Quinagem

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Tabela de conteúdo

Introdução

A quinagem é um dos Processos de alteração de forma que consiste na deformação plástica de chapa permitindo o fabrico de superfícies planificáveis de geometria cilíndrica, cónica ou prismática.

Quinagem
Quinagem

A quinagem é um processo tecnológico que utiliza no fabrico um cunho e uma matriz montados em máquinas ferramentas designadas de quinadoras. Os cunhos e as matrizes são simples de fabricar, e geralmente adaptáveis a uma larga variedade de formas e dimensões. O campo de aplicação específico da quinagem de chapa é a produção de pequenas séries de fabrico.

Caracteristicas do Processo

  • Permite o fabrico de peças de chapa (ou barra de pequena espessura) com superfícies planificáveis.
  • Campo de aplicação diversificado.
  • Baixa taxa de produção.
  • As quinadoras possuem, geralmente, tabelas de quinagem que permitem calcular a força de quinagem por metro de chapa a quinar, a aba mínima, o raio mínimo de quinagem, a abertura da matriz, entre outros.

Quinagem

Classificação de Processos de Quinagem:

  • Quinagem no ar

Neste caso, o valor do ângulo de quinagem é determinado pela penetração do punção na matriz (Profundidade de quinagem). As forças envolvidas são baixas, mas a precisão dimensional é limitada, devido à recuperação elástica que o material sofre após deformação plástica alterando a geometria final da peça.

  • Quinagem a fundo

Na quinagem a fundo, muitas vezes designada de quinagem com "quebra do nervo", a chapa é esmagada entre o cunho e a matiz de modo a reduzir ou até mesmo eliminar a recuperação elástica do material após serem retiradas as solicitações aplicadas. Geralmente, utilizada para chapas finas (espessura inferior a 3 mm), a força utilizada é 3 a 5 vezes maior do que a utilizada no processo de quinagem no ar.

  • Quinagem em V

Na quinagem em V, a chapa é deformada até encostar às ferramentas, sendo a folga entre cunho e matriz igual à espessura da chapa. A operação é mais precisa que a quinagem no ar e é geralmente utilizada para quinar chapas com ângulos de 90º ou ligeiramente inferiores, com espessuras que podem variar entre os 0.5 e os 25 mm.

  • Quinagem em U

Na quinagem em U, existem 2 eixos de dobragem paralelos. Normalmente utiliza-se um encostador que promove o contacto com a chapa na zona do fundo do cunho, evitando defeitos de forma na peça. A força de quinagem tem um acréscimo de cerca de 30 a 40%.

  • Quinagem em Rotativa

Na quinagem rotativa recorre-se a uma matriz rotativa para enformar a chapa. Não é necessário utilizar encostador e as forças requeridas são baixas. O efeito de mola pode ser compensado diminuindo o ângulo de dobragem.

  • Quinagem em Flange com cunho de arraste

Uma das abas é fixada por um encostador, enquanto que a outra é dobrada a 90º pela acção do cunho. Com a variação do curso, é possível alterar com facilidade a dimensão da aba enformada e o ângulo de dobragem.

  • Variantes especiais

Poderemos ter ainda variates do processo que permitem efectuar duas quinagens em simultâneo, ou efectuar dobras sucessivas em grandes comprimentos de chapa.


Processos de Quinagem
Processos de Quinagem
Processos de Quinagem, incluindo quinagem composta.
Processos de Quinagem, incluindo quinagem composta.
Exemplos de quinagens em U
Exemplos de quinagens em U
Exemplo de quinagem com punção dividido para execução de caixas
Exemplo de quinagem com punção dividido para execução de caixas
Quinagem sucessiva de um padrão
Quinagem sucessiva de um padrão


Vantagens e Desvantagens

A quinagem pode efectuar-se fundamentalmente de dois modos: quinagem no ar ou livre, e quinagem a fundo ou forçada. Sendo estes os principais tipos de quinagem existem como em todos os processos vantagens e desvantagens mediante as aplicações.

Vantagens da quinagem no ar relativamente à quinagem a fundo

  • A quinagem pode ser efectuada em máquinas-ferramenta de menor capacidade, pois a força e energia necessárias são menores.
  • O desgaste e o perigo de inutilização das ferramentas é menor.
  • O mesmo conjunto cunho/matriz pode ser utilizado para efectuar dobragens de diferentes ângulos, reduzindo-se os custos de preparação e montagem das ferramentas.

Desvantagens da quinagem no ar

  • Uma das principais dificuldades da quinagem ao ar reside no controlo do fenómeno de recuperação elástica ou efeito de mola.

Vantagens da quinagem a fundo relativamente à quinagem no ar

  • Peças mais precisas, podendo ser enformadas com raios de quinagem inferiores à espessura da chapa.
  • Redução ou mesmo eliminação do fenómeno de recuperação elástica.

Desvantagens da quinagem a fundo

  • Principais inconvenientes são a redução local de espessura e a necessidade de forças elevadas.
  • Deve ser utilizada, apenas, quando a precisão requerida for elevada ou para a obtenção de cantos muito vivos (pequenos raios de quinagem).

Problemas e Possíveis soluções

Defeitos de Quinagem

  • Esbeiçamento (deformação lateral) e efeito de sela
    • O esbeiçamento deve-se à deformação segundo a largura da chapa, das fibras exteriores que sofrem contracções e das interiores que sofrem distenções.
    • O efeito de sela é provocado pela variação da extensão radial ao longo das superfícies exterior e interior.
    • A zona dos bordos está sujeita a um estado de tensão plano, em oposição ao que se verifica na zona central da chapa, onde o estado de deformação pode ser considerado plano.
  • Aparecimento de fissuras junto das dobras.
  • Recuperação elástica ou efeito de mola.

Como evitar defeitos de quinagem

  • Exemplos de preparação da planificação para evitar defeitos nas zonas de dobragem ou vinco:
  • Evitar Recuperação elástica ou efeito de mola
    • Correcção ou compensação dos ângulos das ferramentas durante o seu projecto, para quinagem no ar.
    • Correcção do valor de profundidade de quinagem com o valor correspondente ao da recuperação elástica, para operações de quinagem no ar.
    • Dobragem com forças de tracção, como o momento necessário à deformação é reduzido, também a recuperação elástica será menor.
    • Substituição da quinagem no ar pela quinagem a fundo.
    • Realização das operações a temperaturas elevadas, já que a recuperação elástica vem reduzida com a diminuição da tensão limite de elasticidade.
Possiveis Soluções

Cálculo de peças quinadas

Cálculo da dimensão da estampa plana

Método 1 - peça com medidas exteriores

Neste caso, são fornecidos os atravancamentos da peça (exteriores). Para se determinar as dimensões da estampa plana é necessário conhecer o comprimento da fibra neutra, l. Segundo a norma DIN 6935, o comprimento da estampa plana será dado por: l=a+b+∆l

Cálculo dimensão chapa plana
Cálculo dimensão chapa plana




a, b - comprimentos das abas


∆l – factor de compensação (pode ser positivo ou negativo)


β - ângulo de abertura das abas


h - espessura da chapa


ri - raio interior de dobragem


k - factor de correcção para a linha/fibra neutra




0º a 90º
0º a 90º



Abertura das abas entre 0º e 90º

90º a 165º
90º a 165º


Abertura das abas entre 90º e 165º

165º a 180º
165º a 180º


Abertura das abas entre 165º e 180º (∆l pequeno e desprezável)


Calcular K
Calcular K







K=1 - linha neutra coincide com a linha média




Método 2 - peça com medidas explícitas dos segmentos rectos

Neste caso, as dimensões dos segmentos rectos da peça são fornecidos directamente, o que significa que o factor ∆l será sempre um factor positivo. Desta forma, o cálculo da dimensão da estampla plana toma uma forma simplificada, e válida para qualquer ângulo de quinagem.


Cálculo da estampa plana para dimensões explícitas dos segmentos rectos


De notar que o cálculo do factor k é feito de forma idêntica ao método anterior.









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