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Atrito no processo de estampagem

o processo de estampagem é muito importante, a folha está sempre em contato com a matriz. Este contato não é estático, mas dinâmico. Como a chapa de metal flui sobre a superfície da matriz, há movimento relativo entre a chapa e a matriz. Mesmo que as superfícies da folha e do molde pareçam lisas sem auxílio visual, sob o microscópio, suas superfícies mostram formas complexas.

As superfícies das chapas e ferramentas têm distribuições de rugosidade que consistem em uma série de picos e vales de alturas, profundidades e espaçamentos variados, conforme mostrado nas Figuras 1 e 2. A distribuição de rugosidade da chapa metálica varia dependendo do tipo, grau e revestimento do material, enquanto a distribuição da rugosidade das ferramentas varia de acordo com o tipo de material e como são processadas.

Devido a essas irregularidades das superfícies da folha e da ferramenta, há resistência ao movimento relativo. Em termos simples, essa resistência ao movimento relativo é chamada de “atrito”, razão pela qual os lubrificantes são aplicados às placas de metal para reduzir sua resistência e, portanto, o atrito. A relação entre a força de atrito e a força de contato de dois objetos em movimento é representada pelo coeficiente de atrito “μ”, cujo valor depende do próprio sistema tribológico e do processo de conformação, como a temperatura da chapa, a estampagem velocidade, a pressão de contato e a tensão da folha.

Lubrificação em Processos de Estampagem

Sabemos de onde vem o atrito e por que precisamos lubrificar a chapa antes de estampar. Vamos agora nos concentrar em como a quantidade de lubrificação afeta a qualidade dos painéis durante o processo de conformação. Você pode entender melhor o efeito da lubrificação através das fotos abaixo.

As folhas mostradas nas Figuras 3, 4 e 5 foram simuladas usando a mesma configuração de simulação exata, e a qualidade da peça era diferente porque a quantidade de lubrificante havia mudado. A folha mostrada na Figura 3 tem enrugamento severo nos cantos devido à alta lubricidade aplicada à folha antes do estiramento.

Quanto maior a quantidade de lubrificação, menor a resistência ao movimento, ou seja, o material então se move livremente sobre a superfície da ferramenta de forma descontrolada, criando rugas. Por outro lado, quando a quantidade de lubrificação aplicada à chapa é muito baixa, a resistência ao movimento é muito alta. Essa alta resistência força a chapa a esticar além da quantidade desejada, produzindo um afinamento substancial e, em alguns casos, rachaduras extensas, conforme mostrado na Figura 4.

Portanto, torna-se fundamental usar a quantidade adequada de lubrificação ao puxar os painéis, assim como encontrar a quantidade ideal de lubrificação necessária. A Figura 5 mostra uma folha sem rugas e rachaduras quando o lubrificante é aplicado corretamente.

Assim como qualquer outro processo de fabricação, a aplicação de lubrificante na chapa cria algumas inconsistências como ruídos. Isso significa que, se o usuário decidir usar 1g/m2 de lubrificante na chapa, produzindo assim um painel sem defeitos, qual é a probabilidade de o robô pulverizar a quantidade exata de lubrificante no painel a cada vez? Por exemplo, se a precisão do equipamento for 85%, o desvio do lubrificante será de 0,85 – 1,15g/㎡, se o painel for muito sensível ao atrito, pode haver alguns problemas. Portanto, é fundamental encontrar uma faixa segura de quantidades de lubrificação e garantir que o equipamento esteja pulverizando lubrificante dentro da faixa especificada.

Ao considerar um sistema de tribologia de estampagem AHSS, há três pontos principais a serem considerados, a saber: 1. O efeito do atrito e tribologia no retorno elástico; 2. A estampagem AHSS produz temperaturas mais altas, o que novamente afeta o comportamento do atrito; 3. O uso de diferentes materiais de ferramenta na estampagem AHSS tem novos efeitos na informação e simulação do comportamento de atrito. Esses três fenômenos devem ser considerados em simulações de estampagem, que só podem ser alcançadas usando modelos avançados de fricção de estampagem.

Claro, o AHSS tem mais elasticidade ao estampar peças delicadas. Springback pode ser fortemente influenciado pelo comportamento de atrito definido na chapa formando simulação. É por isso que você deve melhorar o comportamento do atrito em simulações de punção. Isso, por sua vez, produz melhores previsões de rebote. O atrito determina a quantidade de restrição na peça e, com base nisso, o comportamento do retorno elástico é afetado. Além disso, é importante considerar que durante a estampagem AHSS, muitas vezes são observadas pressões de contato mais altas entre a ferramenta e a chapa, razão pela qual o atrito se torna tão importante, e o atrito causa um aumento na temperatura do material, o que para o aço-carbono, isso ordem de grandeza não ocorre. Portanto, uma descrição adequada da variação de temperatura e seu efeito no comportamento de atrito é fundamental para simular a estampagem de AHSS.

Além disso, os materiais de estampagem AHSS requerem o uso de aços ferramenta que normalmente não são usados em aços de média resistência. Agora temos que considerar os efeitos tribológicos de ferramentas mais duras feitas de um certo teor de carbono e cromo, em vez de ferramentas feitas de ferro fundido. Este material do molde também tem um efeito nas propriedades tribológicas. É por isso que o usuário deve levar isso em consideração, bem como a seleção do lubrificante durante a configuração da simulação. Um bom modelo de atrito deve levar em conta todas essas inter-relações ao gerar o modelo de atrito.

Se você tem um modelo de fricção avançado em sua simulação de conformação, então você precisa introduzir um sistema de tribologia realista em sua simulação de conformação de chapas metálicas. Você obterá previsões mais precisas de rachaduras, rugas, afinamento e retorno de mola, todas vinculadas ao modelo de fricção que está usando.

No processo de estampagem profunda, devido ao movimento relativo entre a peça e a superfície do molde, a adesão ocorrerá sob a ação de uma determinada pressão. Quando o aço inoxidável é estampado em profundidade, esse fenômeno é mais grave, resultando em arranhões na superfície do produto e na aparência da superfície do molde. “Nódulos de colagem”, para proteger a qualidade superficial dos produtos, controlar o atrito, o desgaste e remover arranhões, o meio mais eficaz é a lubrificação. O primeiro ponto de seleção do lubrificante é que o filme lubrificante não se rompa e lubrifique durante todo o processo de estampagem profunda da chapa metálica.

“Antiviscosidade e redução de atrito” é o ponto de partida básico para a seleção de lubrificantes. Sob a premissa de que outras condições atendem ao processo de estampagem profunda, a qualidade da lubrificação afetará diretamente a força de estampagem, a vida útil da matriz e a qualidade do produto, etc., e até se tornará a chave para o sucesso ou fracasso do processo de estampagem profunda. De acordo com as informações, dentre vários processos, o processo de estampagem é o que mais consome lubrificante. Durante o processo de estampagem profunda, devido à deformação relativamente grande do material, é necessário que o lubrificante tenha excelente desempenho.

Vamos dar uma olhada nos diferentes lubrificantes:

Aqui estão as características de vários lubrificantes de estampagem comuns:

Durante o processo de lubrificação, ocorrerão diferentes vaporizações à medida que a temperatura aumenta, retirando muito calor, reduzindo assim a temperatura do molde; à medida que a vaporização continua a gerar, o lubrificante continuará a se acumular até o ponto de alta temperatura, formando um filme mais resistente. A película lubrificante protege o molde de forma mais eficaz, prolongando assim a vida útil do molde. Também melhorará a qualidade da superfície da peça de trabalho sem arranhões, conforme mostrado na figura abaixo.

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