Estampagem de metais 0,2 - 3 mm

Ao processar aços microligados de acordo com a norma DIN EN 10025 em estampagem progressiva, atingimos classes IT de acordo com a norma ISO 2768-m numa média industrial, enquanto as dimensões funcionais podem ser limitadas mecanicamente a ±0,02 mm através de passos de calibração. O retorno elástico do material actua como um limite físico que, se não for observado, conduz a desvios dimensionais fora do intervalo de tolerância. Salvaguardamos estes limites estreitos com sensores integrados no molde para garantir a precisão dimensional para o processamento automatizado posterior.

Durante a estampagem de componentes em chapa laminada a frio (DIN EN 10130), a densidade de deslocações na rede cristalina conduz a um aumento significativo do limite de elasticidade nas zonas de conformação. Embora este efeito mecânico estabilize o componente, reduz o alongamento residual na rutura de tal forma que podem ocorrer microfissuras durante as operações de dobragem subsequentes. Para evitar fissuras nos bordos em geometrias complexas, os graus de conformação devem ser mantidos abaixo da curva limite de conformação específica do material.

Um erro que não pode ser cometido é a planicidade insuficiente dos componentes metálicos estampados, que induz tensões mecânicas quando são aparafusados à placa de circuito impresso. Estas tensões conduzem termomecanicamente à rutura das juntas de soldadura (fadiga das juntas de soldadura) durante as mudanças de carga, o que resulta na falha total dos componentes electrónicos. Para evitar este fenómeno, a Karl Naumann GmbH utiliza processos de endireitamento no âmbito da cadeia de processos validados, a fim de manter a planicidade com uma margem de alguns centésimos de milímetro.

As estampagens de metal com uma rebarba definida são essenciais, uma vez que a protrusão descontrolada de material durante a soldadura a laser leva a poças de soldadura instáveis e poros. Mecanicamente, a rebarba também impede um contacto sem folgas entre os parceiros de união, o que reduz drasticamente a resistência do cordão de soldadura. Por isso, definimos uma altura máxima de rebarba de 10% da espessura do material para componentes críticos, a fim de garantir a segurança da junta soldada.

À medida que a espessura da chapa aumenta, a resistência ao cisalhamento do material aumenta, o que leva a um maior desgaste das arestas de corte aquando da penetração do punção. Esta abrasão mecânica aumenta o intervalo de corte efetivo, o que aumenta progressivamente a formação de rebarbas e deixa a qualidade da aresta definida. Para salvaguardar a vida útil, utilizamos ferramentas de metal duro revestidas que retardam este efeito e estabilizam a capacidade do processo em taxas de curso elevadas.

O processo de cisalhamento causa deformação plástica severa e tensões residuais na zona da borda, que danificam a microestrutura microscopicamente. Mecanicamente, estas áreas perturbadas actuam como iniciadores de fissuras de fadiga sob carga dinâmica, o que reduz significativamente a vida útil de conjuntos resistentes à fadiga. Neste caso, pode ser necessário um revestimento eletrolítico ou um alívio térmico das tensões, se a carga nos bordos atingir os limites técnicos do material.

Utilizamos a medição ótica 3D para verificar peças metálicas estampadas de precisão, uma vez que as medições tácteis podem levar à deformação plástica do objeto de medição no caso de estruturas delicadas. A avaliação ótica permite o registo simultâneo de contornos complexos e padrões de furos com uma precisão na ordem de um dígito de micrómetros. Sem esta referência de medição, os erros sistemáticos das ferramentas na produção em grande escala não podem ser reconhecidos atempadamente.

A proteção é assegurada por peças metálicas perfuradas com posições de furo reprodutíveis, que são mecanicamente forçadas a entrar em posição por pinos de localização fixos no conjunto da ferramenta. Do lado do software, um SPC monitoriza a distribuição estatística das dimensões da posição durante a produção, de modo a detetar tendências de desgaste da ferramenta numa fase inicial. Um valor de Cpk inferior a 1,33 leva a uma paragem imediata da produção para garantir a conformidade das peças perfuradas.

A apresentação de uma peça estampada em metal com um relatório de teste de amostra inicial, que documenta todas as dimensões funcionais e caraterísticas do material em conformidade com a norma VDA, é obrigatória para a aquisição. Esta validação garante que a produção em série cumpre as especificações mecânicas e químicas do projeto. A Karl Naumann GmbH também recomenda a definição da limpeza dos componentes, de modo a excluir danos consequentes em módulos de montagem automatizados.

As ligas de cobre ou os aços com tratamento de superfície são utilizados principalmente para aplicações eléctricas, que são moldadas em estruturas condutoras complexas através de estampagem de precisão. Mecanicamente, estes materiais devem ter uma elevada capacidade de flexão, enquanto que, eletricamente, se consegue uma resistência de contacto mínima através de superfícies de contacto lisas. Os materiais com baixa condutividade ou uma elevada tendência para a oxidação não são adequados para estampagens metálicas para contactos e ligações à terra, uma vez que conduzem a falhas térmicas.

A conceção baseia-se na definição da espessura da base residual e da forma do colarinho, de modo a criar uma ligação ajustada e estanque ao gás durante a rebitagem e o clinching. O material é extrudido mecanicamente a frio, pelo que a resistência da junta depende diretamente da ductilidade do material inicial. Um endurecimento excessivo durante o pré-puncionamento leva à fratura frágil do ponto de clinch, o que põe em risco a segurança eléctrica do conjunto.

Um defeito crítico são os flocos remanescentes ou rebarbas soltas em componentes de estampagem de metal, que se desprendem mecanicamente sob alta tensão e distâncias de fuga de ponte. Eletricamente, isto resulta num caminho de ionização que conduz a um arco voltaico e à destruição do sistema. O acabamento em massa é, por isso, obrigatório para todas as peças activas, de modo a garantir uma superfície sem rebarbas.

No fabrico de peças metálicas estampadas com múltiplas perfurações, a elevada força de perfuração provoca tensões residuais localizadas no material restante da banda. Termicamente, estas tensões conduzem a deformações plásticas (empeno) durante o subsequente revestimento a pó ou durante o funcionamento sob carga. A Karl Naumann GmbH optimiza a sequência de perfuração no compósito subsequente, a fim de homogeneizar a distribuição das tensões e manter a planicidade.

Um acabamento de superfície, como a galvanização ou a niquelagem, protege quimicamente o material de base contra a corrosão e reduz mecanicamente o desgaste nos pontos de contacto. Se esta proteção não existir, a oxidação conduz ao aumento da resistência de contacto e, consequentemente, ao sobreaquecimento das peças metálicas estampadas e dobradas. Para obter montagens duradouras, a espessura do revestimento deve ser concebida de acordo com as normas DIN, de modo a poder suportar o número especificado de ciclos de acoplamento sem expor o material de base.

A avaliação é efectuada através da análise da dispersão das dimensões funcionais, como a força de mola das lâminas de contacto, que depende diretamente da precisão dimensional do ângulo de flexão. Mecanicamente, a capacidade do processo está correlacionada com a consistência da matéria-prima e a temperatura do molde. As peças estampadas em metal para SPC e a capacidade do processo requerem uma aquisição de dados contínua, uma vez que os processos instáveis conduzem a elevadas taxas de falha na montagem final.

Os resíduos de óleos de perfuração ou de abrasão metálica têm um efeito quimicamente degradante nos isoladores de plástico ou conduzem a correntes de fuga eléctrica. A limpeza definida dos componentes é conseguida através de uma limpeza ultra-sónica em várias fases para garantir o cumprimento das resistências de isolamento. As peças metálicas estampadas com tratamento de superfície devem ser limpas sem resíduos antes do processo de revestimento, de modo a garantir a resistência adesiva do revestimento.

O departamento técnico de compras deve especificar as peças metálicas estampadas com um plano de testes de amostragem que inclua não só as dimensões, mas também a qualidade da superfície e a composição química (conformidade RoHS). A Karl Naumann GmbH fornece peças metálicas estampadas com um protocolo de teste para este fim, a fim de garantir a integração em caixas electrónicas complexas. Um critério de exclusão dos fornecedores é a falta de rastreabilidade certificada dos materiais primários.

A compra exige uma peça estampada em metal com uma cadeia de processos validada, que é documentada por um relatório de teste de peça estampada em metal para cada lote. Isto inclui a análise química da matéria-prima e a documentação de todas as dimensões críticas. A Karl Naumann GmbH garante que todas as peças estampadas em metal fornecidas cumprem os rigorosos requisitos regulamentares do MDR (Medical Device Regulation).

Uma rebarba remanescente em peças de chapa metálica perfuradas para sistemas de ventilação cria fluxos turbulentos diretamente na extremidade do componente. Mecanicamente, isto aumenta a resistência do fluxo e leva a um aumento mensurável das emissões de ruído. Por isso, utilizamos métodos de processamento de arestas, como a escovagem ou a retificação vibratória, para fornecer peças metálicas estampadas com arestas rebarbadas que optimizam a eficiência de todo o sistema.

Os componentes metálicos perfurados para aplicações AVAC são frequentemente feitos de aço galvanizado ou alumínio e adicionalmente passivados para resistir quimicamente à elevada humidade. Mecanicamente, a camada de zinco actua como um ânodo de sacrifício para proteger o material de base da formação de ferrugem nos bordos cortados (proteção dos bordos). Sem este tratamento de superfície, a formação constante de condensação leva à fadiga do material e à falha da integridade estrutural.

Ao perfurar os orifícios, o material na borda do orifício é endurecido por trabalho, o que aumenta enormemente a dureza local. Mecanicamente, isto leva a um aumento do binário de inserção e ao risco de quebra do parafuso quando se utilizam parafusos auto-roscantes. Para evitar este efeito, o diâmetro do furo deve ser ajustado em conformidade para materiais duros ou o arredondamento do bordo deve ser optimizado para limitar a força de montagem.

A avaliação baseia-se na estabilidade a longo prazo das tolerâncias de forma e de posição a elevadas taxas de curso na estampagem progressiva. Mecanicamente, o desgaste dos punções de corte é monitorizado através da medição contínua da altura da rebarba e da geometria do furo. As peças estampadas em metal para SPC e a capacidade do processo requerem a aquisição automatizada de dados, uma vez que as medições manuais não fornecem a certeza estatística necessária para quantidades na ordem dos milhões.

Ao puncionar o alumínio, a elevada tendência de adesão do material leva frequentemente à soldadura do material no punção, o que rasga mecanicamente a zona da aresta. Este efeito leva a um aumento da rugosidade da aresta de corte e reduz a precisão do ajuste. A Karl Naumann GmbH utiliza lubrificantes e revestimentos especiais para manter a zona da aresta lisa e garantir a estabilidade do processo.

A fixação é efectuada através de peças metálicas perfuradas com uma posição de orifício reproduzível, que são fixadas no molde através de um punção de precisão. Mecanicamente, isto permite que as máquinas de montagem automática agarrem e posicionem os componentes com exatidão. Os desvios levam à paragem da linha de montagem, razão pela qual a Karl Naumann GmbH integra uma inspeção a 100% das caraterísticas críticas através da medição ótica 3D.

Para elementos de fixação como anilhas ou anilhas de bloqueio, são necessárias estampagens metálicas com elevada precisão de repetição na área do diâmetro interior e planicidade de ±0,05 mm. Mecanicamente, uma superfície de contacto irregular conduz a forças de pré-carga irregulares na união roscada, o que põe em risco a sua segurança. Conseguimos estas exactidões através da estampagem de precisão, em que a gama de limites técnicos é definida pela espessura da chapa em relação ao diâmetro do furo.

O design tem em conta as propriedades de fluxo do material, de modo a criar um rebaixo ótimo sem separação de material durante o processo de clinching. Mecanicamente, a resistência da junta é determinada pela geometria da peça estampada e dobrada e pela espessura da base residual. Um design incorreto leva à falha da junta sob força de cisalhamento, razão pela qual fabricamos peças estampadas de metal de acordo com desenhos com parâmetros de formação validados.

Para evitar reacções electroquímicas entre metais diferentes, as peças metálicas estampadas recebem um tratamento de superfície, como a galvanização, a niquelagem ou um revestimento de flocos de zinco. Quimicamente, o revestimento actua como uma barreira que impede o fluxo de electrões e, consequentemente, a destruição do metal menos nobre. Se esta proteção não existir, a corrosão leva ao afrouxamento da fixação e à perda de segurança do conjunto.

Os elementos de mola estão sujeitos a alterações de carga constantes, pelo que as microfissuras na zona da aresta, devido ao endurecimento por trabalho durante o puncionamento, reduzem drasticamente a resistência à fadiga. Mecanicamente, isto leva à rutura da mola após alguns ciclos (falha por fadiga). Para evitar estas falhas, a Karl Naumann GmbH utiliza peças metálicas estampadas com uma zona de arestas controlada, em que as arestas cortadas são libertadas de picos de tensão através de retificação vibratória ou electropolimento.

Um defeito crítico é a utilização de peças de chapa metálica perfuradas com defeitos de laminação ou fissuras no material de base, que são alargadas pelo choque de perfuração. Mecanicamente, o componente quebra-se sob carga ao longo destes defeitos, o que pode levar ao colapso de estruturas. Garantimos a qualidade através de estampagens metálicas com rastreabilidade documentada e testes ultra-sónicos do material primário.

No caso de chapas grossas (até 3 mm e acima), as enormes forças de corte levam à deformação plástica da aresta antes do processo de corte efetivo. Mecanicamente, isto resulta numa maior formação de rebarbas, o que impede o encaixe de peças metálicas estampadas para ligações roscadas. Minimizamos esta rebarba através de geometrias de corte optimizadas e ciclos regulares de manutenção das ferramentas dentro da cadeia de processos validados.

Isto é assegurado através do controlo da precisão dimensional das passagens e aberturas da rosca utilizando o SPC no processo em série. Mecanicamente, a estabilidade do processo está relacionada com a resistência ao desgaste dos punções e a consistência da dureza do material. As estampagens metálicas para dispositivos de teste e de medição permitem uma validação rápida, a fim de evitar elevados custos de refugo na produção em grande escala.

A EMPB é a prova técnica de que todas as caraterísticas de segurança, como a dureza, a resistência à tração e a geometria, cumprem as especificações. Mecanicamente, isto garante a fiabilidade dos elementos de fixação utilizados. Sem esta peça metálica estampada com relatório de ensaio de amostra inicial, existe um risco incalculável de responsabilidade para o distribuidor do conjunto.

Isto é salvaguardado por uma inspeção a 100 % através de estampagens metálicas para a inspeção ótica 3D, que rejeita as peças defeituosas antes da embalagem. Mecanicamente, isto permite a utilização em máquinas de montagem automática de alta velocidade sem encravamentos ou deslocamentos. A Karl Naumann GmbH integra estes sistemas diretamente na linha de produção, a fim de garantir a máxima disponibilidade para o cliente.

Na mecânica de precisão, fabricamos estampagens metálicas de precisão com tolerâncias na ordem dos ±0,002 mm para garantir o funcionamento de baixo atrito de engrenagens e alavancas. Mecanicamente, o processo de estampagem de precisão consegue um corte suave ao longo de toda a espessura do material, o que permite que os veios sejam montados diretamente sem necessidade de retrabalho. Um limite técnico aqui é a rugosidade da superfície da borda, que deve ser inferior a Ra 0,2 para evitar perdas por atrito.

Na indústria relojoeira, as peças estampadas de metal com tratamento de superfície são frequentemente electropolidas, passivadas ou niqueladas/ douradas com metais preciosos. Quimicamente, isto protege contra a oxidação, enquanto mecanicamente se obtém uma aparência impecável e coeficientes de fricção mínimos. Os riscos ou marcas nas superfícies visíveis são um critério de exclusão para movimentos de alta qualidade, razão pela qual a Karl Naumann GmbH utiliza revestimentos especiais para ferramentas.

O processo de estampagem faz com que a estrutura das pequenas alavancas e molas endureça localmente, o que altera mecanicamente o seu módulo de elasticidade. Isto não pode ser compensado no software dos reguladores de ritmo e leva a desvios de ritmo no relógio. Para evitar este efeito, as peças estampadas de metal com uma zona de aresta controlada têm frequentemente de ser submetidas a um tratamento térmico após a estampagem, a fim de homogeneizar a estrutura.

Uma falha crítica é a limpeza insuficiente dos componentes, em que partículas microscópicas de metal ou resíduos de óleo bloqueiam a mecânica fina. Mecanicamente, estes corpos estranhos levam à paragem da fábrica ou a um maior desgaste. Garantimos peças estampadas em metal com uma cadeia de processos validada que inclui limpeza em várias fases com qualidade de sala limpa para excluir estas falhas.

As placas de relógio servem de base para todas as peças móveis, sendo que a coaxialidade dos pontos de apoio determina mecanicamente o comportamento da velocidade. Qualquer desvio nas peças metálicas perfuradas com uma posição de furo reprodutível leva ao encravamento dos comboios de engrenagens. Asseguramos esta precisão através da utilização de ferramentas de metal duro na estampagem progressiva, que compensam a expansão térmica durante a produção em massa.

Mesmo as mais pequenas rebarbas em peças metálicas estampadas com precisão impedem a sobreposição exacta de placas e pontes. Mecanicamente, as rebarbas levam a um desalinhamento dos mandris, o que reduz drasticamente a vida útil do movimento. A Karl Naumann GmbH baseia-se na estampagem de precisão com uma folga de corte mínima, a fim de reduzir fisicamente a formação de rebarbas abaixo do limite percetível.

A avaliação é efectuada através da análise da estabilidade dimensional dos elementos geométricos mais pequenos sob um microscópio de medição. Mecanicamente, a estabilidade está correlacionada com a espessura constante do material da tira de aço e a precisão da guia da tira. As peças estampadas em metal para SPC e capacidade de processo nesta indústria requerem um controlo de 100% das caraterísticas críticas, uma vez que a tolerância de erro é zero.

Aquando da estampagem destas ligas, verifica-se uma forte deformação local da microestrutura, o que conduz a resultados desiguais nos processos de gravação subsequentes. Mecanicamente, a zona da aresta torna-se frágil, o que pode levar à rutura no caso de molas finas. Optimizamos o processamento das arestas, arredondando-as na gama micro, de modo a manter a integridade mecânica das peças estampadas em metal, de acordo com o desenho.

No sector dos artigos de luxo, a prova da origem e da qualidade do material é uma parte essencial da identidade da marca e da responsabilidade pelo produto. A rastreabilidade documentada garante que apenas foram processadas ligas certificadas sem impurezas. A Karl Naumann GmbH fornece estes dados na íntegra, de modo a cumprir os elevados padrões de qualidade dos fabricantes de relógios.

A proteção é assegurada por peças estampadas em metal para a inspeção ótica 2D, que são integradas na máquina pick-and-place ou validadas previamente no departamento de garantia da qualidade. Mecanicamente, isto permite que as peças sejam transferidas para os robots de montagem sem erros. Um risco técnico aqui é a carga eletrostática das peças mais pequenas, que neutralizamos na cadeia de processo utilizando secções de descarga adequadas.