Lição 4.5DeformarCapítulo 4 · Conformação de chapas e tubos

Hidroconformação

A pressão de fluido empurra tubo ou chapa contra uma matriz

A hidroconformação usa fluido de alta pressão, normalmente água, em vez de um punção sólido para empurrar o metal até a forma de uma matriz. Um tubo é inflado como um balão dentro de uma matriz fechada, ou uma chapa é pressionada contra uma única metade de matriz. Longarinas de carros, quadros de bicicleta de alumínio e tubos de saxofone são feitos assim, leves e rígidos em uma só peça.

hidroconformação de tubo · 3 estágiosOs três quadros acompanham um tubo pelo ciclo, cortado ao longo do comprimento; os números circulados correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Carregue. Um tubo, muitas vezes pré-dobrado conforme o percurso aproximado da peça, entra na metade inferior de uma matriz bipartida (um molde de aço de duas partes).
Feche e sele. Uma prensa fecha a matriz superior e a mantém fechada com grande força. Punções de extremidade (tampões empurrados de cada lado) selam as duas pontas do tubo.
Encha. Água, normalmente com aditivos contra ferrugem, enche o tubo por um dos punções e expulsa o ar.
Pressurize e alimente. A pressão sobe, até alguns milhares de bar, e a parede estufa até preencher a cavidade. Enquanto isso, os punções de extremidade empurram as pontas do tubo para dentro, alimentando metal para que a parede não afine demais; depois a pressão cai e a matriz abre.

A hidroconformação de chapa funciona do mesmo jeito com uma chapa plana: o fluido, muitas vezes atrás de uma membrana de borracha, pressiona a chapa contra uma metade de matriz sólida.

Dados-chave

Materiais: Aços dúcteis, inclusive classes de alta resistência, aço inoxidável, alumínio, latão e cobre, em tubos ou chapas
Peças típicas: Longarinas de carros, berços de motor e peças de escapamento, tubos de quadros de bicicleta, juntas em T de tubulação; painéis de chapa e calotas
Tamanho da peça: Tubos de até alguns metros de comprimento, como longarinas de carros; antenas parabólicas de satélite conformadas de chapa com até cerca de 6 m de diâmetro
Precisão: Normalmente dentro de algumas décimas de milímetro, porque a peça é pressionada contra uma matriz sólida
Acabamento superficial: O exterior copia a matriz; sem marcas de ferramenta no interior
Tamanho de lote adequado: Sobretudo alto volume (carros, bicicletas); as versões com chapa também servem a pequenos lotes
Custo de ferramental e máquinas: As matrizes custam de dezenas a centenas de milhares de dólares; uma prensa grande com seu sistema de alta pressão normalmente é um investimento de vários milhões de dólares
Velocidade: Normalmente de cerca de 20 segundos a um minuto por peça, mais lenta que a estampagem

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Formas ocas complexas em uma só peça, substituindo conjuntos soldados
Peças mais leves e rígidas com menos soldas
Espessura de parede uniforme e resistência extra pelo encruamento
A hidroconformação de chapa precisa de apenas uma metade de matriz sólida

Limites

Ciclos mais longos que os da estampagem
Os equipamentos e as matrizes de alta pressão são caros
O tubo estoura se for esticado demais, então a expansão é limitada
Os tubos muitas vezes precisam ser dobrados e pré-formados antes

Onde é usado

AutomotivoLongarinas, berços de motor, longarinas de teto, peças de escapamento
Bicicletas e mobilidadeTubos de quadros de bicicleta de alumínio, quadros de cadeiras de rodas
MúsicaO tubo de latão do corpo de alguns saxofones
Petróleo e gásGrandes juntas de tubulação em T
Aeroespacial e iluminaçãoPainéis de chapa, antenas de satélite, carcaças de luminárias

Como reconhecê-lo

Peças ocas cuja seção transversal muda ao longo do comprimento, de redonda a quadrada e a oval, sem costuras extras.
Membros de quadro de peça única onde você esperaria várias metades estampadas soldadas.
Saliências suaves e perfis nítidos em tubos de bicicleta de alumínio.