«Por que, mesmo com materiais qualificados, ainda surgem problemas na estampagem a frio?»
Materiais “qualificados”, por que ainda ocorrem problemas na linha de produção?
Na produção por estampagem a frio, é comum encontrar uma situação como esta:
Após a entrada do material na fábrica, os certificados de qualidade estão completos, a composição química está em conformidade com as normas, e a resistência à tração, a dureza e os desvios dimensionais também se encontram dentro dos limites exigidos. Quando necessário, realiza-se ainda um ensaio realizado por terceiros, cujo resultado continua sendo de conformidade.
Contudo, assim que o material entra efetivamente na máquina de estampagem a frio, começam a surgir problemas:
Fissuras, dobras, preenchimento insuficiente no raio (R), variações nas dimensões do produto, desgaste anormal das matrizes e até mesmo situações em que o mesmo lote de material apresenta comportamentos completamente diferentes em equipamentos distintos e com moldes diversos.
Nesse momento, a frase mais frequentemente ouvida na linha de produção é:
“Será que há algum problema com o material?”
Essa avaliação nem sempre está errada, mas não se deve tirar conclusões precipitadas.
Isso porque, no processo de estampagem a frio, “material qualificado” e “estabilidade na estampagem a frio” não são conceitos idênticos.
A norma resolve apenas a questão da “conformidade”
O papel das normas para materiais consiste em definir quais condições técnicas básicas devem ser atendidas.
Por exemplo:
- Se a composição química está dentro dos limites permitidos;
- Se as dimensões e os desvios admissíveis estão em conformidade com os requisitos;
- Se propriedades mecânicas como resistência à tração, redução de área e dureza atendem às especificações;
- Se a superfície apresenta defeitos visíveis;
- Se o estado de entrega corresponde ao pedido ou ao acordo técnico;
- Caso necessário, se itens como inclusões, descarbonetação e microestrutura cumprem as prescrições.
Todo esse conteúdo é extremamente importante.
Sem normas, os materiais não possuem uma linguagem comum de qualidade; sem ensaios, torna-se difícil tanto para fornecedores quanto para clientes avaliar se o material atende aos requisitos acordados.
Portanto, as normas constituem a base do controle de qualidade dos materiais.
Entretanto, as normas respondem principalmente à seguinte pergunta:
“Este lote de material atende às exigências regulamentares?”
Elas não abordam diretamente:
“Neste lote de material, diante da estrutura de determinado componente do cliente, de um conjunto específico de matrizes, de uma máquina de estampagem a frio e sob determinadas condições de lubrificação, será possível garantir uma produção estável e contínua?”
Esta é justamente a diferença entre a avaliação normativa e a avaliação técnica.
No local de estampagem a frio, o que importa é “se há estabilidade”
A estampagem a frio não consiste simplesmente em moldar o material; trata-se de um processo no qual o material sofre grandes deformações plásticas dentro da matriz.
Durante esse processo, o material é submetido simultaneamente à compressão, ao fluxo radial, à tração localizada, ao cisalhamento e ao atrito.
O que realmente determina a estabilidade no chão de fábrica não depende apenas do material em si, mas também inclui:
- Se a estrutura do produto é adequada para a conformação por estampagem a frio;
- Se os raios das matrizes são razoáveis;
- Se a quantidade de deformação por passagem é excessiva;
- Se as etapas de conformação estão distribuídas de forma adequada;
- Se a rigidez do equipamento é suficiente;
- Se a concentricidade das matrizes se mantém estável;
- Se a película de fosfatização e saponificação é uniforme e resistente;
- Se a lubrificação das matrizes consegue alcançar continuamente as áreas de alta deformação;
- Se, durante a produção contínua, a temperatura das matrizes está controlada.
Portanto, o que realmente interessa no local de estampagem a frio não é apenas dizer “conforme ou não conforme”, mas sim:
Depois que o material entra no meu sistema de processamento, será que ele consegue fluir de forma estável, se conformar com estabilidade e ser produzido em série de maneira constante?
Por que materiais considerados conformes podem não ser adequados para determinado processo?
A razão é simples: as normas definem uma faixa de valores, enquanto os processos exigem adequação.
Mesmo sendo da mesma classe, com composição química dentro dos limites da norma, elementos como C, Mn, Cr, Mo, B etc., situados em diferentes pontos dessa faixa, podem resultar em diferenças na resistência à deformação, na resposta ao revenimento esferoidizante e no comportamento durante o tratamento térmico.
Materiais que atendem igualmente aos requisitos de qualidade superficial podem não apresentar problemas quando utilizados em peças de baixa deformação, mas, ao serem empregados em produtos de alta deformação, com cabeças complexas ou em componentes de segurança automotiva, pequenas falhas locais podem acabar se acentuando.
Mesmo após o processo de fosfatização e saponificação, se a aderência da película for insuficiente ou sua ductilidade for baixa, ela pode descascar ou desfazer-se já na primeira operação de estampagem a frio, transformando as etapas seguintes em situações de atrito seco localizado.
Uma mesma bobina de material pode apresentar estabilidade produtiva em uma máquina e gerar problemas em outra, o que não é incomum. Isso ocorre porque a rigidez do equipamento, a precisão das matrizes, o fornecimento de lubrificação e o estado térmico das matrizes podem variar entre máquinas distintas.
Isso indica que o problema nem sempre está exclusivamente no material, mas também na compatibilidade entre o material e o sistema de processamento.
Como os engenheiros devem proceder na avaliação?
Diante de anomalias na estampagem a frio, não é recomendável, logo de início, concluir precipitadamente que “o problema está no material” ou “o problema está no processo do cliente”.
Uma abordagem mais profissional deve seguir uma análise hierárquica:
Primeiro, verificar se o material cumpre as especificações do pedido e do acordo técnico.
Segundo, avaliar se o material atende às reais exigências de deformação do produto em questão.
Terceiro, examinar o tratamento superficial, especialmente a uniformidade, a aderência e a ductilidade da película de fosfatização e saponificação.
Quarto, analisar o projeto das matrizes, os raios, a distribuição das etapas e a quantidade de deformação por passagem.
Quinto, inspecionar a rigidez do equipamento, a concentricidade, o fornecimento de lubrificação e a estabilidade térmica das matrizes.
Somente assim é possível evoluir de uma “avaliação de conformidade” para uma “avaliação técnica”.
Conclusão deste capítulo
O material atende aos padrões e é uma condição necessária para a produção por estampagem a frio, mas não é suficiente.
Os padrões definem o nível mínimo exigido do material, enquanto o controle de engenharia garante a estabilidade da produção em série.
Portanto, ao avaliar materiais para estampagem a frio, não basta analisar apenas o certificado de qualidade nem se limitar à marca e à composição química.
A avaliação realmente profissional dos materiais para estampagem a frio deve voltar-se ao ambiente de produção:
Como esse material se comportará ao entrar na matriz?
Ele apresentará variações durante a produção contínua?
Sob as condições específicas de equipamento, matrizes, lubrificação e controle de temperatura do cliente, será possível manter a estabilidade a longo prazo?
Essas são as verdadeiras questões que a engenharia de materiais para estampagem a frio precisa responder.
Assim, o ponto central do primeiro capítulo é:
O cumprimento das normas apenas indica que o material possui as condições básicas para entrar em produção; já a estabilidade na estampagem a frio demonstra que o material está efetivamente compatível com o sistema de processos.