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Como um importante processo de fabricação,A fabricação de chapas metálicas é amplamente utilizada na indústria aeroespacial, indústrias automotivas, de construção e de fabricação de eletrodomésticos. No processo de fabricação de chapas metálicas, dominar as principais considerações de projeto e engenharia é fundamental para melhorar a qualidade do produto, reduzir os custos de fabricação e garantir a eficiência da produção. Este artigo se concentrará emPrincipais considerações de projeto e engenharia na fabricação de chapas metálicas.

O que é fabricação de chapas metálicas?

A fabricação de chapas metálicas é um processo de processamento e conformação de metais. Utiliza principalmente materiais de chapa metálica com espessura inferior a 6 mm para produzir peças, componentes ou peças estruturais através deuma série de processos de fabricação a frio (como corte, dobra, estampagem, soldagem, tratamento de superfície, etc.). Os produtos feitos de chapa metálica são amplamente utilizados em automóveis, aeroespacial, equipamentos eletrônicos, construção, equipamentos médicos, comunicações, aparelhos eletrônicos e outros campos, como carcaças de carros, gabinetes de computador, peças metálicas de telefones celulares, etc.

Como funciona o processo de fabricação de chapas metálicas?

Etapa 1: Projetar e prototipar usando software CAD

Use o software de design auxiliado por computador (CAD) para realizar o projeto detalhado de peças de chapa metálica com base nas necessidades do cliente e nos requisitos do projeto. O tamanho, forma, material, espessura e requisitos subsequentes de processamento e montagem das peças de chapa metálica precisam ser considerados durante o processo de projeto.
Verifique e modifique o projeto por meio deTecnologia de prototipagem rápida(como impressão 3D) ou modelos feitos à mão para garantir que o design atenda às necessidades reais.

Etapa 2: selecione os materiais com base nos requisitos do projeto

Selecione o material apropriado de uma variedade de materiais de chapa metálicacom base nos requisitos do projeto. Os materiais de chapa metálica comuns incluem chapas laminadas a frio, chapas de aço galvanizado, aço inoxidável, alumínio, etc. Ao selecionar materiais, fatores como resistência do material, resistência à corrosão, desempenho de processamento e custo precisam ser considerados. Depois de determinar os materiais, prosseguir com o suprimento de material. Certifique-se de que os materiais adquiridos atendam aos requisitos de projeto e tenham os documentos de certificação de qualidade correspondentes.

Etapa 3: corte, dobre e molde o metal em forma

Use equipamentos comocortadores a laser, tesouras ou punções para fazer cortes precisos de materiais. A precisão de corte e a qualidade da aresta precisam ser garantidas durante o processo de corte. Em seguida, equipamentos como dobradeira, laminadora de chapas ou molde são usados para dobrar e moldar o material cortado. Durante o processo de moldagem, o ângulo de curvatura, o raio de curvatura e a precisão da conformação precisam ser controlados.

Etapa 4: Soldar e montar peças

Use equipamentos de soldagem (como soldagem TIG, soldagem MIG, soldagem por resistência, etc.) para soldar peças de chapa metálica. Durante o período deprocesso de soldagem, a qualidade da costura de soldagem, a resistência da soldagem e o controle da deformação da soldagem precisam ser garantidos. Monte as peças soldadas para formar uma peça completa de chapa metálica. Durante o processo de montagem, é necessário garantir a precisão do ajuste e a qualidade da montagem entre as peças.

Etapa 5: Operações de acabamento, como pintura, revestimento em pó e polimento

Tratamento de superfície de peças de chapa metálica, como jateamento, remoção de ferrugem, decapagem, etc.,para melhorar a qualidade e a aderência da superfície. As peças de chapa metálica são pintadas ou revestidas a pó de acordo com os requisitos do cliente. A pintura e o revestimento em pó podem proteger as peças de chapa metálica contra corrosão e desgaste, melhorando a estética. Polir e lixar peças de chapa metálica para melhorar o acabamento superficial e o brilho.

Quais são as principais considerações de material na fabricação de chapas metálicas?

1. Seleção de materiais

Na fabricação de chapas metálicas, a escolha dos materiais é crucial, porque diferentes materiais metálicos têm diferentes propriedades físicas e químicas, o que afeta diretamente a seleção da tecnologia de processamento e o desempenho do produto final. Aqui estão alguns materiais comumente usados e suas características:

• Placa de alumínio:O alumínio é um metal leve branco-prateado com boa condutividade térmica, condutividade elétrica e ductilidade, baixa densidade, peso leve e boa resistência à corrosão. Portanto, as chapas de alumínio são frequentemente usadas em aplicações que exigem redução de peso e resistência à corrosão, como aeroespacial, automotivo, marítimo e outros campos.
• Chapa galvanizada:A chapa galvanizada é uma chapa que é revestida com uma camada de zinco na superfície da chapa de aço para melhorar sua resistência à corrosão e vida útil. A chapa galvanizada é dividida em chapa galvanizada a quente e chapa eletrogalvanizada, entre as quais a chapa galvanizada a quente tem boa resistência à corrosão e alta resistência, e é adequada para uso em ambientes agressivos; A chapa eletrogalvanizada tem bom brilho superficial e bom desempenho de processamento, e é adequada para ocasiões com altos requisitos de qualidade de superfície.
• Aço inoxidável:O aço inoxidável é uma liga de aço especial que possui excelente resistência à corrosão e altas temperaturas. Devido à sua alta dureza e boa tenacidade, é amplamente utilizado na indústria. É caracterizada por sua robustez, custo-benefício e relativa facilidade de processamento e soldagem. Devido à ampla gama de aplicações na indústria, o aço inoxidável também é conhecido como o "rei dos metais". O aço inoxidável é frequentemente usado em itens que exigem resistência à corrosão e limpeza, como equipamentos de manipulação de alimentos e dispositivos médicos.
• Aço carbono:Este é um tipo de aço composto principalmente de carbono. De acordo com a diferença no teor de carbono, pode ser classificado em aço de baixo carbono, aço de médio carbono e aço de alto carbono. O aço de baixo carbono pode ser dividido em dois tipos: aço carbono comum e aço de baixa liga. O aço carbono tem sido amplamente utilizado em muitos campos, como máquinas e construção, devido às suas vantagens de alta resistência e baixo custo.

2. Gráfico de espessura e calibre

Os desenhos de especificações de chapa metálica podem ser usados para determinar a espessura da chapa, o que tem um impacto significativo nas técnicas de processamento e no desempenho do produto final. Para empresas fabricantes de automóveis, a fim de garantir a qualidade e a vida útil das peças, elas geralmente usam materiais diferentes para fazer peças de chapa metálica para obter efeitos de design. Geralmente, quanto mais espessa a folha, mais forte e rígida ela é, mas isso também significa que a dificuldade e o custo de processamento aumentarão. Além disso, para algumas peças específicas, a espessura da chapa e a precisão dimensional são mutuamente restritivas. Portanto, ao decidir a espessura da placa, os requisitos funcionais do produto e o processo de fabricação devem ser considerados de forma abrangente. Além disso, os desenhos de especificação também podem mostrar detalhes como o tamanho e a forma específicos da placa, o que é muito útil na formulação de planos de processamento e produção.

3. Acabamentos e revestimentos de superfície

A fim de aumentar a durabilidade do painel e melhorar sua qualidade de aparência,O tratamento de superfície e o revestimento são particularmente críticos. Para garantir que o produto tenha um bom desempenho, medidas técnicas apropriadas devem ser adotadas durante o processo de projeto e fabricação para controlar as propriedades da superfície e evitar danos à superfície. Abaixo estão listados vários tratamentos de superfície comuns e tecnologias de revestimento:
(1) Galvanização:A galvanização é um método anticorrosivo comumente usado para melhorar a resistência à corrosão da chapa de aço, revestindo-a com uma camada de zinco na superfície. A camada galvanizada pode proteger a chapa de aço contra oxidação, corrosão, etc., e prolongar a vida útil.
(2) pulverização:A pulverização é um processo de revestimento que adere a tinta em pó à superfície de trabalho por meio da descarga corona. Após a pulverização, pode-se formar um revestimento uniforme, plano e liso, o que melhora a durabilidade e a qualidade da aparência da placa. Ao mesmo tempo, a pulverização também pode escolher diferentes cores e texturas de acordo com as necessidades para atender a diferentes requisitos de decoração.
(3) Oxidação:A oxidação é um método de tratamento de superfície que forma uma película protetora na superfície de um metal. Através do tratamento de oxidação, um filme de óxido denso pode ser formado na superfície do metal, o que melhora sua resistência à corrosão e ao desgaste.
(4) Outros métodos de tratamento:Além de galvanização, pulverização e oxidação, métodos de tratamento de superfície, como galvanoplastia, eletroforese e moldagem por imersão, também podem ser usados para melhorar a durabilidade e a qualidade da aparência da placa. Esses métodos podem ser selecionados e aplicados de acordo com necessidades específicas.

Quais são as considerações essenciais de projeto para peças de chapa metálica?

1. Raio de curvatura e chapa metálica de dobra

• Raio de curvatura:O tamanho do raio de curvatura tem um impacto importante na qualidade da conformação e na resistência das peças de chapa metálica. Um raio de curvatura muito pequeno pode fazer com que o material rache durante o processo de dobra, enquanto um raio de curvatura muito grande pode aumentar o tamanho e o peso da peça. Durante o processo de projeto, o raio de curvatura apropriado deve ser selecionado com base no tipo de material, espessura e resistência necessária.
• Dobra de chapa metálica:A dobra é um processo comum no processamento de chapas metálicas, através do qual várias formas e estruturas necessárias podem ser formadas. Ao projetar chapas dobradas, fatores como direção de dobra, ângulo e precisão dimensional após a dobra precisam ser considerados.

2. Tolerância de curvatura e fator K

• Tolerância de flexão:A tolerância de flexão refere-se ao comprimento extrareservado para compensar a deformação do material durante a flexão. Ao calcular a tolerância de dobra, você pode garantir que a precisão dimensional da peça após a dobra atenda aos requisitos do projeto.
• Fator K:O fator K é uma constante empírica usada para descrever a posição da linha neutra de um material durante a flexão. O tamanho do fator K depende de fatores como tipo de material, espessura e método de dobra. Ao entender os fatores de influência e métodos de cálculo do fator K, odeformação por flexão de peças de chapa metálicapode ser melhor controlado e a qualidade da formação melhorada.

3. Tolerância e Ajuste

• Tolerância:A tolerância refere-se à faixa de variação permitida nas dimensões de uma peça. Ao projetar peças de chapa metálica, uma faixa de tolerância razoável deve ser definida com base nos requisitos de uso e montagem da peça. Uma tolerância muito grande pode levar a um ajuste inadequado entre as peças, afetando a precisão e o desempenho da montagem; Uma tolerância muito pequena pode aumentar a dificuldade e o custo do processamento.
• Encaixar: ajuste refere-se à posição relativa e conexão entre as peças. Durante o processo de design, os requisitos de ajuste e precisão entre as peças precisam ser considerados para garantir que as peças montadas possam funcionar corretamente.

4. Colocação de furos e ranhuras

• Colocação do furo:A posição dos furos tem um impacto importante na resistência estrutural e na precisão de montagem das peças de chapa metálica. Durante o processo de projeto, evite projetar furos próximos à área de dobra para evitar que os furos se deformem ou quebrem durante o processo de dobra. Ao mesmo tempo, a distância e o arranjo entre os furos também precisam ser considerados para garantir a resistência estrutural e a precisão de montagem das peças.
• Posicionamento do slot: O design do slot também precisa considerar o impacto de sua localização na peça. Semelhante aos furos, evite projetar ranhuras perto da área de dobra para evitar que a ranhura se deforme ou seja danificada durante o processo de dobra.

Como garantir a integridade estrutural e a funcionalidade no projeto de chapas metálicas?

1. Recursos de reforço

(1) Projeto de reforço:Aumentar a espessura e a altura da placa, bem como a área de corte transversal, é o método básico para melhorar a rigidez das peças de chapa metálica. O uso de materiais de alta resistência, alta tenacidade e baixo módulo, como aço de baixa liga de alta resistência, liga de alumínio, liga de magnésio, etc., pode melhorar significativamente a resistência e a estabilidade dos componentes. Adicionar reforços ou cantoneiras às extremidades de conexão das peças de chapa metálica pode aumentar ainda mais a força de suporte.
(2) Medidas de aumento da rigidez:Através da conformação a quente, conformação a frio, forjamento, têmpera e outros processos, o grão do material é mais fino, de modo a melhorar a resistência e tenacidade. Garantir a uniformidade do material durante o processo de processamento e evitar alongamento excessivo eflexão para reduzir deformações e defeitos.

2. Minimizando a concentração de tensão

(1)Reduza a concentração de tensão:A concentração de tensões é a principal causa de fragilidade local, deformação e deslocamento de peças de chapa metálica. Durante o projeto, cantos afiados e mudanças excessivas de forma devem ser evitados para reduzir a possibilidade de concentração de tensão. Otimize os raios dos cantos internos e externos para tornar os cantos mais suaves, ajudando a dispersar o estresse e reduzir a concentração.
(2)Método de análise de elementos finitos:Usando o método de análise de elementos finitos para simular e analisar peças de chapa metálica, podemos prever possíveis fraturas locais, rugas superficiais, afinamento local e outras deficiências de produção, orientando assim a otimização do projeto. Ao otimizar o modelo, a rigidez, resistência e modalidade das peças de chapa metálica podem ser melhoradas ainda mais e o impacto da concentração de tensão pode ser reduzido.

3. Tratamentos de borda e canto

(1)Tratamentos de borda: Ao trabalhar com chapas metálicas, manter os cantos o mais fechados possível é uma etapa crítica. Isso ajuda a reduzir a quantidade de trabalho de soldagem e enchimento necessário, melhorando a eficiência da produção e a qualidade do produto. O fechamento de canto também pode reduzir a concentração de tensão e melhorar a resistência e a estabilidade das peças de chapa metálica.

(2)Tratamentos de canto: Habilitar a função de processamento de canto no software de design pode tornar os cantos mais materiais e a forma mais próxima de 90 graus, aumentando assim a resistência e a estabilidade dos cantos. Escolha com flexibilidade se deseja ativar a função de processamento de canto de acordo com os materiais usados, máquinas de fabricação e requisitos do processo.

4. Usando flanges e guias

(1)Aumente a estrutura de suporte:A introdução de flanges e saliências no projeto pode aumentar a estrutura de suporte das peças de chapa metálica e melhorar a resistência e estabilidade geral. Flanges e abas também podem ser usados como componentes de conexão e fixação, melhorando a precisão do posicionamento dos componentes durante a montagem.
(2)Otimize a eficiência da montagem:Flanges e abas devem ser projetados com facilidade e eficiência em mente. O layout adequado do flange e da guia pode simplificar o processo de montagem e reduzir o tempo e o custo da montagem.

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Perguntas frequentes

1. Quais tipos de materiais são melhores para a fabricação de chapas metálicas?

ComumenteMateriais usados para fabricação de chapas metálicasincluem chapas de aço laminadas a frio, chapas de aço laminadas a frio eletrogalvanizadas, chapas de aço galvanizado a quente, chapas revestidas de alumínio-zinco, chapas de aço inoxidável, chapas de alumínio à prova de ferrugem, chapas de liga de alumínio, cobre e latão, etc. Ao selecionar materiais, considerações abrangentes precisam ser feitas com base em fatores como requisitos funcionais do produto, ambiente de uso e orçamento de custos.

2. Como escolho o raio de curvatura certo para o meu projeto?

Escolhendo o certoRaio de dobra para um projeto de chapa metálicarequer vários fatores a serem considerados, incluindo a espessura do material, a pressão da prensa dobradeira e a largura da ranhura da matriz sob a matriz de dobra. Em geral, quando a espessura da chapa é inferior a 6 mm, o raio interno da dobra da chapa pode ser determinado diretamente pela espessura da chapa. Quando a espessura da placa é maior que 6 mm e menor que 12 mm, o raio de curvatura da placa é geralmente 1,25-1,5 vezes a espessura da placa. Quando a espessura da placa é maior que 12 mm, o raio de curvatura na placa é geralmente 2-3 vezes a espessura da placa. A largura da ranhura da matriz sob a matriz de dobra tem uma certa relação com o tamanho do raio de curvatura. Quanto menor a largura da ranhura, menor o raio de curvatura; Quanto maior a largura da ranhura, maior o raio de curvatura.

3. Quais são os erros comuns a serem evitados no projeto de chapas metálicas?

EmProjeto de chapa metálica, os principais erros comuns que devem ser evitados são: (1) Evite colocar furos, abas e outros recursos muito próximos da linha de dobra para evitar deformações ou danos durante o processo de dobra. Recomenda-se seguir a regra 4T, que é manter todos os recursos pelo menos quatro vezes a espessura do material longe da linha de dobra. (2) Ao projetar, a resistência do material e sua facilidade de flexão precisam ser consideradas. Por exemplo, materiais mais fortes podem exigir um raio de curvatura maior ou um processo de dobra mais complexo.(3) Certifique-se de que os requisitos de soldagem sejam práticos e evite situações difíceis de operar, como soldagem em uma caixa fechada. Recomenda-se projetar de forma que toda a soldagem seja feita na parte externa da peça. (4) O aço usado em ambientes corrosivos precisa considerar a proteção anticorrosiva, como a escolha de metal galvanizado galvanizado ou ligado com um revestimento protetor de zinco.

4. Como posso reduzir custos na fabricação de chapas metálicas?

Através da seleção razoável de materiais, otimização do processo de produção, melhoria da eficiência da produção, arranjo razoável de planos de produção e controle dos custos de manutenção do equipamento, etc.,Os custos de fabricação de chapas metálicas podem ser efetivamente reduzidos.

Resumo

Principais considerações de projeto e engenharia na fabricação de chapas metálicasCubra tudo, desde a seleção de materiais até a usinagem, desde o projeto de resistência até o detalhamento. Somente levando em consideração esses fatores é possível obter a fabricação eficiente, econômica e confiável de peças de chapa metálica. Os projetistas e engenheiros de chapas metálicas devem continuar a aprender e dominar novas tecnologias e processos para responder às mudanças nas necessidades do mercado e nos requisitos dos clientes.

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Equipe Longsheng

Este artigo foi escrito por vários colaboradores de Longsheng. Longsheng é um recurso líder no setor manufatureiro, comUsinagem CNC,Fabricação de chapas metálicas,Impressão 3D,moldagem por injeção,Estampagem de metale muito mais.