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Dobra de chapas e o fator K: da dobradeira à planificação

Como a chapa se deforma na dobra ao ar, onde fica a fibra neutra e por que um K errado aparece como milímetros na última aba do perfil.

Dobra ao arRaio da facaFibra neutraPlanificaçãoCalibração
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1Dobra ao ar (air bending) — flexão em 3 pontos

A chapa apoia nos dois ombros da matriz; o punção penetra uma profundidade Y. O ângulo resulta de Y, e o raio interno se forma em função da abertura V — não do raio do punção (enquanto rpunção < Ri natural).

1. AproximaçãoPunção desce até tocar a chapa apoiada nos ombros da matriz.
2. Flexão ao ar3 pontos de contato. Interno comprime, externo traciona; a zona plastifica e forma Ri.
3. PMI (penetração Y)Ângulo sobredobrado para compensar o retorno elástico.
4. Alívio / springbackA parcela elástica recupera: o ângulo abre até o valor final.
Publicação:
Regime Raio natural f·V Limite faca aguda 0,63·t Raio interno Ri (cálculo) Ri / t V / t Força estimada (por metro) Aba mínima ≈ 0,7·V Retorno elástico (ref.)
Força: F ≈ 1,33·Rm·t²·L / V (kN; Rm em MPa, t e V em mm, L em m), válida para V ≈ 6–12·t. Retorno e fator f são valores de referência — confirme com seu ferramental.

2Zona de dobra — fibra neutra e fator K

Seção ampliada da dobra no ângulo final. Cada camada é colorida pela deformação longitudinal ε. A fibra neutra (ε = 0) conserva o comprimento original da chapa — por isso é ela que define o desenvolvimento.

Publicação:
Compressão (face interna) Tração (face externa) Fibra neutra — raio Rn = Ri + K·t Abas retas (sem deformação)
K (DIN 6935 p/ Ri/t atual) Posição da neutra K·t Raio neutro Rn Ângulo de dobra θ (180° − α) Bend allowance BA Setback externo OSSB Bend deduction BD ε face interna ε face externa

Antes de dobrar, todas as camadas têm o comprimento BA. Após a dobra, a face interna encurta (θ·Ri) e a externa alonga (θ·Ro); só a neutra mantém θ·Rn = BA.

Com Ri/t pequeno, a região tracionada afina e a compressão engrossa: a neutra migra para dentro e K < 0,5. Em dobras abertas (Ri/t ≥ ~5), K → 0,5.

3Planificação do perfil — efeito do K nas medidas

Medidas externas, dobras a 90°. Usa t, Ri e K definidos acima. L = Σ medidas externas − n·BD.

Publicação:
Nº de dobras BD por dobra (90°) Σ medidas externas Desenvolvimento L

Linhas de dobra (a partir da borda esquerda)

Sensibilidade ao fator K (mesmo perfil, t e Ri)

Erro por dobra = θ·ΔK·t. Em 90° com t = 2 mm, ΔK = 0,1 gera 0,31 mm por dobra — em um perfil de 4 dobras, ~1,3 mm no blank, que aparece na medida da última aba.

4Calibrar K com corpo de prova

Corte um blank de comprimento conhecido L₀, dobre a 90° no ferramental real e meça as duas abas externas A e B. Usa t e Ri atuais (meça Ri com calibre de raio se possível).

Publicação:
Compressão Tração Linha neutra (Ri + K·t) Zona de dobra BA
Espessura t (seção 1) Ri usado BD real = A + B − L₀ BA = 2·(Ri + t) − BD K = (BA/θ − Ri) / t

Repita com 3–5 amostras e no sentido de laminação usado na produção. K fora de 0,25–0,50 normalmente indica Ri incorreto ou ângulo diferente de 90°.

✓Regras práticas

Resumo para engenharia, programação de dobra e chão de fábrica.

Ri ≈ 0,16·V

Na dobra ao ar, a matriz define o raio

Aço carbono: 15–17% de V · inox: 20–22% · alumínio: 13–15%. A faca só comanda quando rp > raio natural.

V ≈ 8·t

Abertura de matriz

Faixa usual 6–12·t. V menor: mais força e risco de trinca. V maior: Ri maior e mais retorno elástico.

rp ≥ 0,63·t

Evite faca aguda

Abaixo disso a faca vinca o centro da dobra: raio composto, ângulo instável e risco de trinca externa.

K ↔ Ri

K e Ri andam juntos

K calibrado com um Ri só vale com aquele Ri. Trocar a matriz sem revisar a planificação gera erro, mesmo com o K “certo”.

θ·ΔK·t

O erro se acumula

Cada dobra soma seu erro de BA. Em perfis com 4 dobras, ele aparece concentrado na última aba.

1 combinação = 1 K

Calibre no seu equipamento

Faca + matriz + material + espessura + sentido de laminação. Tabelas e DIN 6935 são ponto de partida.

ƒFormulário

Rn = Ri + K·t (raio da fibra neutra)
BA = θ · (Ri + K·t) (θ em rad; θ = 180° − α)
OSSB = tan(θ/2) · (Ri + t) (setback externo)
BD = 2·OSSB − BA (dedução por dobra)
L = Σ medidas externas − n·BD (desenvolvimento)
ε_ext ≈ (Ro − Rn)/Rn ; ε_int ≈ (Ri − Rn)/Rn
K (DIN 6935) = 0,325 + 0,25·log₁₀(Ri/t) ≤ 0,5 (k_DIN = 2K = 0,65 + 0,5·log(Ri/t))
Ri (ar) ≈ f·V f ≈ 0,15–0,17 aço carbono · 0,20–0,22 inox · 0,13–0,15 alumínio
Regime: r_p < 0,63·t → faca aguda (vinco) · 0,63·t ≤ r_p ≤ f·V → raio natural · r_p > f·V → faca comanda
Gardiner (faca comanda): R₀/Rf = 4x³ − 3x + 1, x = R₀·σy/(E·t), R₀ = r_p
F ≈ 1,33 · Rm · t² · L / V [kN]

K depende de Ri/t, material, processo (ao ar, fundo, cunhagem), direção de laminação e ferramental. Tabelas e a DIN são ponto de partida; o valor de projeto deve vir de calibração no próprio equipamento.

§Referências

  1. DIN 6935:2011 — Kaltbiegen von Flacherzeugnissen aus Stahl (dobra a frio de produtos planos de aço; fator de correção k).
  2. BENSON, S. D. Press Brake Technology: A Guide to Precision Sheet Metal Bending. SME, 1997; e coluna Bending Basics, The Fabricator.
  3. GARDINER, F. J. The springback of metals. Transactions of the ASME, v. 79, 1957.
  4. SCHULER GmbH. Metal Forming Handbook. Springer, 1998.
  5. MARCINIAK, Z.; DUNCAN, J. L.; HU, S. J. Mechanics of Sheet Metal Forming. 2. ed. Butterworth-Heinemann, 2002.
  6. Guias técnicos de ferramental e dobra: TRUMPF, Amada, Wilson Tool (tabelas de força, V/t e raio interno).

Valores de f, retorno elástico e força são referências de literatura. Para projeto e produção, validar com calibração no ferramental real.