecer às fábricas de chapas metálicas e seus processos de fabricação posteriores as peças planas necessárias, garantindo maior eficiência de produção e reduzindo o desperdício em operações de dobra e soldagem.
As máquinas de nivelamento de peças (conforme visto na Figura 2) alcançam planicidade aplicando forças de flexão repetitivas à chapa ou peça de metal por meio de um conjunto de rolos de nivelamento.
À medida que o material metálico passa pela niveladora, os rolos exercem pressão sobre ele. A tensão aplicada ao metal reduz e eventualmente elimina suas tensões internas.
Como estão dispostos esses rolos de nivelamento? Depende do tipo de material metálico, da sua espessura e do nível de planicidade desejado.
As variáveis da máquina niveladora de peças incluem o número de rolos niveladores; a distância central entre os rolos; layout de rolo e método de suporte; rigidez da estrutura do rolo e de toda a máquina; suporte de rolos (comprimento e disposição dos rolos de suporte); sistema de controle de lacunas e sua capacidade de manter uma lacuna consistente; e consumo de energia.
Também é fundamental considerar a facilidade de limpeza dos rolos de nivelamento e suporte e a manutenção da máquina.
À medida que os rolos de nivelamento gradualmente aplicam pressão e achatam as peças, a estrutura do rolo, acionada por um motor, pode ser removida da máquina-ferramenta. Dependendo do tamanho da peça a ser nivelada, a pressão de nivelamento é determinada pelo diâmetro dos rolos niveladores. O diâmetro de cada rolo, combinado com sua posição, design da estrutura da máquina, rolos de suporte e a própria estrutura da máquina, possui sua janela de exibição operacional correspondente.
Em geral, diâmetros de rolos menores são usados para materiais mais finos, enquanto diâmetros maiores são usados para materiais mais espessos.
As máquinas de nivelamento normalmente podem lidar com peças com espessura de 0,2 mm a quase 70 mm.
A precisão de planicidade proporcionada pelo nivelamento é baseada na aplicação do material metálico e varia de acordo com sua espessura e tipo.
Por exemplo, para peças metálicas utilizadas na fabricação de guindastes e equipamentos de mineração, uma planicidade de 0,5 mm a 1 mm fornecida por uma máquina niveladora é considerada excelente. Contudo, para fabricantes de lâminas de serra que exigem planicidade de 0,1 mm/m ou superior, tal planicidade seria inadequada.
Felizmente, uma máquina niveladora de peças de alta precisão pode fornecer peças planas para fabricantes de equipamentos pesados e produzir peças com tolerâncias mais restritas para fabricantes de lâminas de serra.
Por exemplo, as empresas de fabricação aeroespacial normalmente usam materiais de alumínio. 5 mm é considerada uma peça relativamente espessa para essas empresas, mas para fabricantes de equipamentos de mineração essa espessura é muito fina.
Este material de alumínio é frequentemente tratado termicamente para obter maior resistência. Após o tratamento térmico, o alumínio torna-se macio e é armazenado a -18°C.
Se essas peças forem niveladas imediatamente após a punção, a máquina niveladora enfrentará dois desafios principais.
Primeiro, como o material é macio, os rolos niveladores devem manuseá-lo com cuidado para evitar deformações.
Em segundo lugar, quando as peças congeladas entram em contato com uma temperatura ambiente mais elevada, forma-se condensação na superfície da peça. Assim, os componentes da niveladora devem ser de aço inoxidável ou aço revestido para evitar corrosão.
Endireitando materiais difíceis
O resultado de uma niveladora de peças é simples: peças planas. No entanto, são máquinas complexas, capazes de gerenciar deformações de materiais difíceis de corrigir, como aquelas de materiais perfurados e tratados termicamente.
Esses materiais geralmente exibem deformações de ondas médias ou deformações de ondas de borda. A correção de tais peças ou folhas requer medidas e técnicas especializadas.
Para alguns materiais perfurados e tratados termicamente, o controle avançado de dobramento do rolo de nivelamento pode aumentar especificamente a pressão de nivelamento em certas áreas de uma peça ou folha, enquanto a reduz em outras.
Através deste método de nivelamento controlado, o material é alongado longitudinalmente conforme necessário, o que pode reduzir ou até mesmo eliminar as deformações das ondas médias e das bordas.
Materiais de alta resistência à tração são outro tipo desafiador de manusear.
O processamento de tais materiais requer uma máquina de alta potência, usando rolos de nivelamento de diâmetro muito grande combinados com espaçamento de rolo correspondente, para reduzir a tensão do material e fornecer boa planicidade, ao mesmo tempo que elimina deformações das ondas médias e nas bordas.
Experiência de nivelamento do operador
Qualquer equipamento de fabricação avançado requer um operador qualificado, com vasta experiência. Mais importante ainda, um operador curioso e em busca de conhecimento pode realmente fazer a diferença nos resultados.
Se eles estiverem dispostos a gastar tempo ajustando e testando peças para obter um nivelamento ideal, a fábrica poderá obter um nivelamento eficiente de peças e produtos de maior qualidade nos processos de fabricação posteriores.
Teoricamente, o nivelamento é uma tarefa simples. Além da velocidade dos rolos niveladores, o operador só precisa ajustar outros dois parâmetros: a folga de nivelamento na entrada e na saída e o ângulo de entrada da peça na máquina. Ao encontrar a combinação certa, os operadores podem otimizar os resultados de nivelamento.
É claro que ferramentas computacionais integradas no sistema de controle do equipamento podem ajudar. Depois de inserir a espessura, o limite de escoamento e o tipo de material, o sistema de controle gera parâmetros de nivelamento sugeridos.
Normalmente, estes parâmetros já garantem bons resultados de nivelamento. Se os operadores procurarem resultados ainda melhores, estas configurações de nivelamento podem servir como ponto de partida para ajustes.
Benefícios do nivelamento
O nivelamento de peças pode ajudar as fábricas de chapas metálicas a aumentar a produção e a produtividade.
Relatórios de fábricas de chapas metálicas indicam que a integração de máquinas de nivelamento de peças em seu processo de produção aumenta as taxas de produção da operação de dobra em cerca de 25% após o nivelamento das peças.
As peças planas dobram com mais precisão, o que significa menos retrabalhos e maior consistência na qualidade do produto.
No departamento de soldagem, isso se traduz em uma simplificação significativa de gabaritos e acessórios, maior precisão de montagem e valorização dos soldadores. Há uma redução significativa nos defeitos, levando a uma maior produtividade.
Isto é especialmente verdadeiro para soldagem robótica. Soldas mais firmes e consistentes significam usar menos enchimento, linhas de produção de soldagem mais suaves e processos de automação mais rápidos.
As máquinas de nivelamento de peças também podem abrir novas oportunidades de negócios para uma empresa.
Por exemplo, se uma empresa deseja atender clientes do setor de construção, o teto e as fachadas que ela fornece devem ser perfeitamente planos. Cada chapa deve manter esta consistência, pois qualquer chapa não conforme pode interromper os projetos de instalação.
