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17 de outubro de 2022

Chapas de metal

Materiais metálicos são utilizados desde a época que o homem descobriu como manipular e produzir tais materiais. Com o decorrer das eras, foi possível a produção de peças planas e finas, chamadas de chapas de metal, que geralmente são fabricadas por um processo de conformação chamado de laminação. O formato em chapa é uma das formas mais utilizadas dos metais na indústria metal mecânica, e neste formato a chapa pode ser cortada ou dobrada em uma diversidade de formas, produzindo diversos produtos do cotidiano.

Espessuras das chapas

As espessuras podem variar significativamente:

  • Chapas extremamente finas, com espessura muito pequena, menor que 6mm, até décimos de milímetros.
  • Chapas de metal com espessura maior que 6 mm (ou 0,25”) são consideradas chapas grossas, como chapas de aço, uma classe de aço estrutural, sua resistência mecânica pode variar também.

As chapas de metal normalmente são fornecidas recozidas, em geometrias planas ou em tiras enroladas, chamadas de bobinas. Essas bobinas são enroladas passando uma folha contínua de metal através de um rolo e cortadas.

Na grande parte do mundo, a espessura da chapa de metal é especificada em milímetros pelo Sistema Internacional. Já nos EUA, por exemplo, a espessura da chapa de metal é especificada por outra norma, assim como medida de temperatura, tal medida de chapa é não linear chamada Gauge. Quanto maior o número, mais fina a chapa.

A chapa de aço mais comum usada varia de calibre 30 (ou medida Gauge) a cerca de calibre 7 (USG – U.S. Standard Gauge ou MSG – U.S. Manufacturer’s Standard Gauge). O calibre é diferente para metais ferrosos e metais não ferrosos. A espessura do cobre, por exemplo, é medida em Ounces (oz), representando o peso do cobre contido em uma área de um pé (ft) quadrado (sendo ft = 304.8mm).

Existem muitos materiais diferentes, e metais diferentes, que podem ser conformados em chapas, como latão, alumínio, aço, cobre, titânio, estanho e níquel. Para usos em peças de decoração e joias, algumas chapas de metais como prata, ouro e platina (a chapa de platina também é utilizada como catalisador) são utilizadas.

As chapas de metais ferrosos, como o aço, são usadas em carrocerias de automóveis e caminhões, grandes eletrodomésticos, fuselagens e asas de aviões, folhas de flandres para latas, coberturas para edifícios e muitas outras aplicações.

Existem, também, chapas de metal de ferro com carbono, como aços e ligas especiais com propriedades elétricas, e outros materiais com alta permeabilidade magnética, que têm aplicações em transformadores e máquinas elétricas.

Na história, uns dos primeiros usos importantes de chapas de metal eram em armaduras usadas pela cavalaria, e as chapas de metal continuam a ter muito uso para decoração, inclusive em arreios de cavalo. Trabalhadores de chapas metálicas também são conhecidos como “esmagadores de estanho” – do inglês tin bashers – (ou “aldravas de estanho” – do inglês tin knockers), um nome derivado do martelar das costuras dos painéis ao instalar telhados de estanho.

Tipos de materiais das chapas de metal

Aço inoxidável

Para aços inoxidáveis, recomendo ler os textos:

Aço Ferrítico

Aço Martensítico

Aço Super Duplex

O AISI 304 é um de mais comuns utilizados na indústria brasileira. Apresenta boa resistência à corrosão, assim como boa conformabilidade e soldabilidade.

O AISI 316 possui maior resistência mecânica e resistência à corrosão em temperaturas elevadas do que o 304. É normalmente aplicado em bombas, válvulas, equipamentos químicos e aplicações marítimas.

O AISI 410 é um aço inoxidável tratável termicamente, com têmpera e revenimento, também conhecido como aço martensítico, tem uma resistência à corrosão menor do que os outros aços aqui citados. É aplicado em talheres e diversas chaparias, também em caldeiraria e peças de máquinas. O único acabamento disponível é opaco.

O AISI 430 é um ótimo material, que apresenta baixo custo em relação às classes da série 300. Ele é utilizado quando a alta resistência à corrosão não é um o principal critério de aplicação. É muito utilizada para produtos de eletrodomésticos e similares, e geralmente é fornecido com acabamento escovado.

Alumínio

O alumínio, também é um metal muito usado em chapas de metal devido à sua flexibilidade, ampla gama de opções, custo-benefício e outras propriedades. As quatro classes de alumínio mais comuns disponíveis como chapas são 1100-H14, 3003-H14, 5052-H32 e 6061-T6.

O grau 1100-H14 é alumínio de alta pureza, apresenta alta resistência a produtos químicos e intempéries. É dúctil o suficiente para realizar a estampagem profunda, e também é soldável, mas tem baixa resistência mecânica. São normalmente aplicados em equipamentos de processamento químico, joias e refletores de luz.

O grau 3003-H14 é mais resistente mecanicamente que o 1100, mantendo a mesma conformabilidade e baixo custo. É resistente à corrosão e soldável. É frequentemente usado em estampados, peças fiadas e trefiladas, caixas de correio, armários, tanques e pás de ventiladores.

O grau 5052-H32 é muito mais resistente que o 3003, mantendo boa conformabilidade, além disso, mantém alta resistência à corrosão e soldabilidade. As aplicações comuns incluem chassis eletrônicos, tanques e vasos de pressão.

Grau 6061-T6 é uma liga de alumínio estrutural tratada termicamente comum. É soldável, resistente à corrosão e mais forte que 5052, mas não tão moldável. Ele perde um pouco de sua resistência mecânica quando soldado. É usado em estruturas de aeronaves modernas.

Latão

O latão é uma liga de cobre, que é amplamente utilizada como chapa de metal. Tem mais resistência mecânica, resistência à corrosão e conformabilidade quando comparado ao cobre, mantendo sua condutividade. As chapas de metal de latão podem ser conformadas a frio ou a quente.

Na hidroformagem de chapas, a variação nas propriedades das bobinas recebidas é um problema comum para o processo de conformação, especialmente com materiais para aplicações automotivas.

Mesmo que a bobina de chapa recebida possa atender às especificações de teste de tração, uma alta taxa de rejeição é frequentemente observada na produção devido ao comportamento inconsistente do material. Assim, há uma forte necessidade de um método discriminativo para testar a conformabilidade do material.

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Elaboração e Edição: Thiago Cortiz e Renata Brandolin

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