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Os perfis são uma das matérias-primas importantes para componentes de chapa metálica. Os perfis comuns usados em chapas de metal são ângulos, canais, vigas I e redondas, barras planas, tubos, etc. De acordo com os diferentes equipamentos de processamento das empresas de produção, existem vários métodos de corte perfil diferente Corte, entre os quais os mais utilizados são: corte por serração e corte por puncionamento.

Corte de perfil

Serrar é o método de processamento para cortar o material ou o corte e a ranhura da peça de trabalho através do movimento de corte dos dentes da serra e pode ser dividido em serra manual e serra mecânica de acordo com as diferentes formas de aplicação de força durante o movimento de serra; pode ser dividido em serra de fita, serra de disco e serra de fricção de acordo com os diferentes tipos de lâminas de serra usadas.

Serra manual

A serra manual é uma das maneiras de dividir o material metálico (ou peça) com a serra manual, e a serra manual é composta principalmente por duas partes: o arco da serra e a lâmina da serra.

O arco da serra é usado para tensionar a lâmina da serra. Existem dois tipos de fixos e ajustáveis, conforme mostrado na figura abaixo. A lâmina de serra é geralmente feita de aço cementado laminado a frio, mas também feita de aço carbono para ferramentas ou liga de aço, endurecido por tratamento térmico. A lâmina de serra comumente usada tem 300 mm de comprimento (o comprimento entre os dois orifícios de instalação), 12 mm de largura e 0,8 mm de espessura neste tipo.

1. A escolha dos dentes de serra

Serragem manual a ferramenta mais importante são os dentes da serra, o passo do dente é determinado pelo número de dentes por polegada (25,4 mm) de comprimento, dividido em 3 tipos grosso, médio e fino. Diferentes tipos de dentes de serra podem ser selecionados para completar o corte de vários perfis de materiais, acessórios de tubos, material de placa sob o material. A escolha do tipo de dente é baseada nas propriedades mecânicas e na espessura do material a ser serrado (veja a tabela abaixo).

Tipos de dentes de serra e faixa de seleção

Tipo serrilhado	Número de serrilhados n （n / 25,4 mm）	Escopo de Aplicação
Grosso Médio Multar	14~18 22~24 32	Serrar aço macio, latão, alumínio, cobre puro, ferro fundido, plástico e outros materiais Serrar aço de dureza média, tubos de cobre de parede espessa Chapa de metal fina, tubos de paredes finas e materiais duros

A lâmina de serra comum é melhor usada para dureza média do seguinte material: serrar, ao usar uma lâmina de serra de dente fino serrando material duro, ou usar lâmina de serra de diamante revestida para serrar vidro, cerâmica, aço endurecido, começar a serrar ao usar a extremidade dianteira do lâmina de serra contra a borda de uma face e o ângulo de inclinação da superfície do material α é de cerca de 15 °, e certifique-se de que há três dentes ao mesmo tempo em contato com o material. A fim de tornar o tamanho da serra inicial preciso, você pode primeiro usar o polegar esquerdo para se apoiar na lateral da lâmina da serra para orientação, leve pressão por uma curta distância para frente e para trás, empurre e puxe, de modo a fazer a serra lâmina fácil de comer, veja a figura abaixo.

2. Métodos de serrar para várias peças de trabalho

Os métodos de serração são diferentes para serrar perfis diferentes, ou para serrar o mesmo perfil com requisitos diferentes.

• Serração de barra

Se a superfície de corte da barra de serragem necessária for plana, ela deve ser serrada continuamente do início ao fim. Se o requisito não for alto, a direção pode ser alterada várias vezes ao serrar, de modo que o material da barra possa ser serrado novamente após um certo ângulo, de modo que seja fácil serrar porque a superfície de serragem fica menor e a eficiência pode ser melhorado.

• Serragem de tubos

Nem sempre serrar tubo pode ser serrado até o fim, caso contrário, os dentes são fáceis de serem cravados e lascados, o método correto de serração é: quando o material do tubo é serrado, o material do tubo ao longo da direção da serra para girar um apropriado ângulo e, em seguida, serra, de modo que o tubo mais do que algumas direções, cada direção serrada para a parede interna pode ser.

• Serrar material de chapa fina

Serrar o material da placa fina deve ser o mais longe possível do lado largo da serra para baixo, quando apenas do lado estreito do material da placa serrar, estão disponíveis duas placas de fixação, a madeira juntas, para evitar que os dentes da serra sejam enganchados, mas também para melhorar a rigidez do material da chapa, para que a serra não trepide, conforme mostra a figura (a) seguinte. Você também pode prender o material da placa fina diretamente no torno de bancada e usar a serra manual para serragem diagonal lateral, de modo que o número de dentes em contato com a placa fina aumente para evitar lascamento dos dentes da serra, conforme mostrado na figura abaixo (b).

• Serrar aços planos

Serrar aços planos, a fim de obter uma costura perfeita, deve ser feita do lado mais largo do material plano sob a serra, de modo que a profundidade de corte seja rasa, a lâmina da serra não emperre ou danifique os dentes e a lâmina da serra.

• Corte angular e canal

O ângulo de corte e o canal de aço devem ser usados de dois lados (ou três lados), mas cada serra de um plano deve mudar a posição de fixação.

serra mecânica

Além da serra manual, as ferramentas de serra comumente usadas são: serra manual, serra circular de alta e baixa velocidade, serra de fricção, serra de fita de metal e serra de arco pendular são geralmente serras mecânicas, a seguinte figura (a), (b), ( c) são comumente usados serras de vento de mão, máquina de corte de rebolo e máquina de serra de arco e outras formas de equipamento de serra.

O equipamento de serra acima mencionado pode ser usado não só para o rebaixamento de perfis, mas também para o corte de outros materiais metálicos. Ao serrar materiais, geralmente pode ser selecionado para uso de acordo com a natureza e o tamanho dos materiais serrados.

Puncionamento e corte de perfis

Na produção, o corte de cantoneiras de aço, canal de aço e outros perfis e perfis especiais geralmente é garantido por métodos de processamento mecânico, como serrar ou fresar, mas quando o lote de produção de peças é maior e há mais variedades, o processamento mecânico tradicional método não é propício para a melhoria da eficiência econômica devido à baixa eficiência de produção, e mais consideração é dada ao processamento da matriz de puncionamento de perfil.

As características do processamento de supressão de perfis

A maior parte do processamento do perfil é puncionamento unilateral, a força de punção é desequilibrada e tanto o material quanto o punção estão sujeitos à força de compensação, que facilmente faz com que o punção quebre ou desvie o material e se rache. Enquanto a matriz é submetida a um impulso lateral, o perfil que está sendo puncionado também é submetido a uma força de reação, resultando em uma grande força de empenamento ao puncionar o perfil, o que afeta a segurança da operação.

Projeto da matriz de puncionamento de perfil

Tendo em vista essas características de processamento da matriz de punção de perfil, ao projetar a matriz de punção de perfil, a influência da força lateral de punção deve ser totalmente considerada, e a influência desta força lateral deve ser controlada ou eliminada tanto quanto possível, e a as medidas normalmente tomadas são: definir o bloco para a peça de trabalho e a matriz convexa (geralmente colocado na matriz côncava, a forma e a posição do bloco devem ser consideradas em conjunto com a forma da peça de punção e a estrutura da matriz, de modo que para compensar efetivamente a influência da força lateral de cisalhamento) Ou alongar parcialmente o comprimento da borda não útil da matriz, de modo que antes da punção, a matriz de corte e a rolha sejam firmemente fixados primeiro, ou a matriz esteja bem apertada fixada à matriz côncava na parte alongada, de modo a compensar a força de deslocamento gerada pelo corte e garantir a vida útil da matriz e a qualidade da peça cortada.

Para evitar o possível empenamento do perfil durante a punção e corte, o que afetará a qualidade da punção e a segurança do operador. Os dispositivos de pré-prensagem e descarga da placa de prensa são instalados na matriz.

Para controlar ou eliminar a influência da força lateral durante a punção do perfil, a matriz geralmente adota uma estrutura fechada, de modo que a força lateral na faca de corte é melhor equilibrada na estrutura fechada e a tendência de empenamento do perfil durante a punção é reduzida.

Estrutura de molde de puncionamento de perfil comumente usada

A figura a seguir mostra a matriz de corte angular comumente usada na produção. Para evitar que o ângulo deforma durante o corte, a pré-pressão e a descarga da placa de pressão são feitas de mola e borracha para garantir a estabilidade e segurança da operação. A matriz superior e inferior são guiadas por pilares de guia, e as facas de corte superior e inferior são bloqueadas para suportar o impulso lateral.

Ao trabalhar, a peça em branco é enviada para o parafuso de posicionamento 6 ao longo da ranhura em forma de V no suporte 11 e a placa de pressão inferior 9. Quando a matriz superior está descendo, a placa de pressão superior 3 e a faca de corte inferior 10 e a placa de pressão inferior 9 e a faca de corte superior 12 fixam a peça bruta respectivamente, e a faca de corte superior 12 e a faca de corte inferior 10 completam o corte do aço angular juntas.

A faca de corte superior 12 e o ângulo da aresta de trabalho da faca de corte inferior 10 são tomados 90 °, cortados de ambos os lados gradualmente cortados, de modo que a força de punção seja reduzida. A faca de corte inferior 10 é o design simétrico, desgaste da borda de um lado, pode ser girada 180 ° para uso. No projeto da matriz de corte de material tipo aço angular, deve-se garantir que o perfil e a matriz côncava se encaixem, ou seja, a cavidade côncava e o ângulo do perfil são os mesmos, a matriz convexa contendo o ângulo do que o perfil contendo o ângulo, conforme mostrado no seguinte figura (a), (b), da mesma forma, o corte de material em forma de U, também deve garantir que a cavidade côncava e o ângulo do perfil são os mesmos, mas a matriz convexa contendo ângulo ligeiramente inferior a 90 ° [ver o seguinte figura (c)], a fim de reduzir a força de corte e melhorar a qualidade do corte.

A figura a seguir é outra estrutura de matriz de corte em forma de U, usada principalmente para o material mais espesso (> 6 mm) e a superfície de corte possui requisitos maiores para as peças de corte. Ao trabalhar, o molde superior desce, primeiro pela faca de dois discos 2 canalizará o aço em ambos os lados da ranhura em forma de V com 2 ~ 3 mm de profundidade, o molde superior continua a descer, pela borda superior 1 e borda inferior 3 vai cortar tudo.

A figura a seguir mostra a estrutura da matriz de corte em ângulo.

Antes de trabalhar nesta matriz, o martelo deve ser instalado no orifício da haste da matriz correspondente do cursor da prensa. Ao trabalhar, coloque a cantoneira de aço na ranhura em forma de V e, à medida que o cursor da prensa desce, o martelo atinge o molde superior 1 e a lâmina superior 8 instalada nele desce e, quando desce, corta com a lâmina inferior na matriz inferior 12, e o aço angular pode ser cortado.

Pode-se cortar aço angular de diferentes espessuras. Cortando a espessura de aço angular de 6 mm ou menos, as lâminas superior e inferior entre a lacuna de corte de 0,3 ~ 0,4 mm, corte de espessura maior que 6 mm de aço angular, as lâminas superior e inferior entre a lacuna de corte de 0,5 ~ 1,0 mm.

Da mesma forma, o perfil também pode ser concluído por punção. Existem dois métodos gerais de processamento para puncionamento de perfil, nomeadamente corte e corte final, mas independentemente do método utilizado, o processamento é feito por aperto e punção. Portanto, o projeto da matriz deve ser concluído prendendo o perfil pela matriz côncava interna e externa primeiro e, em seguida, cortando pela matriz convexa. A figura a seguir mostra a estrutura da matriz de corte de perfil.

A figura abaixo mostra a matriz de corte final do perfil do tubo quadrado, que pode terminar a extremidade cortando o perfil do tubo quadrado e o recorte das peças em forma de caixa quadrada de uma só vez. Ao trabalhar, o perfil é montado no mandril 4 e quando a matriz superior desce, o controle deslizante 3 é empurrado para a direita pela cunha inclinada para a esquerda 6 e a metade esquerda do perfil é cortada por sua faca em forma de V borda 5, então a cunha inclinada direita 6 empurra a lâmina em forma de V no controle deslizante direito para cortar a outra metade do perfil, momento em que a cunha inclinada para a esquerda é desengatada do contato e puxada para a posição original pelo mola 1. A posição original do cursor 3 é posicionada pelo batente 2. Depois que a matriz superior sobe, o perfil é retirado do mandril 4 pressionando manualmente o pino de saída 7. A lâmina 5 sempre faz um movimento guiado entre o pilar 8 e mandril 4.

A figura (b) abaixo mostra a matriz de corte de percussão usada para cortar o perfil mostrado na figura (a).

Ao trabalhar, o perfil é primeiro colocado dentro da lâmina fixa 2 e da lâmina móvel 7, e o bloco de posicionamento 3 controla o comprimento do perfil de corte. Com o movimento descendente da corrediça da prensa, o cabo da matriz 8 empurra a lâmina móvel 7 para baixo durante o curso de trabalho da prensa, de modo que esfrega contra a lâmina fixa 2 e corta o perfil.

Não importa o tipo de método de punção usado, o projeto da matriz de punção de perfil ainda se concentra em controlar ou eliminar a possível deformação causada pela força lateral de punção e o impacto na precisão da punção. Portanto, a estrutura da matriz de punção de perfil e as medidas tomadas também são aplicáveis ao projeto da matriz de punção de perfil. A seção transversal do perfil é geralmente mais complexa do que a do perfil e, para perfis com diferentes estruturas transversais, a forma da matriz deve ser projetada adequadamente para garantir a qualidade do corte. A figura abaixo mostra os formatos de matriz recomendados para perfis de punção com diferentes seções transversais.

O principal mecanismo de falha em punções e matrizes

O apagamento é um processo de produção de metal, durante o qual uma peça de metal é removida da tira ou folha de metal primária quando é puncionada. O material removido é a nova peça de trabalho de metal ou peça bruta. A superfície de corte de uma banda de corte criada com um processo de puncionamento convencional de metal é parcialmente angular e tem uma aparência áspera na zona de fratura do corte.

Durante a operação de puncionamento / estampagem, o comportamento das peças de trabalho (punções e matrizes) depende do material de trabalho (espessura, resistência à tração, resistência ao escoamento) e a capacidade do aço ferramenta para lidar com as tensões que surgem nas arestas de corte.

Devido à pressão na borda de apagamento do punção e da matriz, a complexa distribuição de tensões é obtida durante o apagamento. Após a plastificação do material, dependendo do método do processo, diferentes geometrias da superfície de interseção e tamanho da rebarba podem ser obtidas. No caso de deformação do material em folha, a força de punção faz com que as ferramentas sejam carregadas. As maiores pressões estão próximas às arestas de corte da ferramenta. A pressão do material puncionado na superfície do punção e o atrito causam desgaste intenso da ferramenta. O vetor de forças de reação para as ferramentas é inversamente direcionado ao movimento de trabalho do punção. Isso causa uma flexão da folha, o que resulta na ação lateral de forças. A folga entre as bordas da ferramenta determina o valor e a orientação da força de contato.

1. Deformação plástica

A deformação permanente ocorre quando a tensão de compressão excede a tensão de escoamento à compressão do aço ferramenta. A dureza é o parâmetro crítico.

Lascamento e quebra total: Tanto o início quanto o crescimento de trincas são eliminados pela alta ductilidade / tenacidade do aço ferramenta. A microestrutura de aço ferramenta de Metalurgia do Pó muito fina e homogênea dá às ferramentas um bom nível de resistência ao impacto e limite de fadiga em caso de comportamento quebradiço.

2. Desgaste abrasivo

Abrasão aparece nos contatos deslizantes entre a ferramenta e o material de trabalho. O desgaste abrasivo é causado por partículas duras em contato com a superfície da ferramenta. As propriedades críticas do aço ferramenta são dureza, alto volume de carbonetos e alta dureza dos carbonetos.

3. Desgaste e desgaste adesivo

O desgaste por escoriação e adesivo é criado por tensões compressivas e contato deslizante, resultando em forte atrito e alta temperatura local, o que pode levar a pontos de microssolda que destroem a qualidade da superfície da ferramenta. Então, devido às tensões de trabalho, partes do material do bastão são puxadas para fora da superfície da ferramenta pelo material de trabalho. Os parâmetros críticos são rugosidade, coeficiente de atrito, tenacidade / ductilidade e dureza. O tipo de aço ferramenta tem grande influência e os aços ferramenta para metalurgia do pó podem oferecer uma solução adequada, juntamente com o revestimento de superfície para otimizar as propriedades de deslizamento.

Além disso, ao puncionar ou cunhar chapas metálicas avançadas de alta resistência, as tensões e as ondas de choque aumentam muito nas arestas de corte das ferramentas. Nesses casos, o uso de aços para ferramentas convencionais (tipos D2 e M2) não é recomendado devido ao baixo nível de resistência à fadiga / resistência ao impacto, o que leva a trincas precoces e quebra total de punções e matrizes. Lasc e rachaduras são provavelmente os mecanismos de falha mais prejudiciais que podem ocorrer na planta de produção.

Com o processo de metalurgia do pó, a microestrutura dos aços-ferramenta ASP é muito refinada com uma distribuição muito uniforme de carbonetos primários mais finos. Isso resulta em uma combinação aprimorada de tenacidade, resistência e dureza em comparação aos aços-ferramenta convencionais.

O experimento de apagamento

Os ganchos foram cortados em folha com espessura de t = 0,5 mm. A folha era feita de aço carbono não ligado C45 (1.0503) para melhoramento térmico. A Tabela 1 mostra a composição química e a Tabela 2 mostra as propriedades mecânicas após o tratamento térmico.

Composição química (média), %

C	Mn	P	Cr	Si	S	Ni	Mo	Fe
0.48	0.73	0.011	0.09	0.35	0.01	0.02	0.002	de outros

Propriedades mecânicas do aço temperado C45

Força de rendimento Re [MPa]	Resistência à tração Rm [MPa]	Alongamento A5 [%]	Dureza HRC
335	2285	30	55

O processo de apagamento foi realizado com punção de face inclinada de 12 °. As dimensões mais importantes do punção de estampagem são apresentadas na figura abaixo. Durante os testes, o movimento do soco foi de 50 golpes / min.

Os testes foram realizados para três valores de folga de punção (folga (C) / espessura da folha (t)): 5%, 10%, 15% (Figura a). O curso do punção foi regulado de forma a obter uma profundidade de penetração H = 1,2 mm (Figura b).

O apagamento de chapa de metal com propriedades de alta resistência requer, para punções, a seleção de um material com boa resistência e resistência relativamente alta ao desgaste abrasivo e adesivo. No caso de séries curtas de produtos vazados, a economia do material usado para as ferramentas é importante. O punção foi feito de aço ferramenta K340 Isodur. O aço com teor de cromo ~ 8% é produzido na tecnologia de processo de refusão por eletroescória (ESR). Este aço é caracterizado por, entre outras coisas, alta resistência adesiva ao desgaste e resistência à compressão. Graças à microadição de alumínio, o sistema de passivação do óxido é aprimorado, onde ocorre a passivação da superfície.

Após a passivação, esta camada reduz a tendência de adesão das partículas do material puncionado à superfície de corte de um punção. A dureza do punção após o tratamento térmico foi de 62 HRC.