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Em primeiro lugar, é importante esclarecer que o processamento de chapas metálicas é um processo de trabalho a frio para chapas finas (geralmente com espessura inferior a 6 mm). Seu núcleo é processar a chapa no formato desejado por meio de uma série de deformações físicas (em vez de derretimento ou corte), e a espessura da chapa basicamente não muda ou apenas muda ligeiramente durante todo o processo, que também é a principal característica que a distingue de outros processamentos de metal. Comparado com o processamento tradicional de metal, o processamento de chapa metálica tem as vantagens de alta precisão, eficiência rápida, baixo custo e modelagem flexível. Ele pode não apenas realizar a personalização de pequenos lotes, mas também atender às necessidades de produção em massa. Portanto, é amplamente utilizado em muitos campos, como automóveis, casas inteligentes, equipamentos eletrônicos e máquinas industriais.
Os materiais são a base do processamento de chapas metálicas. As diferenças nas propriedades dos diferentes materiais determinam diretamente o desempenho, o uso e o custo do produto acabado. Escolher o material certo é o primeiro passo para garantir a qualidade do processamento. A seguir estão vários materiais comumente usados no processamento de chapas metálicas, que os iniciantes podem escolher de acordo com suas necessidades.
Este é o material de chapa metálica mais básico e comumente usado. É feito de chapa de aço laminada a quente por meio de laminação a frio. Possui características de espessura uniforme, superfície plana, excelente desempenho de processamento (fácil de dobrar, soldar e perfurar) e baixo custo. A desvantagem é que não possui camada antiferrugem e é fácil de oxidar em ambiente úmido. Portanto, após o processamento, geralmente é necessário tratamento de superfície, como pulverização e eletroforese, para melhorar a resistência à corrosão. É usado principalmente para produtos com baixos requisitos de resistência à corrosão superficial e ênfase na economia, como carcaças de caixas de distribuição, peças estruturais de equipamentos internos e ferragens comuns.
Tomando como material base a bobina de aço laminada a frio, após desengorduramento e decapagem, uma camada de zinco é recoberta por galvanoplastia (SECC) ou galvanização por imersão a quente (SGCC). Com o efeito de proteção do "ânodo sacrificial" do zinco, a resistência à corrosão é bastante melhorada, mantendo uma boa processabilidade. Entre eles, o SECC possui superfície brilhante e é adequado para cenas internas; O SGCC possui uma camada galvanizada mais espessa e maior resistência à corrosão, que é adequada para ambientes externos ou com corrosão moderada. É frequentemente usado em gabinetes de chassis, peças estruturais de eletrodomésticos, caixas elétricas e outros produtos.
Como o teor de cromo não é inferior a 10,5%, um filme passivo denso pode ser formado na superfície, que possui excelente resistência à corrosão e alta resistência mecânica. É um material comumente usado para produtos de chapa metálica de médio a alto padrão. As classes comuns são divididas em três categorias: SUS304 tem o melhor desempenho abrangente, boa resistência à corrosão e ao calor, sem magnetismo e é frequentemente usado em utensílios de cozinha, equipamentos médicos e equipamentos da indústria alimentícia; SUS301 possui alta resistência e boa elasticidade, adequado para confecção de peças de molas e conectores; O SUS430 é magnético, com resistência à corrosão ligeiramente inferior ao 304, mas de menor custo, usado principalmente para peças de aparência de eletrodomésticos e para fins decorativos.
Possui baixa densidade (cerca de 2,7g/cm³), peso leve, resistência à corrosão e fácil moldagem, o que é adequado para cenas que exigem alta leveza. Folhas de alumínio puro (como 1060) têm boa ductilidade, adequadas para estampagem profunda e processamento de alongamento e são frequentemente usadas em dissipadores de calor, placas de identificação e peças internas; folhas de liga de alumínio (como 5052 e 6061) têm melhores propriedades mecânicas. 5052 tem forte resistência à corrosão e é adequado para peças de navios e veículos; 6061 pode ser reforçado por tratamento térmico e é frequentemente usado para peças estruturais e peças de suporte de carga.
Além dos materiais comumente usados acima, materiais especiais como folhas de cobre, folhas de titânio e folhas de flandres também são usados no processamento de chapas metálicas. Entre eles, o cobre possui excelente condutividade elétrica e térmica e é utilizado principalmente em componentes elétricos e dissipadores de calor; as folhas de titânio têm excelente resistência à corrosão e são usadas principalmente nas áreas aeroespacial e médica; as folhas de flandres não são tóxicas e têm bom desempenho de vedação, sendo frequentemente usadas em latas para embalagens de alimentos. Tais materiais são difíceis de processar e possuem custos elevados, utilizados principalmente para requisitos especiais de cena.
Em resumo, o princípio fundamental da seleção de materiais é combinar o ambiente de trabalho (corrosão, temperatura), requisitos mecânicos (resistência, elasticidade), requisitos funcionais (condutividade elétrica, condutividade térmica) e orçamento de custos do produto acabado para alcançar um equilíbrio entre desempenho e economia.
O processamento de chapas metálicas não é um processo único, mas um processo completo de "projeto - moldagem - formação - conexão - tratamento de superfície - inspeção - embalagem". Cada etapa possui padrões rígidos, que se interligam e afetam diretamente a precisão e a qualidade do produto acabado. A seguir, analisaremos detalhadamente os pontos centrais de cada etapa em ordem.
Qualquer processamento de chapa começa com o desenho, que é a premissa para garantir que o produto acabado atenda aos requisitos. Normalmente, os engenheiros desenham modelos 3D e desenhos de processamento 2D usando software de design como CAD de acordo com as necessidades do cliente (amostras ou parâmetros). O núcleo é completar o "desdobramento de chapa metálica" - desmontar a estrutura tridimensional do produto acabado em um desenho de desdobramento de chapa plana e marcar parâmetros-chave, como dimensões, ângulos de curvatura, posições de furos e tolerâncias para evitar desvios no processamento subsequente. Para estruturas complexas, o processo de processamento também será simulado por software para evitar problemas como interferências e fissuras antecipadamente e garantir a viabilidade do processamento.
Blanking é o processo de corte de toda a chapa metálica nos pequenos pedaços necessários de acordo com o tamanho do desenho desdobrado, o que equivale ao elo de “corte” do “alfaiate de metal” e é o processo básico de processamento. Atualmente, existem 3 métodos de supressão convencionais, cada um com cenários aplicáveis. O corte a laser é um dos métodos de corte mais comumente usados atualmente. Ele usa feixes de laser de alta energia para derreter metal e o sistema de controle numérico controla com precisão a trajetória de corte. Pode realizar o corte de formas complexas e peças de formatos especiais com cortes suaves e alta precisão (até ± 0,1 mm). Nenhum molde é necessário, o que é adequado para produção de amostras, produção de pequenos lotes ou processamento de peças complexas, e pode processar vários materiais, como aço carbono, aço inoxidável e liga de alumínio. A estampagem de controle numérico (estampagem CNC) realiza operações de estampagem, puncionamento, perolização e outras operações por meio de puncionadeiras de torre e moldes especiais. Possui alta precisão e eficiência rápida, e é adequado para o processamento de peças simples com espessura de chapa ≤3mm (a liga de alumínio pode ter até 4mm), muitas posições de furos e grandes lotes, com óbvias vantagens de custo. O corte da máquina de corte é usado principalmente para cortar folhas retangulares e quadradas simples. É simples de operar e de baixo custo, mas sua precisão e flexibilidade não são tão boas quanto o corte a laser e a estampagem de controle numérico, que é adequada para necessidades de estampagem de grandes lotes e formatos simples.
A conformação é o elo central do processamento de chapas metálicas. Ele forma a forma tridimensional desejada aplicando força externa para fazer com que a folha plana sofra deformação plástica. O processo mais utilizado é a dobra, além de estiramento, laminação, perolização e outros processos subdivididos. A dobra CNC é o processo de conformação mais comumente usado. Ele usa um computador para controlar a pressão e a posição da dobradeira para dobrar com precisão a folha em um ângulo definido (como 90°, 120°) ou arco, com boa consistência e alta eficiência, e pode completar múltiplas dobras complexas. Ao dobrar, é necessário controlar o raio de curvatura (geralmente não inferior à espessura da chapa para evitar rachaduras) e a sequência de dobra (de dentro para fora, de pequeno a grande para evitar interferência no processo) para garantir a precisão da conformação. O alongamento é um processo de formação mais difícil. Ele pressiona a folha plana em uma parte oca aberta (como uma pia, abajur) por meio de uma puncionadeira e um molde especial. Requer que a chapa tenha boa ductilidade, e o formato seja o mais simples e simétrico possível, podendo ser formado por um ou múltiplos trechos. Outros processos de conformação incluem laminação, perolização e flangeamento de furos. Rolar é enrolar a folha em um formato de arco ou cilíndrico, como tubos e guarda-corpos; perolização consiste em pressionar nervuras de reforço na folha para melhorar a rigidez estrutural; o flangeamento de furos é usado para processar roscas ou melhorar a rigidez do furo, e o processo correspondente pode ser selecionado de acordo com as necessidades do produto acabado.
Para produtos acabados de chapa metálica complexos, uma única chapa não pode ser concluída e várias peças formadas precisam ser emendadas. Os métodos de conexão comumente usados são divididos em categorias de soldagem e não soldagem. A soldagem equivale ao elo de “costura” do “alfaiate de metal”, que pode conectar firmemente as peças em um todo. Existem três métodos comumente usados. A soldagem a arco de metal a gás tem alta eficiência e boa resistência e é adequada para a maioria das peças estruturais; a soldagem a arco de argônio tem belas soldas e pequena deformação e é frequentemente usada para peças de aparência, como aço inoxidável e liga de alumínio; a soldagem a laser é precisa e eficiente com uma pequena zona afetada pelo calor e é usada principalmente para componentes de precisão e soldagem de chapas finas. Após a soldagem, a escória de soldagem precisa ser retificada e polida para garantir uma superfície plana e bonita e, ao mesmo tempo, melhorar a firmeza e a resistência à corrosão. A conexão sem soldagem é adequada para cenas que não são adequadas para soldagem ou precisam ser removíveis, incluindo principalmente rebitagem, rebitagem por perfuração e rebitagem TOX. Entre eles, a rebitagem une duas folhas através de rebites e é destacável; a rebitagem perfurante tem posicionamento preciso e alta resistência e não é destacável; A rebitagem TOX não possui arestas e rebarbas, não danifica o revestimento da superfície e é adequada para peças com requisitos de resistência à corrosão.
O tratamento de superfície é a "cereja do bolo" no processamento de chapas metálicas. Seu principal objetivo é melhorar a resistência à corrosão e ao desgaste do produto acabado e, ao mesmo tempo, otimizar a aparência para torná-lo mais alinhado com as necessidades do cenário de uso. Existem 5 métodos de tratamento de superfície comumente usados. Entre eles, o revestimento em pó (revestimento em pó eletrostático) é o mais utilizado. Primeiro, a folha é desengordurada, desenferrujada e fosfatada, depois o revestimento em pó é uniformemente fixado à superfície por meio de adsorção eletrostática e curado por cozimento em alta temperatura. Após o tratamento, a superfície fica lisa, com diversas cores, forte resistência à corrosão e baixo custo, o que é adequado para chassis, gabinetes e outros produtos de aço carbono. A galvanoplastia inclui eletrogalvanização, cromagem, etc. Ela cobre uma camada de revestimento metálico na superfície da chapa por meio de reação eletroquímica, o que pode melhorar a resistência à corrosão e a estética. Entre eles, a eletrogalvanização possui superfície brilhante e a galvanização por imersão a quente possui um revestimento mais espesso e maior resistência à corrosão. A anodização é usada principalmente para ligas de alumínio. Forma uma película de óxido na superfície da liga de alumínio por meio de reação eletrolítica, que pode ser tingida em diversas cores, com efeitos protetores e decorativos, além de alta dureza e resistência ao desgaste. É frequentemente usado para peças de aparência de eletrodomésticos, dissipadores de calor e outros produtos. Além disso, existem dois métodos de tratamento de superfície: eletroforese e passivação. A eletroforese é adequada para peças estruturais complexas com revestimento uniforme e forte adesão; a passivação é usada principalmente para aço inoxidável e chapas galvanizadas, o que pode melhorar ainda mais a resistência à corrosão superficial e simplificar o processo de tratamento subsequente.
A inspeção é o elo de "ponto de verificação" do processamento de chapas metálicas. Sua finalidade é verificar os desvios e defeitos surgidos durante o processo de processamento para garantir que o produto acabado atenda aos padrões de projeto. O conteúdo da inspeção inclui principalmente inspeção dimensional, inspeção de aparência e inspeção de desempenho. A inspeção dimensional utiliza ferramentas como paquímetros, fitas métricas e projetores para verificar os principais parâmetros do produto acabado, como comprimento, largura, ângulo de curvatura e posição do furo, para garantir que a tolerância esteja dentro da faixa permitida; a inspeção da aparência verifica principalmente se há arranhões, amassados, escória de soldagem, descascamento do revestimento e outros problemas na superfície para garantir que a aparência esteja limpa e bonita; a inspeção de desempenho testa a resistência à corrosão e a firmeza do produto acabado, como teste de névoa salina e teste de tração, para evitar falhas do produto acabado durante o uso.
A embalagem é a última etapa do processamento de chapas metálicas. Seu objetivo principal é proteger o produto acabado contra arranhões, colisões e ferrugem durante o transporte e armazenamento. Normalmente, de acordo com o tamanho, forma e material do produto acabado, são selecionados materiais de embalagem apropriados, como algodão pérola, filme plástico bolha, caixas, paletes de madeira, etc. Se necessário, materiais tampão serão colocados na embalagem para evitar colisões durante o transporte. Após a embalagem, o nome do produto, especificação, quantidade e outras informações serão marcados para facilitar o posterior armazenamento e entrega, garantindo que o produto acabado seja entregue ao cliente em boas condições.
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