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Raio de dobra e allowance de dobra

O comprimento desenvolvido de uma chapa dobrada não é a soma de suas abas. Em cada dobra, o metal é esticado por fora e comprimido por dentro, e a camada neutra entre eles é que consome o comprimento adicional. Esta página apresenta a fórmula, os valores de K-factor, a diferença entre allowance de dobra e dedução de dobra, além de um exemplo prático completo.

Os quatro valores de que você precisa

TermoSímboloO que significa
Espessura do materialTEspessura nominal da chapa que está sendo dobrada.
Raio interno da dobraRRaio do lado côncavo da dobra. Ele não é escolhido independentemente — é uma consequência das ferramentas e da espessura.
K-factorKPosição do eixo neutro, expressa como uma fração da espessura e medida a partir da face interna.
Ângulo da dobraAÂngulo pelo qual o material é dobrado, em graus. 90° é o caso mais comum.

O raio interno não é livre. Em ferramentas padrão de dobra aérea, o raio interno viável é aproximadamente uma espessura do material. Solicitar um raio menor não apenas afia o canto — altera as ferramentas e o comprimento plano. As regras de design estão em design para chapa metálica.

A fórmula de allowance de dobra

BA = π × (R + K × T) × (A / 180)

O allowance de dobra é o comprimento do arco de material consumido por uma dobra.

O comprimento do padrão plano é então:

Comprimento plano = Soma dos comprimentos das abas + Soma dos allowances de dobra

Um allowance de dobra por dobra. Uma peça com quatro dobras tem quatro allowances de dobra.

Dedução de dobra: o mesmo problema, subtraído

A maioria das ferramentas CAD trabalha com dedução de dobra, em vez de allowance de dobra, porque o recuo externo é mais fácil de medir em uma peça real:

BD = 2 × OSSB − BA

OSSB = recuo externo, a distância da linha do molde até a parte externa da dobra.

Inverter esses dois conceitos é o erro mais comum no padrão plano. Se uma oficina especifica um comprimento plano 4mm curto em uma peça com quatro dobras, a causa usual é um erro de sinal entre as duas convenções — não uma divergência de K-factor.

K-Factor por material e raio

K não é uma propriedade apenas do metal. Ele varia com o raio da dobra e a resistência ao escoamento, pois ambos alteram a quantidade de material sob tração em comparação com compressão.

MaterialR < 1×tR = 1×tR = 2×tR = 4×t
Aço-carbono (Q235 / S235)0.32–0.380.38–0.420.42–0.460.46–0.50
Aço inoxidável 304 / 3160.30–0.350.36–0.400.40–0.440.44–0.48
Alumínio 5052 / 60610.30–0.360.36–0.420.42–0.460.46–0.50
Aço de alta resistência (>600 MPa)0.22–0.280.28–0.340.34–0.400.40–0.45

Use o ponto médio da faixa para cotar. Se o padrão plano tiver recursos cuja posição importa após a dobra, indique o K-factor no desenho em vez de deixar cada fornecedor escolher — consulte as regras de espaçamento de furos para saber por que as diferenças resultantes em milímetros são importantes.

Exemplo prático: aço-carbono de 2mm, dobra de 90°

Um canal em U com duas abas de 50mm e uma alma de 60mm, em aço-carbono Q235 de 2mm, formado com ferramentas padrão em um raio interno de 2mm.

PassoCálculoResultado
Raio interno RFerramentas padrão em 1×t para 2mm2.0 mm
Espessura do material TNominal2.0 mm
K-factor KAço-carbono em R = 1×t, ponto médio de 0.38–0.420.40
Ângulo da dobra ACada uma das duas dobras90°
Allowance de dobra por dobraπ × (2.0 + 0.40 × 2.0) × (90/180)4.40 mm
Total de abas retas50 + 50 + 60160.0 mm
Comprimento do padrão plano160.0 + (2 × 4.40)168.80 mm

Agora verifique a sensibilidade. Se a oficina tivesse assumido K = 0.33 em vez de 0.40, o allowance de dobra passaria a ser 4.18mm e o comprimento plano, 168.36mm — 0.44mm de diferença em uma peça com duas dobras. Em um suporte com quatro dobras, essa diferença praticamente dobra, e o último recurso termina a quase 1mm da posição indicada no desenho.

Retorno elástico

A chapa metálica é elástica, portanto recupera parte de sua deformação quando a carga é liberada e a peça abre. As oficinas compensam dobrando além do necessário e deixando a peça relaxar, e é por isso que a repetibilidade da prensa dobradeira é especificada como uma faixa, e não como um ângulo exato.

MaterialRetorno elástico esperado a 90°, R = 1×tTratamento
Alumínio 50523° a 5°Dobre além do necessário e verifique no primeiro artigo; a condição de recozimento varia entre bobinas.
Alumínio 6061-T64° a 6°O tratamento da liga importa mais do que a própria liga. Verifique por lote.
Aço-carbono Q2351° a 3°Estável e tolerante; o material mais fácil de dobrar de forma repetível.
Aço inoxidável 304 / 3164° a 7°Retorno elástico elevado e maior força de conformação. A condição de recozimento o altera.
Aço de alta resistência >600 MPa5° a 8°Janela de processo estreita; exige controle mais rigoroso do material recebido.

Dobra aérea, prensagem total e coining

MétodoComo funcionaQuando utilizarImpacto no custo
Dobra aéreaO punção prensa contra a abertura do molde; o material nunca toca o fundo do moldePadrão para trabalhos de corte a laser e dobra; protótipos e baixo volumeO mais baixo — ferramentas padrão
Prensagem totalO material é fechado completamente nos cantos do moldeRAIOS INTERNOS MAIS APERTADOS, REPRODUTIBILIDADE ENTRE LOTESCarga moderada — exige ferramentas compatíveis
CoiningFaces planas inteiras prensadas juntas para controlar a espessuraMaterial de alta resistência ou crítico para o retorno elástico, onde a espessura deve ser controladaCarga alta —, ferramentas dedicadas e maior força

Nosso dobramento em prensa dobradeira é por air bending com capacidade de 100t / 3200mm e repetibilidade de ±1°. Raios apertados ou espessura controlada são orçados caso a caso.

Erros Comuns

#ErroConsequênciaAbordagem Correta
1Usar allowance de dobra onde a ferramenta espera dedução de dobraComprimento plano curto em aproximadamente 2×OSSB por dobraConfirme a convenção com o fornecedor antes de liberar o plano.
2Fator K presumido em vez de especificadoFuros ficam fora de posição; peças rejeitadas na montagemIndique o K no desenho ou defina as dimensões na condição final.
3Adicionar allowance de dobra para um recurso com múltiplas dobrasCanal ou caixa colapsa; peças não se montamUm allowance por dobra, contado individualmente.
4Ignorar o retorno elásticoAba fica fora da peça correspondenteConsidere o retorno elástico do material; verifique na primeira peça.
5Raio apertado solicitado sem observação sobre as ferramentasCusto de ferramentas por peça orçado inesperadamenteProjete com 1×t ou mais, a menos que a aparência exija um raio menor.
6Altura da aba abaixo de 1×tInterferência da ferramenta, trincamento nos cantos, retrabalhoMínimo de 1.5×t, 2×t para abas funcionais ou visíveis.
7Desenvolvimento plano sem referência de linha de dobraLocalização da dobra ambígua; cada dobra fica em uma posição diferenteDesenvolvimento sem referência para a linha de dobra
8Adicione a linha de dobra como referência dimensionada no plano.Erro de composição em várias dobrasArredondar o allowance de dobra cedo demais

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Tem um desenvolvimento que continua mudando? Envie o desenho com o grau do material e retornaremos o comprimento desenvolvido, o fator K utilizado e qualquer recurso cuja posição muda após a dobra.

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Perguntas Frequentes
Qual é a fórmula do allowance de dobra?

Allowance de dobra (BA) = pi x (R + K x T) x (A / 180), onde R é o raio interno de dobra, K é o fator K, T é a espessura do material e A é o ângulo de dobra em graus. Isso fornece o comprimento do arco de material consumido por uma dobra. Adicione o allowance de dobra à soma dos comprimentos retos das abas e você terá o comprimento do desenvolvimento.

O que é o fator K?

O fator K expressa onde o eixo neutro fica dentro da dobra, como uma fração da espessura. Um K de 0.33 significa que o eixo neutro está a um terço da espessura do material a partir da face interna; 0.5 seria o centro matemático. Ele varia com o raio de dobra e a resistência à tração do material: raios menores reduzem K, e ligas de alta resistência o reduzem ainda mais porque há menos material em tração ou compressão.

O que é a dedução de dobra e como ela difere do allowance de dobra?

Dedução de dobra (BD) é o que se subtrai; allowance de dobra é o que se adiciona. BD = 2 x recuo externo - BA. Usar a opção errada é o erro clássico no desenvolvimento. A dedução de dobra costuma ser mais fácil para a oficina porque o recuo externo é um valor mensurável na peça final; portanto, cite a fórmula de acordo com a convenção usada pela sua ferramenta CAD e verifique-a em uma primeira peça.

Por que duas oficinas produzem comprimentos planos diferentes para o mesmo desenho?

Quase sempre por causa da suposição do fator K. Uma oficina que usa K = 0.33 e outra que usa K = 0.42 no mesmo material de 2mm, com o mesmo raio, obterá uma diferença de vários milímetros no comprimento desenvolvido, e todos os furos do plano se moverão junto. A solução é indicar o fator K no desenho ou dimensionar os recursos na condição final em vez do plano.

Quanto o retorno elástico afeta o ângulo final?

O retorno elástico é a recuperação elástica do material após a carga ser liberada, fazendo com que a peça abra. Aço-carbono com raio de 1x t normalmente apresenta retorno elástico de 1 a 3 graus, ligas de alumínio de 3 a 5, e aço inoxidável ou aço de alta resistência de 4 a 8. Dobrar além do ângulo final pelo valor esperado de retorno elástico e deixar a peça estabilizar é uma prática padrão, razão pela qual a repetibilidade é informada como mais ou menos 1 grau, e não como exata.

Qual é a diferença entre air bending, bottoming e coining?

Air bending prensa o punção contra uma abertura da matriz sem que o material toque o fundo - é o método mais comum, com alta flexibilidade e maior tolerância de raio. Bottoming fecha completamente o material nos cantos da matriz para obter um raio menor com maior força. Coining prensa as faces planas inteiras juntas para controlar a espessura com precisão, em materiais de alta resistência ou críticos para o retorno elástico. A maioria dos trabalhos de corte a laser e dobra é realizada por air bending.

O raio de dobra altera o comprimento plano tanto quanto a espessura?

Sim, mas de forma menos evidente. Em aço-carbono de 2mm a 90 graus, passar de um raio de 1x t (2mm) para um raio de 3x t (6mm) leva o allowance de dobra de 4.40mm para 10.68mm - aproximadamente 6mm de comprimento plano adicional para essa única dobra. Isso não fica evidente ao somar as dimensões dos segmentos, e é por isso que raios generosos nem sempre custam menos: eles consomem comprimento plano, e em um layout aninhado esse comprimento plano é material.

Como devo dimensionar uma peça dobrada para evitar divergências no desenvolvimento?

Dimensione a peça acabada, não a chapa plana. Use os comprimentos dos flanges conforme medidos após a dobra, indique a linha de dobra como referência dimensional e, se um furo tiver de ficar em um local específico após a conformação, informe o fator K que está utilizando ou desloque a operação para depois da dobra. As regras de DFM para isso estão na página de diretrizes de projeto de chapas metálicas.