Efeito da direção do grão na dobra de chapa metálica

Se os operadores da dobradeira dobram um pequeno raio com o grão do material, ou seja, a linha de dobra é paralela à direção do grão do material, eles devem ficar atentos a rachaduras. Getty Images

Pergunta: Um artigo anterior seu sugere que formar "com" a direção do grão manifestará rachaduras. Eu posso estar confuso sobre a verborragia. Isso significa que o grão corre perpendicular ou paralelo à linha de dobra?

Eu estava pesquisando o assunto porque estamos dobrando alumínio 3003 H14 de 0,060 pol. de espessura (consulte a Figura 1) e meu fabricante de ferramentas quer que eu projete as dobras paralelas à fibra, porque a ferramenta será mais fácil para ele trabalhar. Não estou louco com essa ideia, mas acho que vai ficar tudo bem. Observe também que esta é uma dobra de deslocamento que será feita em uma prensa de estampagem alimentada por bobina, não em uma dobradeira, mas presumo que pelo menos alguns dos fundamentos da conformação de metal se apliquem. Qualquer orientação adicional sobre este tópico seria muito apreciada.

Resposta: Antes de me aprofundar mais neste tópico, gostaria de começar com seu comentário sobre palavreado. A confusão sobre palavreado é um dos maiores problemas que nossa indústria enfrenta. Esta afirmação é verdadeira quer você esteja aprendendo na sala de aula ou discutindo um projeto no trabalho.

Muito poucos termos específicos do comércio são intercambiáveis. A permissão de dobra de uma pessoa não pode ser o fator k de outra pessoa, e um fator k não é uma dedução de dobra - embora eu visite lojas onde esse é precisamente o caso. Como esses termos têm significados e aplicações exatos, usá-los incorretamente torna a comunicação de ideias complexas complicada e a criação de peças de qualidade muito mais difícil de realizar. O uso indevido da terminologia costuma ser brutal de corrigir, e todos darão a mesma resposta sobre o motivo pelo qual usam os termos da maneira que usam: porque foi assim que aprendi.

Para colocar todos na mesma página e usar a terminologia corretamente, recomendo postar um simples gráfico de parede laminado ou folheto com todas as definições relevantes. Aqui estão alguns que você pode incluir:

Estas são apenas algumas definições relevantes; há mais. No entanto, quando todos estão usando o idioma corretamente - bem, você entendeu.

Agora, de volta ao assunto em questão: a relação da direção do grão com a linha de dobra. Em artigos anteriores, usei "dobrar com a fibra" quando a linha de dobra é paralela à direção da fibra, conforme mostrado na Figura 1. A dobra "transversal" ou "transversal" à fibra ocorre quando a linha de dobra é perpendicular à o grão, o que resulta em uma dobra mais forte com menos probabilidade de rachar (consulte a Figura 2).

Dobrar paralelamente à fibra criará uma dobra mais fraca do que uma linha de dobra contra ou transversal à fibra. Além disso, o raio externo da dobra é mais propenso a rachaduras ao dobrar paralelamente à direção do grão. Quanto menor for o raio interno ao dobrar paralelamente à direção do grão, maiores serão as chances de ocorrência de trincas e mais severas podem ser as trincas. O uso de um raio de curvatura maior pode ajudar a evitar esses problemas.

É preciso mais força para dobrar um pedaço de material quando a linha de dobra atravessa a fibra, mas essa mesma dobra também pode conter um raio de curvatura interno muito menor. Além disso, a profundidade de penetração pode mudar de dobra para dobra, dependendo da orientação da linha de dobra para o grão do material.

Nem todos os materiais têm uma direção de grão. O cobre não tem grãos; laminado a quente decapado e oleado (HRP&O) tem alguns; e no aço macio laminado a frio, o grão pode ser bastante pronunciado. No aço inoxidável, pode ser difícil e às vezes impossível definir o grão e a direção do grão. Materiais com direção de grão que afetam o ângulo de dobra são considerados anisotrópicos. Os materiais que não possuem essa propriedade são considerados isotrópicos.

FIGURA 1. As dobras feitas com a fibra (isto é, a linha de dobra paralela à direção da fibra) têm uma chance maior de rachar.

Uma das melhores maneiras de aliviar a trinca é tornar o raio de curvatura interno o mais próximo possível da espessura do material; ou seja, faça a proporção entre o raio interno da dobra e a espessura do material o mais próximo possível de uma relação de um para um. Um raio menor puxa o material firmemente ao redor da dobra e, assim, separa os grãos, manifestando-se como rachaduras. Você raramente vê rachaduras em dobras onde o raio é maior que a espessura do material. Ocasionalmente, os grãos podem ser separados por esticar ou estender demais o raio externo. Normalmente, isso é visto em materiais menos dúcteis ou com altas têmperas, como o alumínio T-6. No entanto, tal rachadura não é comum.