Percentual de linha neutra

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A elaboração deste material tem como principal objetivo, sanar algumas dificuldades e/ou dúvidas do setor metalúrgico e de caldeiraria, no que diz respeito à conformação de materiais por meio de dobramento ou calandragem utilizando-se do PLN (Percentual da Linha Neutra).

Existe uma região da peça a ser dobrada onde não ocorre deformação nem por tração nem por compressão, é onde se localiza o que chamamos de linha neutra que é utilizada para os cálculos nas operações de dobramento e calandragem.

As tensões a que está sujeito um material na região da dobra são decrescentes a partir das faces externas em direção ao núcleo da peça, crescentes a partir das faces internas em direção à face externa, como as mesmas são de sentido inverso há uma linha onde essas tensões se anulam. Sendo assim, a linha neutra da região de dobra não sofre alterações de comprimento com o dobramento, o que não acontece nas partes que estão sendo tracionadas ou comprimidas, que podem aumentar ou diminuir seu comprimento.

LN: Linha neutra
SI: Superfície interna
SE: Superfície externa
r: Raio de concordância
C: Força de compressão
T: Força de tração.

No fenômeno da dobra, o PLN depende de vários fatores. Dentre os quais: as características do material (dureza), a ferramenta utilizada (levando em consideração o desgaste) e a razão r/e (raio dividido pela espessura) pertinente a geometria da dobra.

Processo de Calandragem:

Durante o processo de calandragem geralmente o PLN é de 50%. Isto se justifica através da relação r/e que durante este processo é sempre muito grande, pois as dobras são mais suaves quando o raio é consideravelmente maior que a espessura.

Para fabricação de peças de grande espessura pode haver deformação adicional fazendo com que o PLN seja um pouco menor que 50% esse valor deve ser obtido através de um método experimental ou seguindo experiência da própria empresa. Isto é muito comum em vasos de pressão de grande espessura por ex.: 75 mm, 80 mm, 90 mm, 100 mm…

Processo de Dobramento:

No dobramento a situação é diferente e se torna mais complexa, pois normalmente o PLN calculado é menor que 50% e faz-se necessário levar em conta além da relação r/e, as características do material e também as condições das ferramentas.

Mas então, como determinar o PLN no dobramento?

Existem métodos específicos para determinar o Percentual da Linha Neutra no dobramento:

  • Pelos métodos clássicos da literatura;
  • Através do método experimental.

Um dos métodos clássicos é apresentado por Mario Rossi no livro “Stampaggio a Fredo Delle Lamiere” onde o autor utiliza a razão entre o raio interno da dobra (ri) e a espessura (e) para determinar o PLN:

𝑟𝑖/𝑒𝑃𝐿𝑁
0,234,7%
0,538,7%
1,042,1%
1,045,1%
3,046,5%
4,047,0%
5,047,8%
10,048,7%
>10,0aprox. 50,0%

Observe que para as relações pequenas de ri/e, ou seja, dobras agudas e extremamente forçadas o PLN é menor (grandes deformações). Pode também ser notado que na proporção em que o raio aumenta em relação à espessura, as dobras se tornam mais suaves e o PLN se aproxima de 50%.

Método experimental:

Por sua vez, o método experimental não é muito prático no dia-a-dia, porém é mais seguro, pois leva em consideração a característica do material (dureza) e a condição das ferramentas (desgaste). O método experimental consiste em dobrar um pequeno pedaço de material de comprimento c (na espessura, raio e ferramenta que serão utilizados) e fazer um cálculo inverso a fim de determinar a posição da linha neutra (y) em relação à espessura. A fórmula geral para determinar a distância y (distância entre o raio interno e a linha neutra), é:

Em um exemplo experimental vamos determinar o PLN:

Ex.: Uma chapa de teste cortada com um comprimento c = 76,2 mm, que possui uma espessura e = 3,2 mm, foi dobrada com uma ferramenta de raio r = 15,05 mm. De forma aleatória ao ser dobrada a chapa gerou dois segmentos de reta com medidas a = 19 mm e b = 31,7mm:

Aplicando a fórmula e substituindo os valores têm-se:

Através da razão entre a distância y e a espessura e, tem-se:

Multiplicando o resultado obtém-se o valor de 36,2%.

 

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