PT2091674E - Folha de material laminado a frio e método para o seu fabrico - Google Patents

Description

ΕΡ 2 091 674/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Folha de material laminado a frio e método para o seu fabrico" A presente invenção refere-se em geral a material em folha e, mais especificamente, a material em folha que têm projecções nas suas superfícies, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e um método para conformação de material em folha de acordo com o preâmbulo da reivindicação 9 (ver, por exemplo, EP-B-0 891234) .

Como referido aqui, o material em folha do tipo especificado refere-se a material em folha que tem em ambas as suas faces uma pluralidade de filas de projecções, tendo cada projecção sido conformada pela deformação do material em folha localmente, de modo a deixar uma correspondente depressão na face oposta do material. Esta deformação é efectuada por uma ferramenta de conformação e resulta tanto no endurecimento por deformação plástica como num aumento da sua espessura efectiva. O material em folha do tipo especificado é mais rígido do que o material em folha lisa, a partir do qual o mesmo é conformado e a massa de material requerida para um serviço particular pode ser reduzida mediante utilização do material em folha do tipo especificado em vez do material em folha lisa. A grandeza e a distribuição da deformação plástica exercidas sobre o material em folha dependem de um número de factores incluindo, entre outros, a profundidade de penetração das porções de formação da ferramenta e a geometria das porções de formação.

Um exemplo adicional do material em folha do tipo especificado é revelado na EP0674551, que é de propriedade do actual requerente, em que o material em folha é proporcionado com as posições relativas das projecções e depressões de tal modo que as linhas traçadas numa superfície do material entre filas adjacentes de projecções e depressões são não lineares. As projecções são conformadas pelas ferramentas de conformação que têm dentes com quatro flancos, em que cada flanco está voltado para uma direcção entre as direcções axial e circunferencial dos rolos . 2 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ

Um factor adicional que afecta a grandeza e a distribuição da deformação plástica em tal disposição é o arranjo ou concentração de dentes na ferramenta de conformação.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção é proporcionado uma de material laminado a frio, tendo em ambas as suas superfícies filas de projecções e filas de depressões, correspondendo as projecções numa superfície com as depressões na outra superfície, as posições relativas das projecções e depressões sendo tal que as linhas traçadas numa superfície da folha entre filas adjacentes de projecções são não lineares, tendo a folha uma espessura de base G, em que cada projecção tem uma região substancialmente contínua de deformação plástica máxima em ou em torno de seu vértice e não é adelgaçada em mais do que 25% da sua espessura de base G.

De preferência, a base de cada depressão compreende dois ou mais raios de curvatura diferentes.

As projecções e/ou depressões são dispostas, de preferência, em filas rectilíneas e/ou helicoidais. A base de cada depressão pode compreender um primeiro raio dri, por exemplo, numa primeira direcção. As depressões podem compreender um segundo raio dr2, por exemplo, numa segunda direcção, e/ou segunda direcção longitudinal e/ou direcção de laminação com relação a uma extensão do material em folha. A primeira direcção pode ser diferente da segunda direcção, por exemplo, a 45 graus a partir da mesma. O raio de curvatura pode ser diferente do raio de curvatura ao longo do segundo raio.

As depressões podem ainda compreender um terceiro raio dr3, por exemplo numa terceira direcção perpendicular à primeira direcção. As depressões podem compreender ainda um quarto raio dr4, por exemplo numa quarta direcção perpendicular à segunda direcção. O primeiro e o terceiro raios dr4 e dr3 podem ser iguais, sendo o segundo raio dr2 e/ou dr4 diferentes dos mesmos, por exemplo, menos do que os mesmos ou o mesmo que aos mesmos. 3 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ Ο passo Ρ entre as depressões adjacentes ou entre projecções adjacentes em cada fila pode ser de, pelo menos, 2,5, digamos, 3 vezes o raio de curvatura ao longo do primeiro raio dri. Adicionalmente ou em alternativa, o passo P está geralmente entre 2,5 e 3,9, por exemplo, aproximadamente 3,3, digamos 3,32, vezes o raio de curvatura ao longo do primeiro raio dri. O material em folha pode compreender uma amplitude A. A altura das projecções que é suficiente para garantir que a linha traçada numa superfície do material entre filas adjacentes de projecções e depressões não seja rectilínea depende do passo das projecções e do passo das depressões nas filas.

Como visto em qualquer secção transversal num plano que é geralmente perpendicular ao material em folha, a amplitude A é, de preferência, substancialmente maior do que a espessura de base G do material. Em todas tais secções transversais, o material em folha de acordo com a invenção é, de preferência, ondulado e, mais de preferência, não existe qualquer lugar onde o material possa ser cortado ao longo de uma linha recta e a secção transversal resultante do material será rectilinea. A amplitude A é, de preferência, de 1,5 a 4, digamos 2 e 3 vezes a espessura de base G. A espessura de base G pode estar, de preferência, entre 0,2 mm e 3,0 mm, por exemplo, 0,7 mm ou 1,5 mm. A deformação plástica do material é, de preferência, de 0,05 ou mais. A proporção do material em folha que é sujeito a deformação plástica significativa, o mesmo é dizer, deformada plasticamente até um valor de 0,05 ou mais é, de preferência, pelo menos 65% e, mais de preferência, acima de 80%, por exemplo, 90% a 100%. O material em folha pode compreender aço, por exemplo, aço macio e pode ser galvanizado. Em alternativa, o material em folha pode compreender qualquer outro material capaz de endurecimento sob tensão e/ou deformação plástica. 4 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ Ο material em folha pode compreender um perfil ou secção transversal conformada como uma secção de canal ou semelhante para utilização como uma divisória ou escora de canal ou como parte da mesma. As projecções podem ser conformadas sobre toda a secção conformada ou sobre parte da mesma.

De acordo com um aspecto adicional da invenção, é proporcionado um método de conformação de material em folha de acordo com a reivindicação 12. O método pode compreender adicionalmente a conformação do material em folha conformado, por exemplo numa secção de canal. O método pode compreender a compressão do material de modo que o vértice ou os picos das projecções fiquem livres do contacto com a outra ferramenta durante a conformação. O método pode compreender a sujeição do material em folha a uma deformação plástica de 0,05 ou mais através de, pelo menos, 65% da área conformada do mesmo. A folga entre os dentes numa ferramenta e os dentes na outra ferramenta durante a conformação pode ser de, pelo menos 1,1 vezes a espessura de base do material em folha liso.

Uma ferramenta adequada para a realização do método de acordo a invenção pode compreender filas de dentes na sua superfície externa, compreendendo cada dente uma superfície de engate de folha arredondada. A superfície de engate de folha arredondada de cada dente pode ter um raio de curvatura, em que o passo entre os dentes adjacentes numa linha está entre 2,5 e 3,9 vezes o raio de curvatura.

De preferência, também existe também uma folga mínima, em utilização, entre o pico de cada dente numa ferramenta uma e a superfície da raiz da outra ferramenta, por exemplo, para assegurar que o material a ser conformado não é constrito entre as mesmas. 5 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ Ο par de ferramentas pode fazer parte de um aparelho. O aparelho pode ainda compreender meios de conformação para conformação do material em folha. Os meios de conformação podem compreender um par adicional dos rolos e podem estar dispostos para conformar o material em folha conformado, por exemplo, numa secção de canal.

De preferência, o passo P está entre 3 e 3,5, por exemplo, 3,32 vezes o raio de curvatura R. O raio de curvatura R é, de preferência, pelo menos, igual à espessura de base G de um material em folha a ser conformado e, mais de preferência, pelo menos 1,1 vezes a espessura de base G, por exemplo, pelo menos, 2 vezes a espessura de base G e/ou menos do que 3,33 vezes a espessura de base. Assim, o passo está, de preferência, entre 2,5 e 13 vezes a espessura de base G, por exemplo, entre 2,75 e 7,8 vezes a espessura de base e, mais de preferência, pelo menos 3,65 vezes a espessura de base G.

Cada dente pode ter uma superfície de engate de folha arredondada com um primeiro raio r4 numa primeira direcção e/ou segundo raio r2 numa segunda direcção ao longo das linhas. A primeira direcção pode formar um ângulo agudo em relação à segunda direcção. O segundo raio r2 pode ser menos do que ou igual ao primeiro raio ri.

Como utilizado aqui, o termo "raio" refere-se à distância entre o centro do plano da base do dente e a face do dente, quando medido ao longo de um plano imaginário que se prolonga na direcção do raio r4, r2, r3, r4, enquanto o termo "raio de curvatura" refere-se ao raio da superfície real num ponto específico na superfície da porção de conformação do dente. Assim, um "raio" r4, r2, r3, r4 pode ser um raio de curvatura composto, que tem dois ou mais raios de curvatura misturados entre si.

Para evitar qualquer dúvida, a "direcção" de um raio r4, r2, r3, r4 refere-se à direcção, na qual se prolonga o plano desse raio r4, r2, r3, r4. 6 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ Ο passo Ρ entre os dentes adjacentes numa linha pode ser, pelo menos, 3,3, por exemplo, pelo menos, 3,32, vezes o primeiro e/ou o segundo raios Rl, R2. De preferência, o passo P entre os dentes adjacentes em uma fila é de, pelo menos, 3,3, por exemplo, pelo menos, 3,32 vezes o segundo raio r2 medido no ponto do dente mais próximo do dente adjacente à outra ferramenta. Advoga-se que esta disposição preveja a folga suficiente para, em utilização, evitar a constrição do material.

De preferência, o raio de curvatura R é menos do que ou igual a 6,7 mm e/ou o passo é menos do que 15,6 mm, por exemplo, entre 5 mm e 15,6 mm, por exemplo, entre 5 mm e 7,8 mm. A ferramenta ou ferramentas podem compreender uma primeira dimensão e uma segunda dimensão, por exemplo, quando a segunda dimensão é perpendicular à primeira dimensão. As linhas podem prolongar na direcção da primeira e/ou da segunda dimensões. Em alternativa, as filas podem prolongar numa direcção entre a primeira e a segunda dimensão. A ferramenta ou ferramentas podem incluir rolos cilíndricos, por exemplo, os quais são rotativo em torno de respectivos eixos, cujos eixos podem ser paralelos entre si. Os dentes podem ser dispostas em filas helicoidais. Cada dente pode ter uma porção de conformação de engate de folha, a qual está substancialmente isenta de arestas vivas e/ou compreende a superfície de engate de folha. A primeira dimensão pode compreender uma dimensão circunferencial e/ou a segunda dimensão pode compreender uma dimensão axial. Nesta concretização existe, de preferência, uma folga mínima, em utilização, entre o pico de cada dente numa ferramenta e o diâmetro da raiz da outra ferramenta, por exemplo, para assegurar que o material a ser conformado não é constrito entre os mesmos. A superfície de engate de folha é, de preferência, isenta de arestas vivas. Os dentes podem incluir porções de conformação sem arestas vivas. 7 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ

Cada dente pode ainda compreender um raio terceiro r3, por exemplo, na terceira direcção perpendicular à primeira direcção e/ou um quarto raio R4, por exemplo, na quarta direcção perpendicular à segunda direcção. O terceiro raio r3 pode ser igual ao primeiro raio r4 e/ou o quarto raio R4 pode ser igual ao segundo raio r2. O dente pode ter raios de curvatura compostos ou misturados, de modo que o raio de curvatura numa parte da periferia do dente mistura-se suave e continuamente com um segundo raio de curvatura numa outra parte da periferia do dente. O passo P e/ou os raios r4, r2, r3, r4 e/ou o espaço dos rolos são, de preferência, seleccionados, de tal modo que as porções de conformação do dente provocam, em utilização, a referida deformação plástica e/ou adelgaçamento do material no material em folha.

Será agora descrita uma concretização da invenção, a titulo de exemplo, com referência apenas aos desenhos anexos, em que: a FIGURA 1 é uma vista em perspectiva de um dente utilizado no método de acordo com a técnica anterior; a FIGURA 2 é uma representação da distribuição da tensão através de uma projecção conformada no material em folha que utiliza o dente da FIGURA 1; a FIGURA 3 é uma vista plana de um fragmento de uma concretização de material em folha de acordo com a invenção; a FIGURA 4 é uma ilustração diagramática da conformação de material em folha utilizando uma concretização do método de acordo com a invenção; a FIGURA 5 é uma vista em perspectiva da cooperação de um grupo de dentes que têm uma primeira concretização de porções de conformação de dente; 8 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ a FIGURA 6 é uma vista lateral das porções de conformação de dente da FIGURA 5 a partir da direcção X; a FIGURA 7 é uma vista plana das porções de conformação de dente da FIGURA 5; a FIGURA 8 é uma vista em corte transversal ao longo da linha B-B da FIGURA 7, que mostra o material em folha a ser conformado entre as porções de conformação de dente; a FIGURA 8A é uma representação da distribuição de tensões através de uma projecção conformada no material em folha, que utiliza o dente da FIGURA 8; a FIGURA 9 mostra uma segunda concretização das porções de conformação de dente; a FIGURA 10 mostra uma terceira concretização das porções de conformação de dente; a FIGURA 11 mostra uma quarta concretização das porções de conformação de dente; a FIGURA 12 mostra uma quinta concretização das porções de conformação de dente; a FIGURA 13 mostra uma sexta concretização das porções de conformação de dente; a FIGURA 14A é uma vista em corte transversal de uma das porções de conformação de dente da FIGURA 13; a FIGURA 14B é uma vista de topo de uma das porções de conformação de dente da FIGURA 13; a FIGURA 15 é uma vista em perspectiva do material em folha conformado numa primeira concretização da secção de canal; e a FIGURA 18 é uma vista em perspectiva do material em folha conformado numa segunda concretização de secção de canal. 9 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ A FIGURA 1 ilustra um dente de rolo 1 da técnica anterior do tipo apresentado em EP0891234 (a qual é propriedade da mesma requerente) para conformação de uma projecção 2 no material em folha 3 como mostrado na FIGURA 2. O dente de rolo 1 tem uma forma de engrenagem envolvente em secção transversal que tem quatro flancos 4 que se fundem num pico substancialmente plano 5. Os rolos de conformação (não mostrados) incluirão vários de tais dentes 1, em que os dentes 1 em rolos adjacentes (não mostrados) engatam entre si para deformar o material em folha 3. A geometria e a densidade dos dentes 1 através da superfície dos rolos (não mostrados) dependem de exigências específicas da aplicação. Por exemplo, um aumento na profundidade de encaixe e/ou um aumento na densidade de dentes 1 resultará num grau maior de endurecimento de trabalho bem como uma maior redução no comprimento total do material.

Observamos através de experimentação extensiva que a gama prática de profundidade e/ou densidade dos dentes 1 no rolo (não mostrados) para produzir material em folha útil do tipo especificado também é limitada pelo grau resultante de adelgaçamento de material, o que piora as propriedades mecânicas do material. O equipamento e os métodos de produção de material em folha do tipo especificado requerem, portanto, um equilíbrio entre a densidade e o engate dos dentes em função do grau de adelgaçamento de material a fim de optimizar o processo de conformação.

Em investigação adicional, foi determinado surpreendentemente que cantos vivas 6 entre os flancos 4, os quais são formados como um resultado do processo de fabrico provocam as áreas 7 de deformação plástica de pico.

Como um resultado disso, é experimentado um grau superior de endurecimento de trabalho e adelgaçamento do material nestas áreas 7. A distribuição de tensões resultante é ilustrada na FIGURA 2. Sem pretender ser limitado por qualquer teoria específica assumimos agora que as dificuldades na conformação de material em folha do tipo especificado, que utiliza um material em folha relativamente 10 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ espesso, tendo, por exemplo, uma espessura acima de 1,5 mm, podem ser atribuídas a este fenómeno. É a partir destas realizações surpreendentes que foi concebida e desenvolvida a presente invenção.

Com referência agora à FIGURA 3, na mesma é mostrado um fragmento de material em folha conformado 10, que compreende aço macio, que tem em ambas as suas faces um grande número de projecções 11 e depressões 12, correspondendo cada projecção 11 numa face a uma depressão 12 na outra face. As projecções 11 e as depressões 12 tem a forma substancialmente quadrada com os cantos arredondados.

As projecções 11 e as depressões 12 numa face estão dispostas em filas rectilíneas Rll e colunas Cll, em que cada fila Rll e cada coluna Cll compreende projecções alternadas 11 e depressões 12. Existem, também, respectivas filas alternadas R12, R13 e projecções 11 e depressões 12, que se prolongam ao longo de uma linha entre as direcções das filas

Rll e das colunas Cll. As filas R12, R13 prolongam-se a 45° em relação às filas Rll e às colunas Cll nesta concretização. Estas filas são referidas em seguida como filas helicoidais R12, Rl3. O ângulo pode variar de 0o a 180°.

As projecções 11 e as depressões 12 adjacentes estão suficientemente próximas entre si de modo a não haver áreas substancialmente planas de material em folha entre as mesmas. Assim, o material em folha 10, como visto em qualquer secção transversal, a qual é geralmente perpendicular ao plano nominal ou efectivo do material em folha 10, é ondulado, resultando deste modo numa espessura efectiva, ou amplitude A, que é maior do que a espessura de base G do material. O material em folha conformado 10, ilustrado na FIGURA 3 foi conformado pelo processo ilustrado na FIGURA 4. Neste processo, material em folha liso ou de base 17 que tem uma espessura de base G é puxado de uma bobina (não mostrada) e passa entre um par de rolos 18 e 19, cada um dos quais tem, na sua periferia, um certo número de dentes 30. Os rolos 18, 19 rodam em torno de respectivos eixos paralelos 20 e 21 e o material em folha de base 17 é engatado e deformado pelos 11 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ dentes 30 dos rolos 18, 19. Cada dente 30 empurra uma parte do material em folha de base 17 para dentro de uma folga entre os dentes 30 no outro rolo 18, 19 para conformar uma projecção 11, voltada para o outro rolo 18, 19 e uma correspondente depressão 12 voltada para um rolo 18, 19, proporcionando, desse modo, o material em folha conformado 10. Assim, a espessura total do material em folha de base 17 é aumentada pela presença das projecções 11 em ambas as suas faces e proporcionando uma espessura efectiva, ou amplitude A, no material em folha conformado 10. A partir do par de rolos 18 e 19, o material em folha 10 pode então passar entre pares de rolos adicionais 22, 23 e 24 para conformar, nesta concretização, o material em folha conformado 10 numa secção de canal 27. Podem também ser conformados outros componentes conformados alongados (não mostrados). O par de rolos 18 e 19 e os pares de rolos adicionais 22, 23 e 24 são todos accionados por meios de accionamento comuns 25 de forma conhecida e incluindo, de preferência, um motor eléctrico 26. Os pares de rolo 18 e 19, 22, 23, 24 são accionados substancialmente com a mesma velocidade periférica, de modo que o material em folha de base 17 passa continuamente e com a mesma velocidade entre os rolos 18 e 19 em que passa o material em folha conformado 10 entre os pares de rolos adicionais subsequentes 22, 23, 24.

Após o material em folha conformado 10 ter sido conformado num canal ou noutra secção 27, o mesmo pode ser cortado em comprimentos (não mostrados) para transporte e utilização.

Ambos os rolos 18, 19 têm substancialmente a mesma forma com uma primeira dimensão, ou comprimento axial nesta concretização e uma segunda dimensão perpendicular em relação à primeira dimensão ou dimensão circunferencial nesta concretização. Cada rolo 18, 19 inclui uma pluralidade de dentes idênticos 30 em sua periferia, cada um dos dentes 30 inclui uma porção de conformação de dente 30a como mostrado na FIGURA 5. Os dentes 30 estão dispostos numa pluralidade de filas que correspondem às filas Rll, R12, R13 e colunas Cll 12 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ do material em folha conformado. Será apreciado que as filas helicoidais R12, R13 de dentes 30 se prolongam ao longo de filas que se prolongam entre as linhas situadas ao longo da primeira e da segunda dimensão. Nesta concretização, as filas helicoidais (não mostradas) estão inclinadas em relação ao eixo 20, 21 do rolo 18, 19 de um ângulo de 45°.

Cada porção de conformação de dente 30 é formada integralmente com uma porção de base de dente (não mostrada) que por sua vez é formada integralmente ou fixada de outro modo à periferia de um dos rolos 18, 19. Será apreciado que as porções de base de dente (não mostradas) estão dispostas e dimensionadas de tal modo que as mesmas não impedem a deformação do material em utilização. A primeira concretização das porções de conformação de dente 30a tem uma geometria e arranjo cooperante como ilustrado em parte nas FIGURAS 5 a 8. Cada porção de conformação de dente 30a inclui um plano de base 31, que tem a forma substancialmente quadrada, tendo cantos arredondados 32 e uma depressão lisa 33 no ponto médio de cada aresta lateral 34, conformando assim uma forma de quatro lóbulos. As superfícies laterais 35 da porção de conformação de dente 30 projectam-se para cima a partir das arestas laterais 34 da base 31 e se curvam em direcção a um vértice alisado comum 36, conformando assim uma superfície de engate de folha arredondada. Será apreciado que não há cantos vivos presentes nas porções de conformação de dente 30a.

As caracteristicas da forma da porção de conformação de dente 30a são definidas por uma série de raios ri, r2, r3, r4 cada um dos quais tem um raio de curvatura constante nesta concretização. No entanto, nesta concretização o primeiro e o terceiro raio r4, r3 são diferentes do segundo e quarto raio r2, r4.

Como aqui utilizado, o termo "raio" refere-se à distância entre o centro do plano de base de dente 31 e a face de dente 35, quando medida ao longo de um plano imaginário que se prolonga na direcção do raio r4, r2, r3, r4 (como mostrado mais claramente na FIGURA 6) enquanto o termo "raio de curvatura" se refere ao raio de superfície efectivo 13 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ num ponto específico na superfície da porção de conformação de dente 30a. Assim, um "raio" rlf r2, r3, r4 pode ser um raio de curvatura, composto, tendo dois ou mais raios de curvatura misturados entre si.

Para evitar dúvida, a "direcção" de um raio ri, r2, r3, r4 refere-se à direcção na qual se prolonga o plano do raio r4, r2, r3, r4. O primeiro e o terceiro raio r4, r2 são perpendiculares entre si e cada um dos mesmos prolonga-se numa direcção entre a primeira e a segunda direcção (isto é, entre as direcções, axial e circunferencial dos rolos 18, 19) . Como é mostrado, r4, r3 prolongam-se a 45° em relação à primeira direcção nesta concretização. O segundo e o quarto raio r2, r4 prolongam-se, respectivamente, ao longo da direcção axial e da direcção circunferencial (isto é, o rolamento). O passo P entre dentes adjacentes 30 é igual nesta concretização ao longo de ambas as filas rectilíneas Rll e colunas Cll.

Em utilização, o material em folha 10 é feito passar através dos rolos 18, 19 na direcção de rolamento RD (mostrada na FIGURA 7) . Cada porção de conformação de dente 30 a partir de um dos rolos 18, 19 desloca-se para dentro e para fora do alinhamento com o espaço entre as porções adjacentes de conformação de dente 30 no outro dos rolos 18, 19 como mostrado mais claramente nas FIGURAS 5 a 8. Como pode ser visto a partir da FIGURA 8, a amplitude A do material em folha conformado 10 é uma função da profundidade D de penetração, ou sobreposição, entre as porções de conformação 30a, a qual por sua vez é uma função da separação dos rolos 18, 19. O espaçamento e a geometria dos dentes 30 nesta concretização são tais que o vértice ou pico de uma projecção 11, que é conformado por um dos dentes 30 num dos rolos 18, 19 não entra em contanto com o outro rolo 18, 19. Isso pode ser visto, por exemplo, na FIGURA 8. A amplitude A do material em folha que sai dos rolos 18 e 19 está, de preferência, entre 1,5 a 4, digamos 2 e 3 vezes a espessura de base G do material em folha. No entanto, será 14 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ apreciado que a conformação subsequente do material em folha pelos pares de rolos 22, 23 e 24 pode reduzir a amplitude A do material em folha conformado 10.

Como mencionado acima, os aperfeiçoamentos em propriedades físicas do material em folha do tipo especificado são principalmente atribuídos ao aumento da espessura efectiva do material em folha e ao efeito de endurecimento por deformação, o qual é uma consequência da deformação plástica do material. É, portanto, desejável maximizar a espessura ou amplitude A efectiva do material conformado 10 e maximizar tanto a grandeza como a área da deformação plástica. Aumentando a amplitude A aumentar-se-á a grandeza da deformação plástica e diminuindo o passo P aumentar-se-á a área de deformação plástica devido a um aumento na densidade de projecções.

No entanto, quanto maior for a grandeza da deformação plástica, maior será a extensão do adelgaçamento de material, o que afecta adversamente as propriedades físicas do material em folha.

Determinamos que existe um raio de superfície de engate de folha R preferível ou óptimo, que proporciona um equilíbrio entre a maximização do endurecimento de trabalho e a minimização do adelgaçamento do material.

No entanto, como mencionado acima é desejável minimizar o passo P a fim de maximizar a área de deformação plástica. Observou-se que o material em folha é "comprimido" quando a folga entre porções de conformação adjacentes 30a diminui e é inferior à espessura de base G em utilização. Embora seja vantajosa a constrição do material em termos de deformação plástica e, portanto, de endurecimento por tensão do material conformado, a mesma pode resultar no adelgaçamento local do material em folha e provocar problemas de fabrico devido às cargas excessivas e problemas de desgaste de rolos. É, portanto, preferível evitar a constrição do material. A forma de dente, a qual possibilita que seja alcançado um equilíbrio entre estes factores antagónicos é conseguida proporcionando uma superfície de engate de folha arredondada 15 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ que tem um raio de curvatura igual ao raio de superfície R preferível em algumas áreas, enquanto o raio de curvatura em outras áreas é ajustado para prevenir a constrição. A constrição do material ocorre nas regiões onde existe a menor distância entre os dentes de engate. No caso da primeira concretização da porção de conformação de dente 30a, isto ocorre na direcção das filas rectilíneas Rll e das colunas Cll (isto é, a direcção de r2 e r4) .

Consequentemente, nesta concretização os raios r4, r3 da superfície de engate de folha têm um raio de curvatura igual ao raio de superfície preferível R, enquanto os raios r2, r4 diminuem gradualmente a partir do pico até a porção de base (não mostrada). Isso proporciona um perfil que permite um passo reduzido P para maximizar a área deformada, enquanto proporciona um grau de folga extra para evitar constrição do material.

Determinamos que assegurando que o passo P seja, pelo menos, 2,5 vezes, de preferência, pelo menos, 3 vezes, por exemplo, 3,32 vezes o raio de superfície preferível R (isto é, o primeiro e o terceiro raio r4, r3 nesta concretização) o nível de tensão pode ser maximizado. O raio de superfície ao longo dos raios rlf r2, r3, r4 deve ser, pelo menos, igual à espessura de base G, de preferência, 1,1 ou mais vezes a espessura de base G, do material em folha para garantir uma distribuição de tensões relativamente igual por toda a projecção 11 e para minimizar o adelgaçamento. A FIGURA 8a mostra uma representação da deformação plástica de uma parte do material em folha conformado 10, que utiliza a geometria de dente mostrada nas FIGURAS 5 a 8. Como mostrado na FIGURA 8a existe uma área contínua de deformação plástica de pico PP em torno do vértice da projecção 11, enquanto a deformação plástica na região arqueada ("quaquaversal") QQ que circunda a área PP diminui afastando-se dessa região. O material em folha é adelgaçado em menos do que 25%. A base da depressão 12 inclui quatro raios dr4, dr2, dr3 e dr4, que correspondem, em geral, aos quatro raios r4, r2, r3 e r4 da superfície de engate de folha do dente. 16 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ A fim de demonstrar adicionalmente a flexibilidade da invenção, é feita referência às formas de dente, adicionais, mostradas nas FIGURAS 9 a 13. A FIGURA 9 mostra uma segunda concretização do dente 130 que inclui uma porção de conformação 130a de forma hemisférica e uma porção de base cilíndrica 130b formada integralmente com a porção de conformação 130a. Nesse caso, todos os raios r4, r2, r3 e r4 são iguais ao raio de superfície preferível R e o passo P2 é tal que não ocorre constrição de material. Será apreciado que o passo P2 requerido para prevenir constrição do material será maior para esta concretização uma vez que o segundo e o quarto raio r2, r4 são iguais ao primeiro e terceiro raio r4, r3. A FIGURA 10 mostra uma terceira concretização do dente 230, a qual inclui uma porção de conformação 230a formada integralmente com uma porção de base 230b que é geralmente quadrada em planta com cantos arredondados. O primeiro e o terceiro raio r4, r3 nesta concretização são ambos iguais ao raio de superfície preferível R, ao passo que o segundo e o quarto raio r2, r4 compreendem individualmente um raio composto que diminui gradualmente no sentido da porção de base 230b para proporcionar a folga adequada e assim reduzir o potencial de constrição do material. Esta forma de dente 230 permite um passo reduzido P3 em relação ao passo P2 da segunda concretização, aumentando desse modo a densidade das projecções 11 e melhorando a proporção do material em folha conformado 10, o qual é endurecido por tensão. A FIGURA 11 mostra uma quarta concretização do dente 330 que inclui uma porção de conformação 330a formada integralmente com uma porção de base 330b, que também é, em geral, quadrada em planta com os cantos arredondados. O primeiro e o terceiro raio r4, r3 nesta concretização são ambos iguais ao raio de superfície preferível R em ou adjacente ao pico 311a do dente 330 e compreende um raio composto que diminui gradualmente no sentido da porção de base 330b. O segundo e quarto raio r2, r4 têm um único raio de curvatura e são menores do que o primeiro e o terceiro raio r4, r3, para proporcionar a folga adequada e assim reduzir o potencial para constrição do material. Esta forma 17 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ de dente 330 permite um passo reduzido P4 em relação ao passo P2 da segunda concretização, uma vez que o tamanho da porção de base 330b pode ser reduzido para um raio de superfície preferível determinado R, aumentando, desse modo, a área trabalhada do material em folha 10. A FIGURA 12 mostra uma quinta concretização do dente 430, o qual inclui uma porção de conformação 430a formada integralmente com uma porção de base 430b que é também, em geral, quadrada em planta com os cantos arredondados. O primeiro e o terceiro raio r4, r3 nesta concretização são ambos iguais ao raio de superfície preferível R no ou adjacente ao pico 411a do dente 430 e compreendem um raio composto, que diminui gradualmente no sentido da porção de base 430b. O segundo e o quarto raio r2, r4 compreendem um raio composto que diminui gradualmente no sentido da porção de base 430b, para proporcionar uma região que tem uma folga adequada e reduzem desse modo o potencial para constrição do material. Os quatro raios compostos r4, r2, r3, r4 da forma de dente 430 proporcionam a flexibilidade máxima para optimizar o equilíbrio entre o grau de endurecimento de trabalho e evitar a constrição do material.

As FIGURAS 13, 14a e 14b mostram uma sexta concretização do dente 630 que inclui uma porção de conformação 630a formada integralmente com uma porção de base 630b que é geralmente quadrada em planta com os cantos arredondados. Todos os raios r4, r2, r3, r4 nesta concretização são iguais ao raio de superfície preferível R no e adjacente ao pico 611a do dente 430, para proporcionar uma superfície parcialmente esferoidal 631 e compreendem um raio composto que diminui gradualmente no sentido da porção de base 430b que se prolonga a partir da superfície parcialmente esferoidal 631 e se mistura com a mesma. O segundo e o quarto raio r2, r4 compreendem individualmente um raio composto que diminui gradualmente no sentido da porção de base 430b por intermédio de um gradiente mais inclinado do que o primeiro e o terceiro raio rlr r3, proporcionando desse modo uma região que tem uma folga adequada para reduzir o potencial para constrição do material. 18 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ

Como mostrado mais claramente nas FIGURAS 14A e 14B, a superfície parcialmente esferoidal 631 ou área de ponta 631 é definida por um segmento cónico com um ângulo A entre 0o e 180°. Claramente, se o ângulo A se aproximar de 180° então a forma de dente 160 se aproximará da forma da FIGURA 9. O material em folha conformado 27, o qual resulta do processo ilustrado na FIGURA 4 é adequado para utilização por si mesmo ou na forma de um componente estrutural 27a, 27b, como mostrado nas FIGURAS 15 e 16, por exemplo, um pilar ou uma viga. Para estas finalidades, o material em folha 10 com a forma de canal 27a, 27b é particularmente adequado, tendo o canal 27a, 27b flanges 270a, 271a, 270b e uma faixa 272a, 272b que mantém as flanges 270a, 271a, 270b separadas de uma distância predeterminada.

As superfícies das flanges 270a, 271a, 270b e a chapa 272a, 272b incluem filas (Rll, R12, R13) de projecções 11 e depressões 12. Em certos casos, projecções 11 e depressões 12 podem ser requeridas apenas numa parte da superfície do material em folha 10. A invenção é aplicável com vantagem especial às escoras, 27a e 27b, utilizadas em divisórias de escora e painel e para os comprimentos de canal 27b, nos quais são recebidas as porções de extremidades das escoras 27a, 27b.

Para outras finalidades, o material, em geral, plano ou de secção diferente de um canal 27 são úteis, por exemplo, secções C, secções U, secções Z, secções I e assim por diante. O material em folha do tipo especificado conformado de acordo com a presente invenção é muito mais rígido do que o material em folha liso, a partir do qual o mesmo é conformado. Em particular, a resistência à flexão de tal material aumenta drasticamente.

Exemplo 1

Um provete de material em folha que tem uma espessura de base G de 0,45 mm foi conformado utilizando uma ferramenta que compreende a forma de dente mostrada na FIGURA 10. O 19 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ passo dos dentes na ferramenta era de 5,1 mm, o primeiro e o terceiro raio rlf r3 tinham um raio de curvatura constante de 1,5 mm, enquanto o segundo e o quarto raio r2, r4 tinham um raio de curvatura composto. O material em folha foi conformado com uma amplitude A de 2,5 vezes a espessura de base G do material 17 com uma proporção de deformação plástica significativa de 70% e o adelgaçamento do material de 15%. O material em folha conformado 10 teve como resultado num aumento de 33% da resistência à flexão em relação ao material de folha lisa a partir do qual o mesmo foi conformado, quando medido por um teste de flexão de três pontos de deslocamento de 5 mm.

Exemplo 2

Um provete adicional de material em folha que tem uma espessura de base G de 0,45 mm foi conformado utilizando uma ferramenta que compreende a mesma forma de dente e que tem o mesmo passo como no Exemplo 1. O material em folha foi conformado com uma amplitude A de três vezes a espessura de base G do material 17 com uma proporção de deformação plástica significativa de 88% e o adelgaçamento de material de 23%. O material em folha conformado 10 teve como resultado um aumento de 36% na resistência à flexão em relação ao material de folha lisa a partir do qual o mesmo foi conformado, quando medido por um teste de flexão de três pontos de deslocamento de 5 mm.

Exemplo 3

Um provete de material em folha que tem uma espessura de base G de 0,7 mm foi conformado, utilizando uma ferramenta que compreende a mesma forma de dente e que tem o mesmo passo como no Exemplo 1. O material em folha foi conformado com uma amplitude A de duas vezes a espessura de base G do material 17 com uma proporção de deformação plástica significativa de 88% e o adelgaçamento de material de 11%. O material em folha conformado 10 teve como resultado um aumento de 48% da 20 ΕΡ 2 091 674/ΡΙ resistência à flexão em relação ao material de folha lisa a partir do qual o mesmo foi conformado, quando medido por um teste de flexão de três pontos de deslocamento de 5 mm.

Exemplo 4

Um provete adicional de material em folha que tem uma espessura de base G de 0,7 mm foi conformado utilizando uma ferramenta, compreende a mesma forma de dente e tendo o mesmo passo como no exemplo 1. O material em folha foi conformado com uma amplitude A de 2,5 vezes a espessura de base G do material 17 com uma proporção de deformação plástica significativa de 96% e o adelgaçamento de material de 22%. O material em folha conformado 10 teve como resultado um aumento de 62% da resistência à flexão em relação ao material de folha lisa a partir do qual o mesmo foi conformado, quando medido por um teste de flexão de três pontos de deslocamento de 5 mm.

Exemplo 5

Um provete de material em folha que tem uma espessura de base G de 2 mm foi conformado utilizando uma ferramenta que compreende a forma de dente mostrada na FIGURA 9. O passo dos dentes na ferramenta era de 9,5 mm e o primeiro, segundo, terceiro e quarto raio rx, r2, r3, r4 tinham, todos, raios constantes de curvatura de 2,5 mm. O material em folha foi conformado com uma amplitude A de 1,8 vezes a espessura de base G do material 17 com uma proporção de deformação plástica significativa de 76% e o adelgaçamento de material de 24%. O material em folha conformado 10 teve como resultado um aumento de 35% de resistência à flexão em relação ao material de folha lisa a partir do qual o mesmo foi conformado, quando medido por um teste de flexão de três pontos de deslocamento de 5 mm.

Será apreciado que estão previstas diversas variações da concretização apresentada sem afastamento do âmbito da invenção, como definida pelas reivindicações anexas. Por exemplo, a ferramenta ou ferramentas de conformação não 21 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ precisam compreender rolos de inter-engate. Qualquer ferramenta adequada pode ser utilizada tal como uma prensa ou, por exemplo, outros meios de estampagem.

Pode existir um substituto para o par de rolos 18, 19, um par de rolos que não sejam idênticos, por exemplo, um que tem dentes quadrados (não mostrado) e o outro que tem dentes alongados (não mostrado).

Em vez dos pares de rolos 22, 23 e 24, pode ser proporcionado um dispositivo, ou dispositivos, alternativo para modificação do material em folha de alguma outra forma ou em alternativa, a folha pode ser proporcionada sem modificação.

Embora filas helicoidais estejam inclinadas a 45 graus em relação ao eixo dos rolos, as mesmas podem ser inclinadas com qualquer ângulo e/ou as mesmas não precisam ser dispostas em filas helicoidais. A ferramenta não precisa de ter rolos, poderia ter, por exemplo, um bloco com uma face plana e/ou substancialmente plana. 0 material em folha é, de preferência, de aço macio, o qual pode ser galvanizado ou revestido de outro modo para protecção contra corrosão. A modificação da folha de aço macio inicialmente lisa, galvanizada na forma até aqui descrita deixa intacto o revestimento de protecção. A espessura de base G do material em folha lisa está tipicamente na gama de 0,3 a 3 mm.

Verificou-se surpreendentemente que a presente invenção pode ser utilizada para conformar o material com uma espessura de base G de 3 mm, enquanto mostrando ainda resistência aperfeiçoada e nenhuma constrição perceptivel do material.

Como será apreciado, são previstos muitos raios alternativos ri, r2, r3, r4, os quais resultarão num número de diferentes formas de superfícies de engate de folha arredondadas que são consistentes com a invenção. 22 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ Ο passo Ρ entre dentes adjacentes 30 nas filas Rll pode ser diferente do passo P nas colunas Cll.

Como utilizado aqui, o termo "material em folha" abrange, em geral, o material plano, por exemplo, tal como o que é descrito nos pedidos de patente europeia, mencionados anteriormente e produtos feitos mediante flexão ou conformação de material em folha, em geral, plano, cujos exemplos dos produtos são mostrados nas FIGURAS 9 e 10 e mencionados em nosso pedido de patente internacional publicado como WO82/03347.

Lisboa, 2011-04-14

Claims (15)

1. ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Folha (10) de material laminado a frio que tem em ambas as suas superfícies, filas (R12) de projecções (11) e filas (R13) de depressões (12), correspondendo as projecções (11) numa superfície às depressões (12) na outra superfície, sendo as posições relativas das projecções (11) e das depressões (12) tais que as linhas traçadas numa superfície da folha (10) entre as filas adjacentes (R12) das projecções (12) não são rectilíneas, tendo a folha (10) uma espessura de base (G), caracterizada por cada projecção (11) ter uma região substancialmente contínua de deformação plástica de pico (PP) em ou em torno do seu vértice e/ou não ser adelgaçada mais do que 25% da sua espessura de base (G).
2. 2 - Folha (10) de acordo com a reivindicação 1, em que a base de cada depressão (12) compreende dois, ou mais, raios de curvatura diferentes.
3. 3 - Folha (10) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a base de cada depressão (12) compreende um primeiro raio numa primeira direcção, um segundo raio numa segunda direcção ao longo do comprimento do material em folha (10), sendo a primeira direcção diferente da segunda direcção, em que o raio de curvatura ao logo do primeiro raio é diferente do raio de curvatura ao longo do segundo raio.
4. 4 - Folha (10) de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o passo (P) entre as depressões adjacentes (12) ou entre as projecções adjacentes (11) em cada fila (R12, R13) é de, pelo menos, 2,5 vezes o ou um raio de curvatura ao longo de um primeiro raio.
5. 5 - Folha (10) de acordo com a reivindicação 4, em que o passo (P) está entre 2,5 e 3,9 vezes o raio de curvatura ao longo do primeiro raio.
6. 6 - Folha (10) de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o raio de curvatura é, pelo menos, igual à espessura de base (G). ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 2/3
7. 7 - Folha (10) de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que a amplitude (A) da folha (10) está entre 1,5 e 4 vezes a espessura de base (G) do material (17) a partir do qual a folha (10) foi conformada.
8. 8 - Folha (10) de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que a proporção do material em folha que é sujeito a deformação plástica de 0,05 ou mais é de, pelo menos, 65%.
9. 9 - Folha (10) de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que espessura de base (G) é de 2 mm ou maior.
10. 10 - Folha (10) de acordo com a reivindicação 9, em que o passo P é menos do que 26 mm.
11. 11 - Folha (10) de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o passo (P) entre as depressões adjacentes (12) ou entre as projecções adjacentes (11) em cada fila (R12, R13) está entre, pelo menos, 2,5 vezes e 13 vezes a espessura de base (G).
12. 12 - Método de conformação de material em folha (17), compreendendo o método o fornecimento de um material em folha (17) que tem uma espessura de base (G), o fornecimento de um par de ferramentas opostas (18, 19), que têm linhas de dentes (30) na sua superfície exterior, a colocação do material em folha (17) entre as ferramentas (18, 19) e a movimentação das ferramentas (18, 19), de tal modo que as superfícies de engate de folha arredondadas dos dentes (30) numa ferramenta (18) comprimem as porções do material em folha (17) nas folgas entre os dentes (30) na outra ferramenta (19) para conformar as projecções (11) em ambas as superfícies do material em folha (17), caracterizado por as posições relativas das projecções (11) e as correspondentes depressões (12) na superfície serem de tal modo que as linhas traçadas numa superfície da folha (10) entre as filas adjacentes (R12) das projecções (12) não são rectilíneas, e por as projecções terem uma região substancialmente contínua de deformação plástica de pico (PP) em ou em torno do seu vértice e não serem adelgaçadas mais do que 25% da sua espessura de base (G) . ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 3/3
13. 13 - Método de acordo com a reivindicação 12, que compreende a compressão do material (17), de tal modo que o vértice ou o pico das projecções (11) ficam livres de contacto com a outra ferramenta (19) durante a conformação.
14. 14 - Método de acordo com a reivindicação 12 ou com a reivindicação 13, que compreende a sujeição do material em folha (17) a uma deformação plástica de 0,05 ou mais através de, pelo menos, 65% da área conformada do mesmo.
15. 15 - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, em que a folga entre os dentes (30) numa ferramenta (18) e os dentes (30) na outra ferramenta (19), durante a conformação, é, pelo menos, 1,1 vezes a espessura de base (G) do material em folha lisa (17). Lisboa, 2011-04-14 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 1/9

    ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 2/9

    FIGURA 4 30 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 3/9

    FIGURA 6 ΕΡ 2 091 674/ΡΙ 4/9

    FIGURA

    A FIGURA 8 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 5/9

    FIGURA 9 RO ΕΡ 2 091 674/ΡΙ 6/9

    RD FIGURA 11 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 7/9 411a

    FIGURA 13 630 ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 8/9

    FIGURA 14Β ΕΡ 2 091 674/ΡΤ 9/9

    FIGURA 16