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Princípios, classificação, caraterísticas e aplicações da conformação por fiação

30 Fora

1. princípios de formação de fiação

O processo de fiação de metal envolve a colocação de uma peça em bruto de metal (peça em bruto para tubo) num mandril, enquanto uma chapa em bruto é pressionada contra a extremidade do mandril pelo cabeçote móvel e roda juntamente com o mandril no fuso. Sob a pressão da roda de fiar, o metal é deformado plasticamente ponto a ponto, formando a peça oca rotativa pretendida.

esquema

Vídeo do processo de fiação

2. classificação da formação de fiação

O processo de fiação de metais integra as caraterísticas de forjamento, extrusão, estiramento, dobragem, laminagem em anel, laminagem cruzada e laminagem ao formar peças de diferentes formas. Com base nas caraterísticas de deformação de diferentes peças em bruto, é geralmente classificado em fiação convencional e fiação eléctrica.
 
  • Fiação convencional: Este processo altera a forma do blank sem alterar significativamente a espessura da sua parede.
  • Power Spinning: Este processo altera tanto a forma como a espessura da parede do blank.
 
A fiação convencional está limitada ao processamento de materiais com boa plasticidade e materiais mais finos, em que a precisão dimensional é difícil de controlar, exigindo um elevado nível de competência do operador. Em comparação com a fiação convencional, a fiação eléctrica não causa deformação por contração na parte da flange da peça em bruto durante o processamento, evitando o enrugamento. A potência da máquina do torno de fiação é relativamente elevada, capaz de processar materiais mais espessos, e a espessura da peça pode ser controlada mais facilmente, uma vez que se afina uniformemente ao longo da geratriz.

3.Vantagens da conformação por fiação

  1. Boas condições de deformação do metal: Durante a fiação, a área de contacto entre a roda de fiar e o metal é quase um ponto de contacto, levando a uma pequena área de contacto e alta pressão unitária, atingindo 2500~3500 MPa ou mais. Isto torna a fiação adequada para o processamento de materiais de alta resistência e difíceis de deformar com uma força de deformação total relativamente baixa, reduzindo significativamente o consumo de energia. Para peças do mesmo tamanho, a tonelagem de um torno giratório é apenas cerca de 1/20 da de uma prensa.
  2. Gama ampla de produtos: Dependendo da capacidade da máquina de fiação, podem ser produzidos tubos de paredes finas de grande diâmetro, tubos especiais, tubos de secção transversal variável e quase todas as peças ocas rotativas com espessura de parede esférica, hemisférica, elíptica, cónica, escalonada ou variável. Os exemplos incluem cones e conchas de foguetões, mísseis e satélites; selos de penetração de submarinos e conchas de torpedos; reflectores de radar e carcaças de holofotes; carenagens de motores a jato e componentes de motores principais; cilindros hidráulicos, carcaças de compressores e cilindros; veios de turbinas, bocais, cones de TV, cones de câmaras de combustão e foles; tambores para secadores, misturadores e máquinas de lavar; cabeças hemisféricas em forma de prato raso, latas de leite e artigos domésticos ocos de paredes finas.
  3. Alta utilização de material e baixos custos de produção: Em comparação com a usinagem, a fiação pode economizar 20%~50% de material, até 80%, reduzindo os custos em 30%~70%.
  4. Desempenho aprimorado do produto: A microestrutura do material e as propriedades mecânicas mudam após a fiação, com tamanho de grão mais fino e uma estrutura fibrosa. A resistência à tração, a resistência ao escoamento e a dureza aumentam, com a resistência a melhorar em 60%~90%, enquanto o alongamento diminui.
  5. Rugosidade de superfície baixa e tolerâncias dimensionais rígidas: A rugosidade da superfície dos produtos fiados geralmente varia de 3,21,6μm, sendo a melhor 0,40,2μm. Após vários processos de fiação, a rugosidade pode chegar a 0,1μm.
  6. Peças ocas rotacionais sem costura: A fiação permite a produção de peças ocas rotacionais sem costura, eliminando as descontinuidades, a resistência reduzida, a fragilidade e a concentração de tensão de tração associadas à soldagem.
  7. Equipamento simplificado em comparação com a estampagem de chapas: A fiação de metais pode simplificar significativamente o equipamento utilizado no processo. Algumas peças que requerem 6~7 processos de estampagem podem ser produzidas com uma única operação de fiação, e os tornos de fiação são mais baratos do que as prensas de estampagem.
  8. Produção de chapas extra largas: A fiação permite a produção de chapas extra largas através do corte e achatamento de peças cilíndricas ao longo da geratriz. Por exemplo, na China, um torno de fiação capaz de fiar peças cilíndricas de φ2m não é um dispositivo grande, mas pode facilmente produzir chapas de 6m de largura. Em contraste, os métodos tradicionais de laminação requerem um laminador significativamente maior para produzir chapas de 3m de largura. Os EUA utilizaram a tecnologia de fiação para produzir chapas de até 7,5 m de largura e 9 m de comprimento.
  9. Exposição de defeitos: Durante o processo de fiação, defeitos como inclusões, laminações, fissuras e buracos de areia no blank são facilmente expostos devido à deformação ponto a ponto, permitindo que o processo de fiação também sirva como um método de inspeção do produto.
  10. Gama ampla de fontes de blanks: Peças ocas estampadas, extrusões, peças fundidas, peças soldadas, peças forjadas usinadas e peças laminadas, bem como chapas redondas, podem ser usadas como blanks para fiação. Também é possível fiar metais difíceis de deformar como titânio, molibdénio, tungsténio, tântalo, nióbio e as suas ligas.

4.Desvantagens da conformação por fiação

  1. Exceto para peças rotativas de paredes finas, como peças cilíndricas, cónicas e elípticas, a produção de outras peças de formas complexas utilizando a fiação pode não ser económica ou viável, e a espessura da peça em bruto para fiação não pode ser demasiado grande.
  2. A dimensão dos lotes para a fiação de metais é algo limitada; os lotes muito grandes ou muito pequenos não são rentáveis. Os lotes médios a pequenos são mais vantajosos, sendo os lotes de 50~5000 peças os mais económicos. Quando o tamanho do lote é inferior a 1000, as peças de fiação são mais baratas do que as peças estampadas, mas quando o tamanho do lote é superior a 1000, as peças de fiação tornam-se mais caras do que as peças estampadas.

5. aplicações da formação de fiação

  • Mísseis, foguetões, exploração espacial
  • Setor da aviação
  • Produção de armas
  • Indústria civil
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