Flange de chapa metálica: tipos, regras de projeto e fabricação

Flanges de chapa metálica

Uma flange de chapa metálica refere-se a uma superfície reta ou angulada que se estende de uma linha dobrada (ou posição conformada) até as bordas da chapa. Você pode pensar que as flanges são elementos simples em uma chapa metálica. fabricação de metal, mas proporcionam reforço estrutural, superfícies de fixação para componentes secundários e facilitam a montagem. 

Diversas considerações relacionadas ao projeto, tipo de material, compatibilidade de montagem e operações de dobra são necessárias na fabricação de peças de chapa metálica com flanges.

As próximas seções abordarão os tipos de flanges, as regras de projeto, o impacto da seleção de materiais, as etapas de fabricação e os problemas comuns.

O que são flanges de chapa metálica? 

Peças metálicas com flanges

Flanges são superfícies planas de chapa metálica definidas pela linha de dobra e pela borda existente da chapa. Um exemplo simples são as duas abas de um perfil metálico em U, formado pela dobra de uma tira de chapa metálica. Da mesma forma, uma grande variedade de componentes e produtos inclui flanges. 

Diferentes variáveis ​​são usadas para definir a forma, o tamanho e as características dos flanges metálicos em fabricação de chapas metálicas, incluindo a face do flange, comprimento, altura, espessura, furos para parafusos e superfície da junta. Projetistas e fabricantes escolhem cuidadosamente esses parâmetros durante o projeto e a fabricação. 

Tipos de flanges de chapa metálica 

Tipos de flanges metálicas 

Dependendo do componente que você está fabricando e dos requisitos da aplicação, você pode escolher tubos planos, angulares, com bainha, com aba ou outros tipos de flanges. 

Vamos analisar cada tipo de flange de chapa metálica:

• Flange plana: Uma superfície plana e lisa usada para montar as peças, que são fabricadas por meio de dobra a 90° sem qualquer deslocamento ou curvatura.
• Flange Angulada: A aba é formada pela dobra da chapa em um ângulo diferente de 90° ou com qualquer curvatura especificada ao longo da extremidade livre. 
• Flange de tubo: Como o próprio nome sugere, os flanges de tubulação facilitam a união de seções de tubulação. Eles contêm furos roscados para parafusos e também podem ser soldados para formar juntas permanentes.
• Aba da bainha: Trata-se de uma flange com bordas dobradas em direção à superfície da chapa; podem ser flanges com bainha enrolada ou flanges dobradas em ângulo. A bainha da chapa metálica reforça as bordas vivas e melhora a estética.  
• Aba de fixação: As abas não são exatamente flanges, mas sim pequenas extensões formadas por dobra para unir, travar e posicionar as peças na montagem. 
• Flange para orelha/pino: Como o próprio nome sugere, uma aba de orelha é uma pequena aba com um furo para um fixador que se conecta a outras peças metálicas ou a um suporte. 
• Flange de furo: Trata-se de um anel circular em torno de um furo em uma peça de chapa metálica, feito por conformação ou estampagem, principalmente para fins de reforço e fixação. 
• Flange Ranhurado: Trata-se de uma aba na borda da chapa metálica que incorpora um pequeno sulco ou canal, normalmente usado para fins de vedação ou conexão. 
• Flanges com perfil elevado: Uma transição criada para separar bordas não paralelas ou deslocadas, usada quando é necessário unir contornos diferentes para criar um produto/componente sem emendas. 

Regras de projeto para flanges de chapa metálica

projeto de flange de chapa metálica

Existem diversas regras de projeto relacionadas a flanges de chapa metálica, como manter a altura e o comprimento mínimos da flange, dimensionar as abas e as bainhas e considerar a montagem. A seguir, vamos detalhar cinco regras de projeto fundamentais para flanges e características relacionadas em chapas metálicas. 

Altura e comprimento mínimos da flange 

Altura e comprimento do flange

Manter o mínimo comprimento da flange em peças de chapa metálica Não é apenas crucial para manter a resistência estrutural, mas também essencial para evitar qualquer tipo de desalinhamento (ou deslizamento da matriz) durante a dobra na prensa. 

Comprimento mínimo = 2 a 4 × espessura (t), dependendo do tipo de material 

Altura mínima = 4 × espessura + raio de curvatura (r)

Se precisar de uma altura de flange menor, primeiro dobre a chapa metálica até os valores mínimos e, em seguida, corte a seção a laser ou fresadora para atingir a altura desejada. Para dimensionamento detalhado, consulte a tabela de flanges padrão. 

Especificações da aba e da bainha 

Chapa metálica com bainha e aba 

Essas pequenas saliências devem ser dimensionadas e projetadas para facilitar a fabricação e evitar danos durante a dobra. Além disso, o comprimento correto das abas e bainhas também é essencial para sua funcionalidade, sem excesso de material.

Comprimento da bainha recomendado = 1.5 × Espessura da chapa (t), para a maioria dos metais 

Comprimento mínimo da aba = 2 × Espessura da chapa (t)

Comprimento máximo da aba  ≤ 4 × largura (w)

Buracos e Slots 

Furos e ranhuras em chapas metálicas

Ao projetar furos ou ranhuras em flanges, o espaçamento entre a linha de dobra e esses furos deve ser de pelo menos três vezes a espessura da chapa. Esse espaçamento é crucial para evitar o enfraquecimento da resistência ou a falha do material. Consequentemente, calcular e considerar o diâmetro mínimo do furo é igualmente importante. 

Distância mínima da linha de dobra aos furos (ou ranhuras) ≥ 3 × Espessura da chapa (t) 

Diâmetro mínimo do furo = espessura da chapa (t) a 2 × espessura da chapa (t), dependendo do tipo de material.

Raio de curvatura interna

raio de curvatura interno

Raios de curvatura muito fechados podem causar rachaduras no material durante o processo de conformação do metal. Portanto, escolha um raio de curvatura maior que a espessura da chapa metálica.

Raio mínimo de curvatura interna (r) ≥ Espessura da chapa (t)

Considerações sobre montagem 

Considere fatores de montagem como folga entre flanges de acoplamento, evitando interferências na junção, localização dos furos para os fixadores e tolerância de curvatura adequada. 

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Impactos da Seleção de Materiais 

A seleção de materiais para flanges impacta principalmente os requisitos funcionais e a facilidade de montagem. formação de folha de metalPortanto, você deve identificar as propriedades necessárias e analisar qual metal as atende, oferecendo ao mesmo tempo boa conformabilidade e custo-benefício. 

Os materiais mais comuns para flanges de chapa metálica são aço inoxidável, alumínio, aço macio e cobre. Cada um deles possui propriedades físicas e mecânicas distintas, com diferentes níveis de conformabilidade.

• Aço inoxidável: Possui excelente resistência à corrosão, resistência mecânica, vida útil à fadiga e boa conformabilidade. No entanto, é mais caro que o aço de baixo carbono e outras ligas.
• Alumínio: Alta conformabilidade, resistência à corrosão e adequação para aplicações que exigem baixo peso. No entanto, os raios mínimos de curvatura do alumínio são maiores do que os do aço inoxidável e das ligas de aço. 
• Aço: Mais econômico que aço inoxidável e alumínio, possui alta resistência e é utilizado em máquinas pesadas e aplicações estruturais. 
• Cobre: Excelente conformabilidade, condutividade térmica e elétrica, além de apelo estético.
• Latão: Equilíbrio entre resistência e condutividade, resistente à corrosão, e utilizado em conexões, encanamentos, etc. 

Processo de flangeamento de chapas metálicas passo a passo

Dobra em V de flanges

O processo de flangeamento metálico envolve várias etapas, incluindo projeto, corte da chapa, configuração da operação, dobra da chapa e tratamento de superfície. Em alguns casos, são necessárias técnicas especializadas. metal técnicas de fabricação Processos como estampagem e conformação por rolos são usados ​​para fabricar flanges.

A lista abaixo ilustra o processo passo a passo de flangeamento de chapas metálicas: 

• projeto: Começa-se criando um projeto de chapa metálica em um software CAD. Ao projetar, leve em consideração as dimensões, tolerâncias e todos os detalhes relacionados às flanges. 
• Seleção de Material: Escolha uma chapa metálica adequada e com a espessura correta. Em seguida, marque a superfície para a flange de acordo com o projeto.
• Corte de folhas: Corte a chapa metálica grande em pedaços menores; no tamanho plano necessário para moldar a peça projetada. 
• Configuração da operação: Configure a matriz e a prensa dobradeira e, em seguida, crie e carregue os arquivos de código G e M, caso esteja utilizando uma máquina CNC.
• Operação de dobra: Alimente a chapa metálica e a prensa dobradeira a forçará a se curvar e formar a dobra. 
• Inspeção e Acabamento: Após a dobra, inspecione as peças em busca de defeitos e verifique a precisão e consistência dimensional usando instrumentos de medição. Em seguida, remova as rebarbas, lustre ou aplique um revestimento, se necessário. 

Problemas comuns em flangeamento de chapas metálicas e como evitá-los?

defeitos de flangeamento

Considerar os potenciais problemas e as estratégias de prevenção durante o processo de flangeamento é crucial. fabricação de metal de precisão de flanges, especialmente quando a precisão, a exatidão e a qualidade geral influenciam o desempenho da aplicação.

Cracking A curvatura na superfície externa da linha final é a mais comum, geralmente causada por raios de curvatura menores. marcas da prensa As marcas de cunhagem e a impressão do cunho podiam ser visíveis na superfície. 

Se você não compensou o retorno elástico, definiu uma folga de matriz inadequada ou ocorreu qualquer desalinhamento, isso afeta diretamente o precisão do ângulo de curvaturaAlém disso, existe o risco de distorção das características e ondulação da flange.

Você pode considerar as seguintes estratégias de prevenção para evitar problemas de flangeamento.

• Considere o Design para Fabricação (DFM), independentemente da técnica de fabricação que você estiver usando para flangeamento de chapas metálicas.
• Selecione a espessura, os raios de curvatura, a altura da flange, o comprimento e outros parâmetros dimensionais adequados. 
• Assegure o espaçamento adequado entre a linha de dobra e os elementos presentes nas flanges, como furos e ranhuras.
• Procure padronizar o tamanho, a forma, as características e a tolerância.

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Aplicações de flanges de chapa metálica 

As flanges não são componentes individuais; elas estão presentes em inúmeras peças e produtos de chapa metálica, desde suportes simples até invólucros e conjuntos complexos. 

Vamos analisar as aplicações dos flanges.

• Enrijecimento estrutural: As flanges são usadas para melhorar a rigidez das estruturas sem aumentar a espessura. Exemplos: chassis de componentes eletrônicos, suportes de montagem, 
• Montagem: As flanges proporcionam uma superfície plana para montagem e união (soldagem, rebitagem, parafusos, etc.). Exemplos: suportes de ECU automotiva, componentes de gabinetes e carcaças, estruturas e suportes de fixação. 
• Segurança e acabamento de bordas: As flanges também integram as bainhas para o acabamento, o que permite o manuseio seguro das peças.
• posicionamento: As flanges também são usadas em peças metálicas para localizar e alinhar os componentes de acoplamento, desde invólucros elétricos até painéis de refrigeradores. 
• Superfície de junção: As flanges são utilizadas como superfície de união em tanques de chapa metálica, elementos de cobertura, dutos industriais, etc. 

Se analisarmos o setor em termos específicos, automotivo, construção, aeroespacial, HVAC, arquitetura, eletrônicaE muitas outras indústrias utilizam peças de chapa metálica com flanges.

Conclusão 

As flanges são seções/características críticas em peças de chapa metálica; elas fornecem reforço, uma superfície para acoplamento na montagem e também servem a propósitos funcionais específicos. No entanto, é preciso considerar diferentes fatores no momento do projeto, da seleção de materiais e do processo de conformação. 

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Perguntas Frequentes

O que é uma flange em chapa metálica?

Uma flange é uma extensão da linha de dobra até a borda da chapa existente. Além disso, é uma característica de uma peça de chapa metálica, e não uma peça ou produto exclusivo. 

Para que serve um flange metálico?

A flange metálica proporciona resistência estrutural, uma superfície para montagem, suporta o trabalho de montagem e ajuda a localizar as peças de acoplamento. 

Qual é a distância mínima da flange?

A distância mínima recomendada da flange (da linha de dobra até a borda) é quatro vezes a espessura da chapa, mas pode variar dependendo do tipo de metal e das ferramentas utilizadas.