Die Science: Resolvendo problemas de punção e lascamento de matriz

Estampadores e fabricantes de matrizes estão cortando e formando aços com resistências mais altas do que nunca, que continuam a aumentar a cada ano. Vinte e cinco anos atrás, se um metal tivesse uma resistência à tração de 60.000 libras por polegada quadrada (PSI), era considerado "alta resistência" e difícil de cortar e formar. Hoje não é incomum que os estampadores formem metais com resistência à tração de mais de 174.000 PSI.

Esses metais de maior resistência requerem maiores forças e energia para formar e cortar. Posteriormente, o corte de metais de alta resistência aumenta a carga de choque que ocorre nas seções e componentes de corte. A carga de choque excessiva de punções e matrizes geralmente faz com que as arestas de corte lasquem prematuramente ou até quebrem.

Estatisticamente falando, a causa principal do lascamento do punção é o tipo de prensa. Certos tipos de prensas, mesmo quando novas ou em perfeitas condições de operação, não são adequadas para aplicações de precisão de alta tonelagem. As impressoras Gap-frame e C-frame são dois exemplos típicos. Embora esses tipos de prensas sejam muito populares e amplamente utilizados, elas geralmente apresentam altas taxas de deflexão quando submetidas a forças que se aproximam de sua capacidade. Em outras palavras, quando a tonelagem do aríete aumenta, a quantidade que o aríete deflete em relação ao reforço aumenta, o que causa punção de perfuração e alinhamento da seção de corte ruins.

A maioria das prensas com espaçamento são classificadas para deflexão por polegada de profundidade da garganta. Por exemplo, se você tiver uma prensa de estrutura de folga com um leito de 24 polegadas de profundidade classificado em 100 toneladas e calcular a deflexão do aríete para o suporte quando 100 toneladas forem aplicadas à prensa, o aríete pode estar fora de paralelo ao reforço de até 0,048 pol. Este cálculo usa uma taxa de deflexão de 0,002 pol. por polegada de profundidade da garganta. A maioria das impressoras de quadro de folga mais antigas são classificadas em 0,0015 a 0,002 pol. deflexão por polegada de profundidade da garganta.

A vibração da prensa também é um problema com prensas de espaçamento, especialmente ao usar punções de metal duro. Embora o carboneto seja extremamente resistente ao desgaste, sua capacidade de absorver choques e vibrações é muito baixa.

Sempre que possível, use uma prensa de lado reto ou caixa. Essas prensas geralmente defletem 12 vezes menos do que uma prensa de quadro de intervalo. O sistema de orientação em uma prensa de lado reto normalmente é mais preciso e rígido do que em uma prensa de estrutura com folga.

O uso de uma prensa servo-acionada também pode reduzir o lascamento do punção porque, ao contrário de uma prensa convencional acionada por manivela, uma prensa servo-acionada pode desacelerar o aríete no ponto em que os punções de corte entram em contato com o material da folha, o que reduz a carga de choque do corte Seções. E, ao contrário de uma prensa de acionamento por manivela convencional, uma prensa servo normalmente tem energia total disponível neste ponto de contato, tornando-a uma máquina ideal para corte e conformação de metal.

Lembre-se de que todo o trabalho executado em uma prensa é mais adequado para ocorrer diretamente sob o aríete e, idealmente, dentro dos limites do estriamento do aríete. Evite que as matrizes se estendam além do aríete e da superfície do reforço, pois isso provavelmente fará com que o aríete tombe e deforme severamente, especialmente se o corte ou conformação estiver ocorrendo na área suspensa.

E aqui vai uma dica sobre gorjeta: se você não tiver certeza se o aríete da prensa está tombando, quicando, pulando ou desviando, faça um vídeo em câmera lenta do ciclo da prensa e observe-o com atenção.

Quando ocorrer lascamento por punção, escolha um aço para ferramentas com tenacidade de alto impacto. O aço para ferramentas convencional mais popular com resistência ao impacto impressionante é o S-7, mas embora esse tipo de aço para ferramentas ajude a reduzir o lascamento, provavelmente exigirá afiação frequente.

Certos graus de aços para ferramentas de metalurgia em pó são muito adequados para aplicações que exigem tenacidade de alto impacto. Eles oferecem não apenas a resistência ao impacto necessária, mas também resistência ao desgaste abrasivo e adesivo. Tenha em mente, porém, que os aços para ferramentas de metalurgia em pó podem ser um pouco caros.

O processo de usinagem por eletroerosão (EDM) também pode causar danos ao aço que podem resultar na quebra prematura do punção. Em um nível microscópico, a queima do fio parece um raio saindo do fio e atingindo a seção de aço da ferramenta. Esta descarga cria uma cratera fundida de lava de aço a ser descarregada para fora da seção de aço ferramenta.