O desempenho da chapa metálica envolve principalmente as características do material, processos de fabricação e otimização do projeto. Em primeiro lugar, a escolha do material da chapa metálica tem um impacto significativo no seu desempenho.
Por exemplo, o aço inoxidável ferrítico e o aço inoxidável austenítico, devido ao seu teor variável de cromo, apresentam diferentes resistências à corrosão e propriedades mecânicas. As folhas de liga de alumínio, dependendo do conteúdo do elemento de liga, são divididas em várias séries, sendo a série 2000 comumente usada por seu excelente desempenho abrangente.
Além disso, materiais como SGCC e SECC também diferem em dureza, ductilidade e soldabilidade.
Em termos de processos de fabricação, os avanços na tecnologia de processamento de chapas metálicas são cruciais para melhorar a funcionalidade e o desempenho de segurança das peças de chapa metálica. A utilização de técnicas avançadas, como puncionamento CNC e corte a laser, pode melhorar a precisão e a qualidade das peças de chapa metálica. Além disso, o controle do fluxo do processo, como conformação a frio, soldagem e pintura, também é um fator chave para melhorar o desempenho da chapa metálica.
A otimização do projeto é outro aspecto crítico para melhorar o desempenho da chapa metálica. Evitar o design plano pode aumentar a resistência da chapa metálica, já que a chapa plana pura tende a se deformar sob tensão.
Além disso, determinar os tamanhos corretos dos furos, os raios internos e os detalhes do projeto, como altura e raio de curvatura, são igualmente importantes para garantir a precisão da forma e a estabilidade estrutural das peças de chapa metálica.
Propriedades mecânicas da chapa metálica
① Resistência à tração
A tensão máxima que um material de chapa metálica sofre antes de quebrar é conhecida como resistência à tração. A unidade de medida é N/mm2 ou MPa, e é representado pelo símbolo σb. A resistência à tração é um dos indicadores da resistência geral de um metal.
② Resistência à flexão
A tensão máxima que uma seção transversal sofre quando uma carga é aplicada entre dois pontos de uma amostra é chamada de resistência à flexão. A unidade de medida é N/mm2 ou MPa, e é representado pelo símbolo σbb. A resistência à flexão é um dos indicadores da resistência geral de um metal.
③ Resistência à compressão
A tensão máxima que um material de chapa metálica pode suportar sob pressão sem quebrar é conhecida como resistência à compressão. A unidade de medida é N/mm2 ou MPa, e é representado pelo símbolo σbc.
④ Força de rendimento
A resistência ao escoamento refere-se à tensão de uma amostra de metal durante o processo de estiramento, quando a carga não está mais aumentando, mas a amostra continua a se deformar. A unidade de medida é N/mm2 ou MPa, e é representado pelo símbolo σs. A resistência ao escoamento é o valor da pressão no ponto de escoamento.
Para materiais que não apresentam um limite de escoamento óbvio, o valor da tensão que produz uma deformação permanente de 0,2% é frequentemente considerado como o limite de escoamento.
⑤ Resistência ao cisalhamento
Refere-se à carga máxima da área da seção transversal original da área de cisalhamento antes do cisalhamento da amostra.
A unidade é: N/mm2 ou MPa e o símbolo é στ.
⑥ Limite Elástico
Refere-se à tensão máxima da amostra sob a condição de que a peça de teste se deforme após o desaparecimento da força externa e possa recuperar a condição original.
A unidade é: N/mm2 ou MPa e o símbolo é σe.
⑦ Porcentagem de encolhimento da superfície de fratura
É a porcentagem da área da seção transversal original que é contraída após a carga de tração.
O símbolo é ψ e é um dos índices plásticos dos materiais.
⑧ Taxa de alongamento
Refere-se à porcentagem do alongamento do material da amostra e ao comprimento original após a ruptura do material da amostra.
O alongamento também é um dos indicadores plásticos dos materiais e o símbolo é δ.
⑨ Dureza
Refere-se à capacidade do material de resistir à forte pressão em sua superfície.
Existem três tipos de dureza: dureza Brinell, dureza Rockwell e dureza Vickers.
Geralmente, a dureza do aço aumenta com o aumento do teor de carbono no aço.
⑩ Dureza Brinell (HB)
Uma forma de representar a dureza e medi-la é através do teste de dureza Brinell. Este teste envolve a têmpera de uma esfera de aço e, em seguida, pressioná-la na superfície do material sob uma carga especificada por um determinado período de tempo. A relação entre a carga de pressão aplicada e a área da indentação é então calculada, e esta relação representa a dureza Brinell.
⑪ Dureza Rockwell (HR)
Outro método de representar e medir a dureza é o teste de dureza Rockwell. Este teste envolve pressionar um cone de diamante ou uma esfera de aço após a têmpera na superfície do material e, em seguida, determinar a dureza com base na profundidade da indentação.
A dureza Rockwell é dividida em três categorias: HRA, HRB e HRC, que são baseadas em diferentes itens de teste e pressões.
RH: O valor da dureza é obtido aplicando 1470N de pressão usando uma cabeça de diamante com ângulo de cone de 120 graus nas amostras de teste. É adequado para medir a camada de têmpera superficial, camada de cementação e materiais de liga dura.
HRB: O valor da dureza é obtido aplicando 980N de pressão com uma esfera de aço de 1,59mm de diâmetro. É adequado para medir metais macios, como metais não ferrosos, recozidos e aço normalizado.
CDH: O valor da dureza é obtido aplicando 588N de pressão usando um cone de diamante com ângulo de vértice de 120 graus nas amostras de teste. É adequado para medir metais duros, como aço temperado e aço endurecido.
Gráfico de propriedades mecânicas de metais
Para o gráfico de propriedades mecânicas do metal, incluindo resistência ao cisalhamento, resistência à tração e resistência ao escoamento, você pode conferir aqui.
Quais são as diferenças específicas entre os materiais SGCC e SECC em termos de dureza, ductilidade e soldabilidade?
As diferenças entre os materiais SGCC e SECC em termos de dureza, ductilidade e soldabilidade se manifestam das seguintes maneiras:
Dureza: O material SGCC é mais duro que o material SECC. Isto pode ser atribuído ao processo de recozimento por redução durante a galvanização por imersão a quente, o que torna o SGCC um pouco mais duro.
Ductilidade: SGCC tem ductilidade inferior. Devido à sua maior dureza, o SGCC é propenso a fraturas ou danos durante estampagem ou projetos de estampagem profunda, portanto, projetos de estampagem profunda devem ser evitados em sua aplicação.
Soldabilidade: SGCC tem pior soldabilidade. Isto pode ser devido à sua camada de zinco mais espessa, que pode descascar facilmente durante a soldagem, afetando a qualidade da soldagem. Em contraste, embora a SECC também seja uma chapa de aço galvanizado, a sua conformabilidade e capacidade de pintura são superiores à SGCC, o que pode reflectir indirectamente a sua vantagem na soldabilidade.
Quais são alguns casos de sucesso ou fundamentos teóricos para evitar a deformação de chapas planas sob força por meio da otimização do projeto?
Para evitar o problema de deformação em chapas planas sob força através da otimização do projeto, os seguintes métodos podem ser adotados:
Adicione nervuras de reforço: Ao adicionar nervuras de reforço na peça de chapa metálica, a resistência e a rigidez da peça de chapa metálica podem ser melhoradas. Este método é simples e eficaz e é adequado para situações onde a estabilidade estrutural precisa ser melhorada.
Adicione dobras, flanges ou bordas com bainha: Estas operações de processo podem adicionar camadas extras de metal às bordas da peça de chapa metálica, melhorando assim sua capacidade de tração e compressão. Este método de projeto ajuda a dispersar as tensões, reduzir a concentração de tensões locais, aumentando assim a resistência estrutural geral.
Adicione protuberâncias em relevo através da formação de ondas: Ao adicionar protuberâncias em relevo à superfície da peça de chapa metálica, ele pode não apenas embelezar a aparência, mas também aumentar a capacidade de carga e a resistência à deformação da peça de chapa metálica. Este método é adequado para cenários de aplicação com elevados requisitos de desempenho estrutural.
Projeto estrutural racional: O projeto de peças de chapa metálica precisa considerar os requisitos e características de sua tecnologia de processamento, ao mesmo tempo que leva em consideração o tamanho do lote, o custo e a eficiência da produção. O projeto estrutural racional é um pré-requisito para garantir que as peças de chapa metálica tenham alta resistência e rigidez.
Utilize o projeto durante a fase de deformação plástica: De acordo com a teoria da plasticidade, quando o material local da estrutura entra na fase de deformação plástica, a tensão será redistribuída para tornar a distribuição da tensão mais uniforme, melhorando assim a capacidade de carga da estrutura. Portanto, considerar a deformação plástica adequada no projeto pode tornar a estrutura mais estável sob força, evitando deformações causadas por concentração excessiva de tensões.
No projeto de chapas metálicas, quão significativo é o impacto dos tamanhos corretos de furos, raios internos e alturas e raios de dobra na melhoria do desempenho da chapa metálica?
No projeto de peças de chapa metálica, o tamanho correto do furo, o raio interno e a altura e raio de curvatura impactam significativamente o desempenho da chapa metálica. Em primeiro lugar, o posicionamento do furo deve levar em conta a influência do processo de fabricação. Por exemplo, furos posicionados muito próximos da borda podem deformar-se ou até rachar devido ao estiramento do material, destacando a importância do projeto adequado do furo para evitar problemas de fabricação.
Além disso, o tamanho mínimo do furo perfurado está relacionado ao formato do furo, às propriedades mecânicas do material e à espessura do material. Esses fatores devem ser considerados durante o projeto para garantir que o processo de puncionamento não danifique o punção ou comprometa a qualidade do produto final.
A altura de dobra deve ser pelo menos duas vezes a espessura da chapa mais o raio de curvatura. Este princípio de design ajuda a garantir a deformação plástica uniforme do material durante o processo de dobra, melhorando assim a precisão e a qualidade das peças de chapa metálica.
Se o projeto exigir uma altura de borda reta menor que o dobro da espessura da chapa metálica, medidas devem ser tomadas para aumentar a altura de dobra para evitar o processamento de ranhuras rasas na zona de deformação por dobra antes da dobra, garantindo a qualidade da formação de dobra.
O número de operações de dobra na fabricação de peças de chapa metálica também afeta diretamente o custo do molde e a precisão da dobra. A redução do número de operações de dobra pode diminuir o custo do molde e melhorar a precisão da dobra, por isso é crucial minimizar as operações de dobra durante o projeto.
Além disso, o formato externo e os furos internos das peças perfuradas devem evitar cantos vivos, pois cantos afiados podem afetar a vida útil do molde. Este é outro fator importante a considerar durante o projeto de peças de chapa metálica.
O tamanho correto do furo, o raio interno e a altura e raio de curvatura são vitais para melhorar o desempenho da chapa metálica. Ao projetar razoavelmente esses parâmetros, os problemas de fabricação podem ser efetivamente evitados e a qualidade e a precisão das peças de chapa metálica podem ser melhoradas. Simultaneamente, também pode ajudar a reduzir custos e melhorar a eficiência da produção.
