O que é estampagem profunda? Processo, benefícios e aplicações

A estampagem profunda é uma técnica de conformação de metal que cria formas cônicas, de copo, de cavidade, de cilindro e similares por meio de deformação controlada do material. Como uma técnica especializada processo de estampagem, a estampagem profunda envolve uma configuração de punção e matriz. A chapa metálica bruta é colocada em uma matriz e o punção de contrapartida pressuriza a chapa para deformar-se em um formato de cavidade profunda da matriz. 

As peças de estampagem de metal profundamente estampadas são definidas por sua razão entre diâmetro e profundidade. Normalmente, o comprimento profundamente estampado é maior que seu diâmetro. Alguns exemplos comuns são utensílios de cozinha, pias, acessórios de tampas e suportes estruturais.

Continuando a discussão, falaremos sobre o processo de estampagem profunda, materiais compatíveis, benefícios, exemplos de aplicação, etc. 

Como funciona? O mecanismo

O processo de estampagem de desenho utiliza um processo especializado máquina de prensa dobradeira que pode fornecer ao punção tempo de descida e pressão suficientes para esticar a chapa metálica profundamente. Especialmente a altura da matriz e da prensa deve ser suficiente para acomodar a profundidade do desenho. Enquanto isso, o formato e o tamanho da cavidade da matriz e do punção são quase idênticos, com uma folga igual à espessura da chapa.

Mecanismo de estampagem profunda 

Com base na capacidade de máquinas de prensa dobradeira ou de estampagem, a transferência de chapa e o processo de perfuração podem ser manuais ou automatizados. A tecnologia de estampagem CNC automatiza essas etapas e agiliza o processo. 

Além disso, existem diferentes prensas e matrizes para realizar a estampagem profunda, cada uma com suas próprias capacidades distintas;

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O processo de estampagem profunda

A seguir estão as etapas envolvidas no processo de estampagem profunda. 

Etapas de estampagem profunda 

1. Preparando a folha em branco

Escolha qual tipo de chapa de metal ou liga atende às necessidades da sua propriedade e prepare as chapas em branco para alimentar a matriz. Você precisa desenrolar a chapa e alinhá-la com o transportador de alimentação de forma que forneça continuamente a chapa para o processo. Aqui você também precisa combinar a espessura escolhida e a capacidade do equipamento de estampagem. 

2. Transferência e perfuração de folhas 

Em máquinas manuais, os operadores transferem o material entre a matriz e o punção manualmente, enquanto as empresas de estampagem profunda usam máquinas de estampagem CNC automatizadas para isso. Após alimentar a folha, o punção desce e começa a esticar a folha em uma cavidade até que o formato desejado seja alcançado. Em um sistema de matriz progressiva, a folha se move por diferentes estações para operações de formação distintas. 

3. Ejeção de peças 

Após a conclusão da deformação, a peça de estampagem metálica profundamente estampada é ejetada da configuração automaticamente em máquinas CNC e manualmente em máquinas manuais.

4. Operações de Pós-Processamento

Processo de usinagem de estampagem profunda

Após a estampagem profunda, as peças passam por operações de pós-usinagem, como aparar, furar, usinar, rebarbar e lixar para atingir as dimensões especificadas com precisão. Outro aspecto do pós-processamento é o acabamento da superfície. Dependendo se os acabamentos são necessários para desempenho ou estética, você pode escolher entre revestimento em pó, anodização, galvanoplastia, pintura, etc. 

Variáveis ​​no processo de estampagem profunda

A seguir estão as principais variáveis/parâmetros do processo de estampagem profunda. Essas variáveis ​​influenciam os resultados e ajudam a ajustar a matriz e a puncionadeira com precisão. 

• Pressão de retenção:A pressão é aplicada para manter a chapa metálica em branco no lugar durante o trefilamento para evitar enrugamento e permitir que o material flua livremente ao mesmo tempo. 
• Proporção de desenho: A relação entre o diâmetro do blank e o diâmetro da garganta
• Folga Radial: Folga entre o punção e a matriz de estampagem.
• Raio do perfil da matriz: borda curva da matriz, raio maior da matriz diminui a carga do punção.

Materiais usados ​​na estampagem profunda de metais

Para que qualquer folha de material seja profundamente estampada, é necessário um certo nível de ductilidade, anisotropia e conformabilidade. Além disso, uma baixa relação entre resistência ao escoamento e à tração é essencial para deformar a folha sem rachar. 

A seguir estão os modelos comuns de extração profunda materiais de estampagem;

Aço 

Aços de baixo carbono e aços macios são usados ​​para deformação por estampagem profunda, pois fornecem melhor ductilidade e conformabilidade do que outros tipos. Por exemplo, ASTM A1008. Além disso, há outras classes de mercado para deformações por estampagem, como os aços de estampagem profunda e extraprofunda (DDS e EDDS). 

Aço inoxidável 

O aço inoxidável fornece mais resistência do que o aço comum, mas a conformabilidade é relativamente baixa. Normalmente, as variantes de cromo e cromo-níquel do aço inoxidável são adequadas para estampagem profunda. Alguns graus comuns são aço inoxidável 304, 304EDD e 3DDQ. 

Alumínio: 

O alumínio é um metal leve e maleável que oferece excelente conformabilidade. Graus de alumínio como 1100, 3003, 5005 e 5052 são usados ​​para projetos de estampagem de desenho. 

Cobre 

O cobre é conhecido por sua excelente ductilidade, condutividade elétrica e térmica e resistência à corrosão. Você pode usar cobre berílio, C11000 (puro), C10200, C12200, etc. para estampagem profunda. Além disso, o latão (Cu + Zn) é uma liga de cobre popular para esse processo, 

Níquel

O níquel fornece alta conformabilidade à temperatura ambiente, podendo ser profundamente estampado em peças fortes e condutoras. Os graus comuns para estampagem de metal profundamente estampado são Níquel 200, 201 e 205. 

Além disso, a seleção de material para estampagem profunda requer a consideração de vários fatores, como requisitos mecânicos, térmicos ou ambientais específicos do produto final. Por exemplo, ductilidade, resistência ao escoamento, alongamento, encruamento, temperatura de conformabilidade e acabamento de superfície. 

Benefícios da estampagem profunda

A estampagem por desenho é uma técnica de conformação de metal sem emendas, você pode obter peças precisas e fortes com máquinas computadorizadas que automatizam o processo para máxima repetibilidade. Além disso, reduz o desperdício de material e requer o mínimo de soldagem ou juntas. 

• Produção eficiente de alto volume: A configuração de estampagem automatizada pode produzir continuamente peças idênticas, especialmente com as estações de matriz progressivas.
• Montagem reduzida: As peças finais profundamente estampadas exigem processamento e montagem mínimos. Elas criam uma peça final com múltiplas características a partir de uma única folha em branco.
• Repetibilidade: Cada parte extraída de uma configuração de matriz é idêntica entre si e são dimensionalmente consistentes em todos os ciclos. 
• Opções de material: Aço, aço inoxidável, cobre, latão, alumínio, níquel e vários outros metais e ligas podem ser usados ​​para estampagem profunda.
• Força das peças: A pressão e as deformações melhoram as propriedades físicas e mecânicas das folhas em branco em peças trefiladas.

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Aplicações da estampagem profunda

As peças metálicas profundamente estampadas estão em todos os lugares, de eletrodomésticos a equipamentos militares e médicos. A eficiência de produção, precisão e repetibilidade da estampagem de chapas metálicas tornam o processo popular para diversas necessidades de fabricação industrial.

Peças metálicas estampadas profundamente 

A tabela abaixo mostra os exemplos de aplicação de desenho de chapa de metal em todos os setores. 

Fabricação de MacPro Shell com estampagem profunda

Shell do Mac Pro

Um exemplo de aplicação chave do processo de estampagem profunda é a fabricação de uma concha MacPro. A fábrica de produção da Apple usa principalmente estampagem profunda, fresagem e corte a laser para isso. Especialmente, o processo de estampagem profunda faz o formato básico do cilindro para a concha MacPro.

O processo começa com um disco de alumínio, que é colocado na matriz. Então, o punção de estampagem de estiramento estica o punção até a profundidade desejada, criando uma forma cilíndrica fina e precisa. Este processo forma uma espessura uniforme e integridade estrutural em todas as áreas esticadas, permitindo a produção de conchas duráveis ​​e leves. 

Desenho profundo do shell do Mac Pro 

Além disso, retificação, polimento e anodização são aplicados à carcaça para atingir precisão dimensional e a estética desejada. 

A estampagem profunda é cara?

Como o padrão custo de estampagem, o custo de estampagem de desenho é caro para prototipagem e pequenos volumes. O principal motivo são os altos custos de instalação de matriz e punção-prensa. Além disso, para formas complexas, você precisa fazer matrizes de estampagem personalizadas para isso. Para produção em alto volume, o custo por peça é reduzido significativamente, pois a matriz pode ser reutilizada por até um milhão de ciclos. 

Subsequentemente, o tipo de prensa, inclusão de recursos complexos em projetos e tolerância desejada também influenciam o custo. Por exemplo, prensas hidráulicas e servo para estampagem profunda são mais caras do que prensas mecânicas tradicionais. 

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