Abordando a dureza e outras variações de propriedades dos materiais
Questão: Encontramos rachaduras nas bordas de várias peças A0.25 de 36 polegadas de espessura após flexão (Vejo Figura 1). Já dobramos essas mesmas peças sem problemas, mas recentemente começaram a aparecer rachaduras. Os ângulos de curvatura externos variam de 75 a 90 graus, e o raio de curvatura interno especificado é de 0.25 polegadas. Estamos usando uma matriz em V de 2 polegadas e um punção com raio de 0.236 polegadas.
Percebemos que a fissuração ocorre independentemente de a dobra ser feita a favor ou contra a fibra do material, embora pareça ser mais pronunciada ao dobrar a favor da fibra. No entanto, isso por si só não parece explicar o problema da fissuração, visto que tivemos outros lotes de peças que não fissuraram, independentemente da orientação da fibra. Atualmente, estamos investigando se todas as peças fissuradas vieram das mesmas chapas. Também estamos verificando a direção da fibra, verificando os ninhos de laser.
Uma possibilidade é que as peças rachadas tenham sido cortadas por engano do material errado, como C-1010. No entanto, espera-se que a menor dureza do C-1010 o torne menos propenso a rachaduras em comparação com o A36. Além disso, como ambos são aços macios, nenhum deles deve rachar ao ser dobrado sobre uma matriz de 2 polegadas.
Gostaríamos que você nos desse algumas dicas sobre as causas de trincas como essa. Como a dureza afeta a capacidade de dobra? Quais outros fatores podem ter mudado e levado a essa trinca? Considerando que todas as trincas se originaram na borda da peça, mudanças nas condições de corte a laser poderiam ter afetado a dureza da borda e causado esse problema?
Responda: A dureza do aço pode impactar significativamente sua capacidade de dobrar sem fraturar. Aços com alta dureza, como materiais temperados ou revenidos, serão mais quebradiços e menos dúcteis do que aços mais macios. Consequentemente, torna-se mais difícil dobrar sem o risco de trincas ou quebras. Além disso, quando chapas ou placas metálicas são cortadas a laser ou plasma, a zona afetada pelo calor (ZTA) próxima ao corte endurece (ver Figura 2). A extensão desta zona pode variar dependendo da espessura e do tipo de metal (ver Figura 3).
De fato, o endurecimento da aresta pode afetar a conformabilidade e a usinabilidade do material, visto que a região endurecida tende a ser mais frágil e menos dúctil em comparação com o restante do material. Consequentemente, a fissuração da aresta torna-se uma possibilidade real, principalmente se a potência do laser e a velocidade de corte não forem otimizadas para minimizar a ZTA. Para obter uma aresta mais macia, pode ser necessário processamento adicional ou tratamento térmico para restaurar as propriedades desejadas do material.
Durante a processo de dobra, os grãos externos do aço sofrem tração, enquanto os grãos internos sofrem compressão. Aços mais duros são menos propensos a se deformar sob essas tensões, o que pode levar a fraturas ao longo dos grãos externos. Em contraste, aços mais macios são mais maleáveis e podem se deformar melhor sob tensão, permitindo a flexão sem quebrar.
A espessura da chapa também influencia sua capacidade de dobra. Aços mais espessos exigem mais força para serem dobrados, aumentando a probabilidade de rachaduras ou quebras, especialmente se já estiverem temperados ou revenidos.
Ao trabalhar com aço, é importante considerar sua dureza e espessura para determinar sua capacidade de dobrar sem fraturar. Metais mais macios e maleáveis são geralmente mais fáceis de trabalhar, enquanto metais mais duros exigem manuseio mais cuidadoso para evitar danos.
Em relação à dureza
A faixa de dureza do aço A36 não é explicitamente definida por organismos de normalização. No entanto, sabe-se que sua dureza Brinell (uma medida da resistência de um material à indentação) varia entre 119 e 159. A dureza do aço A36 pode variar dependendo de fatores como o tratamento térmico específico utilizado, a espessura do material e quaisquer processos de soldagem ou aquecimento empregados durante a fabricação.
Se você precisar de uma classificação de tolerância de dureza específica para sua aplicação de aço A36, é aconselhável trabalhar com seu fornecedor para determinar o tratamento térmico apropriado e as medidas de controle de qualidade necessárias para atingir a dureza desejada e evitar ou minimizar rachaduras.
O efeito da ZTA na formação
durante corte a laser No aço A36, o calor gerado pelo laser pode levar a aquecimento e resfriamento localizados, resultando potencialmente em uma borda endurecida. No entanto, o grau de endurecimento depende de vários fatores, incluindo a potência do laser, a velocidade de corte e a espessura do material.
O controle insuficiente da potência do laser e da velocidade de corte pode fazer com que o material derreta e solidifique rapidamente, resultando em uma borda endurecida. Esse processo é conhecido como têmpera a laser. O grau de endurecimento também é influenciado pela espessura do material. Materiais mais finos resfriam mais rapidamente, levando a um maior grau de endurecimento na borda.
No entanto, se o processo de corte a laser for bem controlado, é possível minimizar a extensão do endurecimento. Por exemplo, o uso de menor potência e velocidade de corte, dependendo do sistema laser utilizado, pode reduzir a ZTA e produzir menos endurecimento.
Uma ZTA extensa também pode afetar as propriedades mecânicas do material. Se a ZTA for muito grande, as propriedades do material nessa região podem ser comprometidas, tornando-o mais suscetível a trincas ou outros defeitos durante a conformação subsequente. Tensões localizadas podem causar trincas no material ao longo da borda, especialmente em materiais com alta dureza, como aço temperado ou revenido, que tendem a ser mais frágeis e menos dúcteis do que o aço mais macio. Mesmo que você esteja dobrando aço macio, as trincas que você está experimentando podem ser resultado de dureza aumentada ou inconsistente.
Inconsistências nas propriedades do material também podem ocorrer, pois é um problema inerente a qualquer metal. O próprio material se torna o ponto fraco em todo o processo de conformação, causando problemas além do seu controle. Com base na descrição fornecida, sua análise inicial parece correta — a dureza é provavelmente o principal fator causador das dificuldades.
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