Introdução

O processo de cisalhamento é uma operação fundamental na metalurgia e na manufatura, crucial para o corte preciso de diversos materiais, especialmente chapas metálicas. Envolve a remoção de material ao longo de uma linha definida, submetendo-o a forças de cisalhamento, resultando em um corte limpo e preciso.

Em sua essência, tosquia Baseia-se na aplicação de força para causar deformação plástica no material, separando-o efetivamente ao longo de um caminho predeterminado. Esse processo é comumente executado com máquinas especializadas chamadas tesouras, que possuem lâminas afiadas dispostas de forma a facilitar o corte eficiente.

Os principais componentes do processo de cisalhamento incluem a peça de trabalho, que é o material a ser cortado, e as lâminas de cisalhamento, que executam a ação de corte. O material é posicionado entre as lâminas e, à medida que a força é aplicada, as lâminas exercem pressão suficiente para induzir deformação e separação ao longo da linha de corte.

Vários fatores influenciam a eficácia do processo de corte, incluindo as propriedades do material, como espessura, dureza e ductilidade, bem como a afiação, a folga e o alinhamento da lâmina. O controle adequado desses parâmetros é essencial para obter cortes precisos com o mínimo de distorção ou defeitos.

O uso de tesouras na produção de chapas metálicas diminuiu com o uso de ferramentas de corte em puncionamento CNC e com o uso da tecnologia de desmoldagem para separar as peças do esqueleto da chapa. As tesouras são usadas principalmente para cortar retângulos ou tiras para estampagem e matrizes de prensa CNC.

Nos casos em que o processo de cisalhamento é utilizado para atingir as dimensões finais, a espessura do material e a dimensão XY da peça determinam o grau de precisão economicamente viável. Materiais mais espessos e dimensões XY maiores exigem tolerâncias mais generosas.

Na ampla gama de produção de chapas metálicas, as espessuras dos materiais variam de 0,005 pol. (0,13 mm) a 0,25 pol. (6,35 mm) em materiais ferrosos e não ferrosos. Equipamento de tosquia varia, consequentemente, de capacidade de 1⁄4 pol. (6,0 mm) x comprimento da cama de 12 pés (3,5 m) a pequenas tesouras manuais com capacidade de 0,030 pol. (0,8 mm) e comprimento de lâmina de 12 pol. (300 mm).

Na dimensão XY, utiliza-se uma tolerância de ±0,060 pol. (1,52 mm) para materiais mais espessos e de ±0,010 pol. (0,26 mm) para materiais mais finos. É aconselhável consultar seu fornecedor de conformação de metais para saber as capacidades dos equipamentos disponíveis.

Natureza das arestas cortadas

Sempre que uma chapa metálica é cortada, seja por punções e matrizes, cisalhamento ou cortadores, as características das bordas cortadas são semelhantes (Figura 1).

A ação de corte ocorre em três estágios à medida que a aresta de corte se move através do material: deformação plástica inicial, penetração e fratura. Durante a deformação plástica inicial, forma-se o "raio da aresta" ou "rolamento". Durante a penetração, cria-se a "faixa de corte" ou "polimento". E durante a fratura, desenvolve-se a "quebra" ou "descolamento" e a rebarba.

Tesouras e outros dispositivos de corte de metal são normalmente mantidos e ajustados para proporcionar uma qualidade de corte aceitável com rebarbas nominais e para limitar o desgaste de ferramentas e equipamentos. Isso produz um corte no qual a penetração ocorre a uma profundidade de aproximadamente 1⁄3 da espessura do material e a fratura ocorre através do material restante. O ajuste adequado gera uma rebarba que raramente excede 10% da espessura do material.

Características do equipamento

Uma grande variedade de equipamentos de corte mecânicos está em uso. Os principais elementos da máquina, comuns à maioria das tesouras, incluem o conjunto da estrutura, a base, a mesa, o carneiro, os dispositivos de fixação, os medidores, o mecanismo de acionamento e as lâminas (Figura 2). Os dispositivos de fixação, dispostos ao longo da base, próximos à lâmina, prendem a peça e a fixam firmemente na posição para o corte.

Os batentes traseiros servem para posicionar o material sob a lâmina móvel em uma dimensão predeterminada. Eles podem variar de simples batentes mecânicos positivos a uma série de sondas (interruptores de proximidade) que detectam o material e acionam a máquina quando mais de uma é acionada simultaneamente. Dependendo do tipo e da sofisticação, os batentes traseiros podem ser ajustados manualmente ou programados.

Medidores frontais são frequentemente usados para posicionar o material, especialmente quando se trata de peças grandes. Eles podem ser mecânicos ou programáveis.

Os medidores laterais, também conhecidos como “braços de esquadrejamento”, são montados perpendicularmente à lâmina no lado esquerdo ou direito da mesa e auxiliam na orientação e esquadrejamento da coronha em relação à lâmina.

Operação

Independentemente da construção, tamanho ou velocidade, todas as tesouras elétricas operam de forma semelhante. Uma folha de material é avançada sobre a mesa até que os batentes traseiros entrem em contato e a linha de corte fique abaixo da lâmina (Figura 3). Quando a máquina é acionada, os dispositivos de fixação prendem o material e a lâmina móvel em ângulo corta progressivamente a folha em uma ação semelhante à de uma guilhotina.

Dependendo da aplicação, as tesouras elétricas podem ser alimentadas pela frente ou por trás. A alimentação traseira pode reduzir o manuseio do material para cortes subsequentes, mas requer um operador adicional.

Mantendo a Qualidade

Importantes verificações de qualidade são realizadas durante a operação de cisalhamento. Os fatores de controle de qualidade incluem a planura inicial do material, a superfície geral e as condições das bordas. Falhas superficiais e marcas de deslizamento são comuns em produtos em bobinas e chapas e geralmente são aceitáveis pelo fabricante, a menos que tais marcas causem rejeição estética do produto acabado. Delaminação, inclusões superficiais e outros defeitos graves no material também podem ser identificados e são motivo de rejeição.

Considerações de design

Para uma produção econômica, o projetista experiente reconhece diversos aspectos que afetam os custos e a qualidade durante o corte e nas operações subsequentes. A seguir, algumas considerações sobre o projeto do produto.

● Utilização do Material: Os fornecedores de materiais geralmente disponibilizam chapas em tamanhos padrão — larguras de 30, 36, 48 e 60 polegadas. Economias significativas podem resultar do uso eficaz desses tamanhos padrão, evitando custos extras com cortes ou preparação da fresadora. Uma consulta prévia com o conformador de metais pode permitir a modificação das dimensões de flanges não visíveis no produto para obter um layout geral da peça um pouco menor do que o tamanho padrão da chapa. Isso pode evitar custos extras e reduzir o desperdício.

● Direção dos Grãos: A direção dos grãos em laminados planos (longitudinalmente na bobina) nem sempre é uma consideração significativa. No entanto, em algumas operações, como conformação e dobra, a orientação dos grãos pode ser importante. Em peças muito grandes com flanges ou características conformadas, o projetista deve consultar um fornecedor qualificado antes de especificar a orientação dos grãos e o raio de curvatura para determinar se as limitações de tamanho do material permitirão que as características conformadas sejam transversais aos grãos. Este assunto é explorado com mais detalhes nos capítulos sobre Conformação por Prensa Dobradeira e Produção de Estamparia.

●Características do processo: Rebarbas, marcas de fixação e torção (Figura 4) são características do processo de cisalhamento.

1. Rebarbas estão presentes após o cisalhamento (como em qualquer operação de corte de metal) e normalmente são controladas dentro de limites aceitáveis por meio de práticas de cisalhamento adequadas.

2. Marcas de fixação, que aparecem como leves marcas ao longo de um lado da borda cortada da peça de trabalho, às vezes resultam da ação de fixação das fixações. Essas marcas raramente são um problema. Muitas vezes, elas podem ser acomodadas como parte de um flange invisível no produto final ou podem ser eliminadas completamente durante o corte em operações posteriores.

Em aplicações críticas, revestimentos nos fixadores podem ser usados para proteger a coronha. Materiais com revestimentos protetores removíveis são, às vezes, usados para ajudar a reduzir marcas e arranhões nos fixadores, inerentes ao processo de cisalhamento. Essas alternativas agregam custos adicionais consideráveis.

3. Torção, uma curvatura em espiral do material que ocorre ao cortar tiras estreitas. É causada pela ação de tesoura da tesoura e é influenciada pela relação entre a largura cortada e a espessura e a têmpera da tira. 

A torção raramente é uma consideração importante, exceto ao cortar tiras estreitas. Quando um trabalho exige tiras muito estreitas, o material da bobina de corte por rolo (se o pedido for em quantidade suficiente) ou barras de aço podem ser frequentemente substituídos.