Por que a chapa de aço galvanizado pode rachar em uma dobra acentuada
Linhas finas na face externa de um suporte recém-formado podem indicar duas situações distintas: o revestimento de zinco trincou ou o aço subjacente fraturou. A chapa de aço galvanizado trinca em uma dobra fechada quando a deformação imposta pela dobra excede a capacidade de conformação do revestimento, do substrato ou de ambos. Um pequeno raio interno, uma classe de aço inadequada, uma direção de laminação desfavorável, bordas danificadas e as condições das ferramentas podem contribuir para isso.
A primeira decisão, portanto, não é simplesmente se o raio de dobra deve ser aumentado. É preciso determinar se o defeito afeta a proteção contra corrosão, a capacidade de suportar carga ou ambas. Danos no revestimento podem exigir uma avaliação da proteção contra corrosão; uma trinca que se estenda até o aço exige uma decisão com base nos requisitos de engenharia do componente antes de prosseguir com a produção.
A superfície externa de uma dobra sofre estiramento, enquanto a superfície interna é comprimida. O zinco pode apresentar fissuras superficiais finas antes que o aço subjacente falhe; portanto, uma linha visível, por si só, não comprova uma fratura do substrato. Por outro lado, uma trinca parcialmente encoberta pelo revestimento não deve ser descartada como um defeito meramente estético.
Limpe a área sem remover agressivamente as evidências por meio de lixamento. Registre a localização do defeito, a orientação da dobra e se ele começa em uma borda cortada ou aparece ao longo da dobra. Uma seção transversal metalográfica é particularmente útil quando a distinção entre dano ao zinco e fratura do aço determina a aceitação. Qualquer remoção do revestimento para investigação deve seguir um procedimento controlado que não introduza danos capazes de levar a conclusões equivocadas.
A relação geométrica importante é entre o raio interno da dobra e a espessura da chapa, geralmente expressa comoR/t. Manter o mesmo raio e aumentar a espessura torna a dobra mais severa. Assim, uma peça que foi conformada com sucesso em material mais fino pode trincar após uma alteração da espessura, mesmo que o raio indicado no desenho permaneça inalterado.
Um modelo simplificado de dobra estima a deformação de engenharia na fibra externa comot / (2R + t), supondo que o eixo neutro esteja no meio da espessura. Isso ilustra por que a deformação aumenta rapidamente quando o raio é pequeno. Essa não é uma fórmula de aceitação para produção: a posição real do eixo neutro, o afinamento, o atrito, a anisotropia do material e o método de conformação alteram a distribuição da deformação.
Nem sempre é possível inferir o raio final pelo nariz do punção. Na dobra ao ar, o raio resultante depende da abertura da matriz, das propriedades do material e da geometria das ferramentas. O assentamento e a cunhagem impõem condições diferentes de contato e deformação. Uma penetração excessiva ou uma combinação inadequada de ferramentas pode concentrar a deformação além do que o raio nominal indicado no desenho sugere.
Meça o raio interno real nas peças de teste e compare-o com as recomendações para a classe exata do substrato, a espessura, as condições do revestimento e a orientação da dobra. Não existe um raio mínimo universal aplicável a todas as chapas galvanizadas.
A galvanização descreve a proteção contra corrosão, não uma única classe de conformabilidade. Chapas de qualidade comercial, para estampagem e estruturais podem apresentar ductilidade e desempenho de dobra diferentes, mesmo quando suas superfícies parecem iguais. Classes de maior resistência geralmente exigem raios maiores, mas a resistência, por si só, não estabelece um limite seguro.
Verifique o certificado do material e a especificação de compra para confirmar a designação do substrato, a condição de fornecimento, a espessura, as propriedades de escoamento e de tração e os requisitos de alongamento. O alongamento em tração ajuda a caracterizar o material, mas não prevê diretamente a capacidade de deformação local em uma dobra fechada. A qualidade da borda, a orientação do corpo de prova e o estado de deformação são diferentes daqueles de um ensaio de tração.
A chapa laminada pode se comportar de maneira diferente no sentido da laminação e no sentido transversal. Em muitos produtos, uma linha de dobra perpendicular à direção de laminação é mais favorável do que uma paralela a ela, mas devem prevalecer as recomendações do fornecedor da classe e os ensaios representativos. Use esboços ou eixos claramente marcados; instruções como “dobrar transversalmente à fibra” podem ser interpretadas de forma inconsistente.
Alterar o encaixe dos blanks para melhorar o aproveitamento do material pode girar alguns componentes em relação à direção de laminação. Quando apenas determinadas peças encaixadas trincam sob condições idênticas, a orientação é uma variável importante a investigar.
Chapas continuamente galvanizadas por imersão a quente, chapas galvannealed e chapas eletrogalvanizadas não apresentam comportamento idêntico do revestimento. Os revestimentos galvannealed contêm fases de ferro-zinco e podem apresentar pulverização durante a conformação; os produtos galvanizados continuamente têm uma estrutura de revestimento diferente. A massa do revestimento, a aderência e o histórico de processamento também influenciam o desempenho.
Um revestimento mais espesso não significa automaticamente que o substrato de aço seja menos dúctil, embora possa alterar os danos no revestimento e o atrito durante a dobra. Analise separadamente as duas questões: o aço suporta a deformação? O revestimento protetor suporta essa deformação sem sofrer danos inaceitáveis?
Uma trinca que começa em uma borda cisalhada, puncionada ou cortada termicamente pode ser causada por dano local, e não por ductilidade insuficiente do material em geral. Rebarbas, entalhes, superfícies de corte irregulares e zonas endurecidas por deformação na borda podem iniciar a fratura quando a dobra estira a superfície externa. A remoção de rebarbas elimina saliências afiadas, mas pode não remover toda a zona danificada.
Compare a origem da fratura com a direção do corte do blank e a posição da rebarba. Sempre que possível, evite posicionar uma rebarba significativa no lado tracionado da dobra. Furos, rasgos e trechos estreitos de material próximos à dobra também alteram o fluxo do material; um raio nominalmente aceitável ainda pode causar deformação local excessiva ao redor dessas características.
Aumentar a força da prensa não resolve a ductilidade insuficiente. Isso pode tornar a dobra mais aguda, aprofundar as marcas das ferramentas ou aumentar os danos no revestimento, sem solucionar a causa subjacente.
Depois de classificar o defeito, os ensaios de dobra devem isolar as variáveis, em vez de alterar simultaneamente o raio, o material, a orientação e as ferramentas. Mantenha a rastreabilidade até a bobina ou o lote afetado e preserve amostras de peças aceitáveis e defeituosas.
Avalie a peça final, não apenas um corpo de prova simples. Os corpos de prova ajudam a identificar os mecanismos, mas um componente com furos próximos, abas curtas ou várias dobras pode estar sujeito a restrições adicionais. Inspecione as peças de ensaio após a sequência completa de conformação, incluindo qualquer correção do ângulo.
Um ensaio de produção deve reproduzir o processo previsto com fidelidade suficiente para estabelecer uma janela de conformação utilizável. Uma única dobra bem-sucedida em uma determinada regulagem não demonstra que seja possível acomodar as variações normais de espessura, o desgaste das ferramentas e as variações entre lotes.
Para chapas continuamente revestidas com zinco por imersão a quente, ASTM A653/A653M e EN 10346 são especificações de produto frequentemente pertinentes. Ainda assim, o pedido deve identificar a classe aplicável, a designação do revestimento, a edição e quaisquer requisitos adicionais. Uma declaração como “chapa galvanizada conforme ASTM” não é suficientemente precisa para definir o desempenho de conformação.
ASTM E290 e ISO 7438 estabelecem métodos de ensaio de dobra para materiais metálicos. Um método de ensaio, por si só, não define o raio de dobra exigido nem a trincagem permitida para todos os produtos. Essas condições devem ser determinadas pela especificação de produto aplicável, pelo desenho, pelo acordo de compra ou por um procedimento de fabricação qualificado.
Defina se a aceitação se refere a fratura do substrato, trincas no revestimento, descascamento do revestimento, exposição do aço ou aparência. Especifique também, quando esses fatores afetarem a decisão, a orientação do corpo de prova, a condição da borda, o ângulo de dobra, o raio ou diâmetro do mandril e o método de inspeção. Não use um requisito indefinido de “nenhuma trinca” quando diferentes inspetores podem estar avaliando camadas distintas.
Chapas revestidas continuamente e componentes galvanizados após a fabricação são rotas de produto diferentes. Requisitos aplicáveis a artigos fabricados e galvanizados por imersão a quente não devem ser substituídos automaticamente por requisitos de chapas.
Quando o projeto permitir, aumentar o raio costuma ser a correção mais direta. Um substrato mais conformável, uma preparação de borda melhor, uma orientação diferente do blank ou ferramentas com controle aprimorado podem ser adequados quando a geometria é restrita. Alterações de classe ou espessura também devem preservar a resistência, a rigidez, o ajuste dimensional e o desempenho em serviço exigidos para o componente.
Conformar aço sem revestimento e galvanizá-lo posteriormente pode evitar a dobra de uma camada de zinco existente, mas introduz uma rota de fabricação diferente. A deformação, a drenagem e a ventilação, o acesso do revestimento, as tolerâncias dimensionais e a adequação do aço à galvanização precisam ser avaliados. Essa não é uma substituição automática da chapa continuamente galvanizada.
Para um componente reprojetado, a linha deChapas de aço-carbono inclui opções de chapas laminadas a quente com espessuras listadas de 1 a 100 mm. Essa disponibilidade não comprova a adequação a uma dobra fechada em chapa galvanizada. Classes listadas, como Q245R ou Q345R, não devem ser consideradas intercambiáveis com classes de chapa galvanizada conformável; a seleção do substrato e a rota de revestimento exigem confirmação separada.
O reparo do revestimento não pode restaurar um substrato fraturado. Quando a investigação confirmar danos apenas no revestimento, avalie a área exposta, o ambiente de uso previsto e os requisitos de reparo aplicáveis antes de aceitar um método de reparo. Em caso de trincas no substrato, retenha as peças afetadas para decisão da engenharia e verifique o processo corrigido antes da liberação. O registro de produção deve identificar o material, as ferramentas, o raio medido, a orientação e os critérios de inspeção que produziram o resultado aceitável.