Regras de projeto de forjamento em matriz fechada para flanges pequenos com menos de 2 kg

1. Quais são os três números que decidem se uma peça pode ser forjada?

Área projetada, ângulo de inclinação e posição da linha de partição - acerte esses três e o resto do desenho será detalhado.

A área projetada decide a imprensa. O aço quente em uma matriz fechada precisa de aproximadamente 4–6 t/cm² de área projetada para uma peça de espessura moderada, mais onde as nervuras e as almas são finas. Uma prensa de 400 t, portanto, lida com cerca de 70 a 90 cm² de área projetada, que é um disco de 95 a 105 mm de diâmetro — e é também por isso que o limite de peso prático nesta categoria fica perto de 2 kg para o aço.

O draft decide se a peça sai do dado. Uma prensa de fricção não tem ejetor, por isso depende da tiragem que puxa a peça para fora. Peça 2° e a peça vai grudar, o dado vai pontuar e alguém vai soltá-la com um martelo.

A posição da linha de partição decide o custo da matriz e, mais importante, quais superfícies ficarão com uma cicatriz instantânea. É a primeira decisão da DFM, não a última.

Um flange de bomba na extremidade menor desta faixa é um bom caso de teste: um disco com furo, padrão de parafuso e face usinada, onde todos os três números interagem e uma decisão de 1 mm no estoque altera a tonelagem necessária.

2. Para onde deve ir a linha de separação?

Na maior área projetada, se possível em um único plano, e nunca sobre uma superfície que vede ou um filete que transporte carga.

A linha de separação é onde as duas metades da matriz se encontram, e o flash que escapa é aparado posteriormente. O corte deixa uma marca de testemunha mais uma volta rasa logo abaixo da superfície, de modo que a linha deve pousar em uma face que será usinada ou em uma aresta não funcional. Dois posicionamentos a evitar:

• Através de uma face de vedação. Uma volta sob uma junta ou anel de vedação é um caminho de vazamento que o torque não pode fechar e não aparecerá até que a peça esteja em serviço.

• Através de um filé. A volta torna-se um gerador de tensão exatamente no local onde a tensão de flexão atinge o pico, e a trinca começa aí sob carga cíclica.

Para uma peça flangeada, isso geralmente significa que a linha de partição passa pela borda externa na espessura média, com a face de vedação na matriz inferior e material suficiente para limpeza. O deslocamento da matriz — a incompatibilidade lateral entre as duas metades — é normalmente de 0,3 a 0,5 mm em peças pequenas, o que é um segundo motivo para manter a linha fora de qualquer coisa funcional e para garantir que a margem de usinagem exceda o deslocamento.

Mais uma regra que economiza dinheiro com ferramentas: mantenha a linha de partição em um plano. Uma linha escalonada ou inclinada precisa de uma matriz mais complexa e de uma ferramenta de corte mais complexa, e o custo cai no primeiro pedido, em vez de ser amortizado.

3. De quanto rascunho você realmente precisa?

Cinco a sete graus no exterior e sete a dez no interior para o aço numa prensa de fricção – e qualquer coisa abaixo dos 3° precisa de um processo diferente, não de um operador mais corajoso.

As superfícies externas que se afastam da matriz podem funcionar entre 5 e 7°. Bolsões internos e furos formados pelo punção precisam de mais, 7–10°, porque o material contrai no punção à medida que esfria e o prende. Os bolsos profundos precisam do limite superior dessa faixa, independentemente do que diz a regra nominal.

O custo do calado raso não é uma rejeição, é um ciclo mais lento e uma vida útil mais curta da matriz. Uma peça que se arrasta na ejeção é puxada para quente, as bordas da matriz se desgastam mais rapidamente e o próximo lote tem uma linha de ruptura 0,2 mm mais espessa e uma incompatibilidade de linha de partição que consome o estoque de usinagem. Mais de 50.000 peças, 3° em vez de 7° são pagas muitas vezes e a fatura nunca mostra isso.

Se um projeto realmente precisa de uma parede vertical – um assento de rolamento, uma torneira, um recurso de encaixe – forje-o com rascunho e usine a parede depois, ou use uma matriz com uma peça solta. Ambos são legítimos e, na YUEHE, ambos são citados como itens de linha, em vez de serem absorvidos como uma surpresa.

4. Quais regras da seção mantêm a matriz viva?

Filetes de pelo menos 2–3 mm, teias de 4–5 mm com este peso e costelas não mais largas do que o necessário e não mais altas do que quatro vezes a sua largura.

O padrão é térmico: seções finas esfriam primeiro e param de fluir, enquanto as grossas continuam fluindo e puxam o metal para longe delas. Uma saliência de 20 mm próxima a uma teia de 3 mm preencherá a saliência e privará a teia, qualquer que seja a tonelagem - portanto, a matriz deve ser disposta para preencher a seção fina por último.

Cantos internos agudos são o custo evitável mais comum nesta categoria. Eles concentram a tensão da matriz, são o primeiro local onde a temperatura é verificada e são o último local a ser preenchido. Arredondar um canto de 0,5 mm para 3 mm pode aumentar de 20 a 30% a vida útil da matriz e não custa nada no desenho. As mesmas regras de seção regem a maioria das pequenas peças automotivas que chegam como peças forjadas – um suporte e um flange falham em uma matriz exatamente pelos mesmos motivos.

5. Quanto subsídio de usinagem você deve deixar?

1,5–3 mm por superfície usinada para a prática convencional, 1,0–1,5 mm para quase-rede – e o segundo número só é seguro quando a matriz está bem controlada.

Cada milímetro de estoque é pago três vezes: como material, como energia para aquecê-lo e deformá-lo e como desgaste de ferramenta para removê-lo. Na YUEHE, o estoque é cotado superfície por superfície, de modo que o comércio é visível antes do corte da matriz, e não nas lascas no chão.

Exemplo resolvido, porque é na aritmética que os projetos dão errado. Um flange com diâmetro externo de 96 mm, 24 mm de espessura, furo de 30 mm, quatro furos de ⌀9 em um círculo de parafuso de 75 mm, peso final de cerca de 1,36 kg. Adicione 2 mm de cada lado e a peça forjada terá 100 mm de diâmetro e 28 mm de espessura – 1,73 kg, dos quais cerca de 0,37 kg se transformam em cavacos. O blank, e não a peça acabada, define a tonelagem: 78,5 cm² de área projetada de 4–6 t/cm² precisa de 310–470 t, que fica no topo de uma prensa de 300 t e confortavelmente dentro de uma prensa de 400 t. Especifique 3 mm de estoque em vez de 2 e a mesma peça aumentará cerca de 15 a 20 t de tonelagem e 0,2 kg de cavacos adicionais sem ganho funcional.

Essa é a negociação que o desenho faz: ações compram seguro de tolerância e são cotadas por quilograma.

6. O que uma revisão do DFM deve capturar antes que a matriz seja cortada?

Seis coisas, nesta ordem – e cada uma delas é mais barata de mudar no papel do que no aço.

1. Linha de separação da face do selo e dos filetes, em um plano.

1. Rascunho de 5 a 7° no exterior e de 7 a 10° no interior, com uma nota sobre quais superfícies serão usinadas posteriormente.

1. Filete mínimo de 2–3 mm, alma 4–5 mm, altura da nervura dentro de 4× largura.

1. Estoque de 1,5–2,5 mm nas faces usinadas e verifique se o estoque excede o deslocamento da matriz mais a tolerância conforme forjado.

1. Área projetada em relação à impressora disponível, usando o tamanho da peça bruta em vez do tamanho final.

1. Tolerâncias que correspondem ao processo — ±0,5 mm conforme forjado, ±0,05 mm usinado — em vez de uma nota geral.

As mesmas seis regras são transferidas diretamente para nossa linha de acessórios ferroviários , onde os suportes e assentos de montagem são forjados na mesma lógica e com inspeção mais rigorosa. Na YUEHE, o layout da matriz é acordado com o cliente antes do corte da matriz, e a nota do DFM volta com a cotação, e não depois dela. Os blanks saem de prensas de fricção de 400 t e 300 t com mais de 100 máquinas por trás delas, operando sob a ISO 9001:2015 em cerca de 1,5 milhão de peças por ano – e a Chuzhou Yuehe Mechanical Manufacturing Technology Co., Ltd. cita volumes personalizados e OEM de 5.000 peças com ferramentas em uma linha separada.

Perguntas frequentes

P: Qual é o ângulo de inclinação mínimo que você aceitará?

A: 5° nas superfícies externas e 7° nas internas para aço em prensa de fricção. Abaixo de 3° citaremos, mas a cotação incluirá matriz com peça solta ou troca de ejeção, pois caso contrário a peça não se soltará de forma confiável.

P: Posso forjar uma peça com parede de 2 mm?

R: Não em aço com este peso. As teias abaixo de 4 mm esfriam antes que a matriz seja preenchida e tendem a dobrar. Se a função precisar de uma parede fina, forje-a mais espessa e usine-a ou mova a peça para um processo diferente.

P: Quanto estoque devo deixar em uma face que será retificada?

A: 1,5–2,0 mm para uma face forjada, porque a retificação remove 0,2–0,3 mm e o restante precisa absorver a tolerância do forjamento mais o deslocamento da matriz. Deixar 1,0 mm só é seguro em uma matriz quase líquida com um intervalo de manutenção comprovado.

Envie o desenho, aplique as regras a ele

Envie o desenho e o volume anual, e a YUEHE retornará uma nota DFM marcada - linha de partição, calado, filetes, estoque e a tonelagem que o blank realmente precisa - antes de qualquer ferramenta ser cotada. Se a peça não puder ser forjada dentro destas regras, diremos isso e sugeriremos o que mudar.

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