A cada dia aumenta o nível de exigências das indústrias que se utilizam de chapas na fabricação de seus produtos. A planicidade é fator fundamental e a cada dia tem sido mais exigida das fornecedoras desta matéria prima.
Novas tecnologias têm sido desenvolvidas para garantir que chapas metálicas permaneçam planas após passar por processos de fabricação dos produtos finais, como cortes a laser ou plasma, solda, e/ou outras várias operações de fabricação. Tal desenvolvimento está em evolução porque constatou-se que muito frequentemente, materiais planos, não permanecem assim, após submetidos a tais processos. Após várias pesquisas compreendeu-se que isto se deve principalmente à existência de tensões internas embutidas aleatoriamente no material. Enquanto uma chapa plana pode parecer relaxada e em repouso, na realidade há muitas vezes um verdadeiro "cabo de guerra" de grandes proporções acontecendo internamente.
Detectou-se que após sua produção algumas partes das chapas permanecem sob tensão enquanto outras partes já estão relaxadas. A planicidade do material é entendida como um diferencial de comprimento de lado a lado, ou seja, algumas partes da chapa ou da tira são literalmente mais compridas em algumas áreas do que outras, portanto as tensões internas poderiam ser descritas como se algumas partes da chapa/tira estivessem sob tensão enquanto outras partes estão relaxadas. Como planicidade está diretamente relacionado às tensões internas cada problema é único e deve ser tratado como tal.
Você já deve ter ouvido sobre nivelamento ou leu um artigo sobre o assunto e uma questão-chave recorrente é a importância de ultrapassar o ponto de escoamento do material a fim de provocar mudanças permanentes no mesmo. Depois que o material ultrapassa o limite de escoamento, toda a situação anterior estará alterada. Enquanto este é o requisito básico e fundamental para produzir tiras planas, também passa a ser o segredo para se produzir material plano e que permaneça plano, após as operações de industrialização.
Concluímos, após estudos que a fim de se obter o material plano, é necessário alongar seletivamente partes da tira/chapa. Se algumas secções da tira são maiores que outras, a única maneira de se obter o material que permanece plano é alongar suficientemente as porções curtas longitudinalmente para "dimensionalmente equalizar" o material, o que corresponde colocar todas as partes no mesmo plano. O objetivo é fazer a tira/chapa ter dimensionalmente o mesmo comprimento em toda a sua largura.
A fim de eliminar a "memória", que permaneceu após o ponto de escoamento (já descrito) a tira deve ter as tensões internas equalizadas, alongando toda a seção transversal do material, de cima para baixo e para os lados, ultrapassando seu limite de escoamento. Desta forma será apagada a memória anterior e se terá em mãos um novo produto.
Como resultado as tensões internas aleatórias são transformadas em uma forma de tensão consistente, ou seja, todo o material retorna consistentemente para o mesmo ponto na curva tensão-deformação. Desta forma concluímos que para produzir-se material plano que permanecerá plano, é necessário alongar partes da tira mais do que outras, para dimensionalmente equalizar ou nivelar a tira e ao concomitantemente também alongando a tira inteira o suficiente para exceder o escoamento em todo o material de sorte que serão equalizadas as tensões internas da tira.
Os niveladores de rolos convencionais usam rolos que curvam o material para alongar a tira. Apesar de poderem ser usados para produzir material plano, eles são limitados quanto à correção de forma que podem realizar e não conseguem exceder o limite de escoamento do material em toda a sua espessura. Como resultado, tais niveladores não podem eliminar tensões internas.
Processo de nivelamento por estiramento
Ao contrário dos niveladores de rolos tradicionais, nenhuma curvatura é usada como parte deste processo de nivelamento. Os Niveladores por Estiramento em linha contínua operam em conjunto com uma linha de corte transversal. A tira é primeira estirada e então posteriormente cortada transversamente no comprimento em uma chapa/blank de dimensão específica. Um Nivelador por Estiramento em linha consiste em um par de estruturas de entrada e saída de material. Quando comandado cada estrutura trava o material em toda a sua largura. Grandes cilindros hidráulicos conectam os dois quadros. A sua forma de operação é que quando acionados, estes cilindros empurram as estruturas, distanciando-as uma da outra.
Automaticamente a pressão exercida pelos cilindros excede o limite de elasticidade (espessura x largura x escoamento), e a tira é posteriormente estirada no sentido da linha. Uma vez estirada, o sistema de alimentação da linha puxa a tira através do nivelador, em avanços incrementais. Entre cada ciclo de alimentação, enquanto o material estiver parado para ser cortado transversalmente, uma parte da tira está sendo estirada.
Além de o material ser suficientemente alongado longitudinalmente para ultrapassar o limite de escoamento em toda a tira, ou seja, de cima para baixo e de borda a borda, em virtude do processo, partes da tira são estiradas mais do que outras. Na realidade, a secção inteira do material é estirada para um comprimento comum; sendo este comprimento suficiente para equalizar o material tanto dimensionalmente (forma) quanto para equalizar as tensões internas do material ao mesmo tempo. O resultado final é um material mais homogêneo e, consequentemente, mais estável do que com outras formas de nivelamento.
Como resultado, a percentagem de alongamento teria que ser comparável. Enquanto um Nivelador por Estiramento não trabalha o material novamente, comparando-se com outros processos de nivelamento, ele executa um trabalho mais completo, devido ao fato da que toda espessura do material é alongada. No entanto, nenhuma parte específica da tira tem sua estrutura tão solicitada quanto por qualquer outro tipo de processo de nivelamento, a fim de obter resultados semelhantes.
O Nivelador por Estiramento é relativamente simples de ajustar e opera com um mínimo de treinamento e conhecimento. Para obter a plena planicidade da chapa o operador simplesmente aumenta a quantidade de estiramento até que sejam alcançados os resultados desejados. Assim que o material estiver plano, as tensões internas também estarão equalizadas. Esses Niveladores também são muito menos sensíveis à forma do material na entrada. Pelo fato de não utilizarem rolos que curvam o material, a capacidade de nivelamento não está limitada pela quantidade de rolos existentes no nivelador. Como resultado, o produto acabado é praticamente independente da forma de entrada.
Existem várias opções disponíveis no mercado de Niveladores por Estiramento, com sistemas de rolos, para se obter material plano porém, cada uma delas tem sua própria limitação inerente ao processo. Por conseguinte, para se alcançar os melhores resultados possíveis em material plano e livre de tensões internas, através de um determinado sistema, é importante conhecer as limitações de cada máquina ou sistema.
Artigo desenvolvido pela Red Bud Industries e traduzido por Carlos Mader.
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