Espessura máxima: aço, inox e alumínio em comparação

Uma guilhotina indicada para 1,5 mm corta cerca de 1,0 mm de inox e 2,2 mm de alumínio. A mesma capacidade nominal corresponde a três espessuras diferentes, e a ficha técnica explica-o de uma forma que quase ninguém nota: ao lado da capacidade surge «400 N/mm²». É a resistência do aço macio a que o valor se refere. Mudando o material, muda o limite, e o fator de conversão não é igual para corte, quinagem e calandragem. Seguem-se os coeficientes, o cálculo de origem e os limites para além dos quais deixam de se aplicar. Distribuidor oficial Bernardo desde 2007.

Todas as capacidades de corte ou quinagem declaradas por fabricantes europeus se referem a um material específico. A Bernardo indica-o na tabela técnica: «Espessura máx. de chapa (400 N/mm²)». Esses 400 N/mm² são a resistência à tração de um aço de construção comum, normalmente S235JR, conhecido na oficina como aço macio ou chapa preta.

Não é uma convenção comercial: é a referência que permite comparar máquinas de marcas diferentes. O problema surge quando a oficina trabalha inox ou alumínio e interpreta esse número como universal.

A força necessária para cortar ou dobrar é proporcional à resistência do material. Se a máquina tiver uma força máxima fixa, a espessura máxima é inversamente proporcional à resistência. Tudo o resto resulta daqui.

Calcula-se a relação entre a resistência do material e os 400 N/mm² de referência e divide-se a espessura declarada por essa relação.

Espessura admissível = espessura declarada × (400 / Rm do material)

O AISI 304 tem uma Rm de cerca de 600 N/mm². A relação é 600/400 = 1,5, pelo que a espessura desce para 1/1,5 = 0,65 vezes a declarada. O alumínio 5754 H22 ronda os 240 N/mm²: relação 0,6 e espessura 1,65 vezes a nominal.

Esta fórmula aplica-se ao corte e à quinagem. Na calandragem, o cálculo é diferente, como veremos adiante.

Valores calculados a partir das capacidades nominais, com inox AISI 304 a 0,65 e alumínio da série 5000 a 1,5. Preços com IVA.

† O valor para alumínio é um limite de força, não estrutural. Acima da espessura nominal, a folga entre lâminas deve ser aumentada segundo a tabela do fabricante, e o calcador tem de conseguir fixar o material. Nas guilhotinas hidráulicas, a abertura do calcador torna-se a restrição antes da força: a coluna do alumínio deve ser verificada para cada modelo e não aplicada cegamente.

A coluna do inox representa sempre uma redução, ficando do lado seguro. Para escolher uma máquina destinada sobretudo a inox, parta da espessura de inox necessária e divida-a por 0,65: essa é a capacidade nominal em aço a procurar no catálogo. Para 2 mm de 304, são necessários 3 mm declarados.

Numa dobradeira universal de alavanca ou de avental, o raciocínio é idêntico: a máquina desenvolve um binário máximo na travessa, atingido mais depressa com um material resistente. A Bernardo BB 2000 RS declara 0,8 mm em 2.000 mm a 400 N/mm², ou seja, cerca de 0,5 mm de 304 e 1,2 mm de alumínio.

Numa quinadora, o dado de partida é a tonelagem e não a espessura, sendo preferível fazer o cálculo direto. A fórmula usada na oficina é:

F [kN por metro] = 1,42 × Rm × S² / V

Rm é a resistência em N/mm², S a espessura e V a abertura da matriz, ambas em milímetros. A regra prática para escolher V é oito vezes a espessura para materiais entre 0,7 e 6 mm.

Um metro de chapa de 2 mm numa matriz V16 exige:

À mesma espessura, a diferença entre aço macio e inox é de 7 toneladas por metro. Em três metros de quinagem, são 21 toneladas: é por isso que uma prensa dimensionada para aço macio fica aquém quando chega o primeiro trabalho em inox.

Esta parte raramente é explicada e merece ser compreendida, porque conduz a um valor diferente.

No corte ou na quinagem no ar, a geometria adapta-se à espessura: muda-se a matriz e regula-se a folga das lâminas. A força cresce proporcionalmente à espessura, aplicando-se o coeficiente anterior.

Numa calandra, a geometria é fixa: a distância entre os rolos inferiores não muda. O momento fletor necessário aumenta com o quadrado da espessura, não de forma linear. O coeficiente é, por isso, a raiz quadrada da relação entre resistências, e a redução é muito menor.

Numa calandra, passar de aço macio para AISI 304 custa cerca de 19% de espessura, não 35%. Uma máquina indicada para 2 mm de aço macio trabalha aproximadamente 1,6 mm de inox, não 1,3 mm.

Multiplicar pela espessura declarada na ficha técnica.

† Valores teóricos fora da capacidade mecânica da máquina. Ver adiante.

Dizer «trabalho inox» é pouco esclarecedor. Entre as três famílias presentes na oficina, a diferença de resistência chega aos 30%.

O AISI 430 é ferrítico, magnético e o menos resistente dos três. É usado em mobiliário, painéis e resguardos. Custa menos 35% do que o 304 e reduz a capacidade da máquina apenas em 17%.

O AISI 304 é a referência: austenítico, não magnético no estado recozido e normalmente aquilo que se entende por inox sem outra especificação.

O AISI 316 contém molibdénio para resistir aos cloretos e comporta-se na máquina como um 304 ligeiramente mais duro.

Há uma característica que os coeficientes não captam: os inoxidáveis austeníticos encruam. Endurecem ao deformarem-se, com duas consequências práticas. No corte, uma folga excessiva encrua o material antes da separação, originando rebarba dura e desgaste mais rápido da lâmina: no inox a folga deve ser reduzida, para cerca de 5% da espessura em vez dos 8% usados no aço macio. Na quinagem, o retorno elástico é mais acentuado: o 304 deve ser dobrado alguns graus além do ângulo pretendido, enquanto no aço macio a diferença é mínima.

No alumínio, a variação é enorme e o nome do material, por si só, nada diz.

Um 1050 recozido, alumínio quase puro para coberturas e revestimentos, fica abaixo dos 100 N/mm². O coeficiente teórico é 4,4. Na prática, nenhuma guilhotina o atinge, porque o limite estrutural da máquina é alcançado muito antes.

Um 5754 H22, a liga mais comum em construções leves, ronda os 240 N/mm², com coeficiente 1,65. É o valor a usar quando não existem outras informações.

Um 6082 T6, estrutural e tratado, chega aos 320 N/mm², com coeficiente 1,25. Permite apenas um pouco mais do que o aço macio.

Os fornecedores de alumínio sabem-no e indicam a liga na guia de remessa. Os compradores olham muitas vezes apenas para a espessura. Convém obter a designação da liga antes de escolher a máquina: entre 1050 e 6082, a resistência varia por um fator de três e meio.

Há também dois aspetos práticos: o alumínio é macio, tende a ser arrastado sob a lâmina e a deixar rebarba, e a folga deve ser aumentada em vez de reduzida, para cerca de 10% da espessura. As tesouras manuais de alavanca e guilhotinas têm folga regulável precisamente por isso.

Todos os cálculos anteriores dizem respeito à força. Porém, uma máquina tem um segundo limite, estrutural, independente do material.

Numa guilhotina existe a abertura do calcador, que deve fixar a chapa antes da descida da lâmina, e a regulação da folga entre lâminas, com curso limitado. Numa dobradeira existe a abertura máxima entre travessa e mesa: na BB 2000 RS são 59 mm. Acima dessa dimensão, a peça não entra, seja qual for o material. Numa calandra, o diâmetro dos rolos impõe um raio mínimo de curvatura.

O princípio a reter: o coeficiente do alumínio só se aplica dentro do intervalo de regulação da máquina. Fora dele, a lâmina trabalha mal, o corte sai torto e o apoio deforma-se. Alumínio espesso exige uma máquina de maior capacidade nominal, não a mesma máquina utilizada acima da sua capacidade declarada.

A redução para inox não coloca este problema: fica-se sempre abaixo do nominal, pelo que o limite estrutural não é atingido.

A tabela técnica das tesouras de alavanca da série HS inclui uma nota: não em todo o comprimento.

Significa que os 4 mm declarados para a HS 5 se aplicam a um troço curto, não aos 100 mm de lâmina. A espessura total é obtida numa peça estreita, onde a alavanca tem uma vantagem favorável; ao aproximar-se da ponta da lâmina, a espessura útil diminui.

Por isso, uma tesoura de alavanca de 4 mm e uma guilhotina de 1,5 mm não são comparáveis: a primeira corta grandes espessuras em larguras pequenas, a segunda espessuras menores em toda a largura. Para aparar chapas inteiras, importa o comprimento de corte; para cortar barras chatas e redondas, a espessura. É esta a razão da diferença de preço entre as duas famílias, de 170,80 € a mais de 3.000 €.

Quatro passos, por esta ordem.

Primeiro, escreva a designação completa do material. Não «inox», mas «AISI 304»; não «alumínio», mas «5754 H22». Sem a designação, o cálculo não é possível.

Segundo, use a espessura de que realmente precisa e divida-a pelo coeficiente da tabela. O resultado é a capacidade nominal em aço macio a procurar no catálogo.

Terceiro, verifique o comprimento útil e a abertura: são limites separados que não se convertem.

Quarto, se estiver perto do limite, pergunte. Quando o cálculo dá um valor a menos de 10% da capacidade nominal, convém confirmar com o fabricante que a máquina o suporta em serviço contínuo, não apenas como pico. Pelo 0825-1494022 fazemos esta verificação diariamente. Para dobragem, comece pelas dobradeiras de chapa; para curvatura, pelas calandras; e para grandes espessuras, pelas guilhotinas hidráulicas.

O que significa 400 N/mm² na ficha de uma guilhotina?
É a resistência à tração do material a que se refere a capacidade declarada: um aço de construção tipo S235, conhecido na oficina como aço macio ou chapa preta. Todos os fabricantes europeus usam esta referência para permitir comparar máquinas de marcas diferentes.

Quanta espessura perco ao passar para inox?
Cerca de 35% no corte e na quinagem de AISI 304 a 600 N/mm². Uma guilhotina de 1,5 mm desce para 1,0 mm, e uma de 4 mm para 2,6 mm. Com AISI 430, a perda é apenas de 17%, porque é menos resistente do que o 304.

Quanto ganho no alumínio?
Depende da liga. No 5754 H22, o mais comum em construções leves, cerca de mais 65%. No 6082 T6 estrutural, apenas 25%. O ganho só é válido dentro do intervalo de regulação da folga das lâminas e da abertura do calcador.

Porque é diferente o coeficiente na calandra?
Porque a geometria é fixa: a distância entre rolos não muda com a espessura, pelo que o momento necessário cresce com o quadrado da espessura e não linearmente. O coeficiente passa a ser a raiz quadrada da relação entre resistências, e a redução no inox desce de 35% para 19%.

Que máquina é necessária para cortar 2 mm de inox?
Uma declarada para pelo menos 3 mm de aço macio, pois 3 × 0,65 dá 1,95. Na gama, isso significa passar para guilhotinas hidráulicas como a HST 1300 × 4, declarada para 4 mm e, portanto, adequada a 2,6 mm de 304 em 1.300 mm de comprimento.

A folga entre lâminas deve mudar consoante o material?
Sim, é o ajuste que mais influencia a qualidade do corte. Como referência, 5% da espessura no inox, 8% no aço macio e 10% no alumínio. Uma folga excessiva encrua o inox antes da separação e deixa uma rebarba dura que exige remoção manual.

Quantas toneladas são necessárias para quinar inox?
Um metro de AISI 304 de 2 mm numa matriz V16 exige cerca de 21 toneladas, contra 14,2 para a mesma espessura de aço macio. A fórmula é 1,42 × Rm × espessura² dividido pela abertura da matriz, com resultado em kN por metro.

O que significa «não em todo o comprimento» nas tesouras de alavanca?
A espessura máxima declarada é obtida numa peça estreita, onde a alavanca oferece a melhor vantagem, e não ao longo de toda a lâmina. Uma HS 5 consegue os seus 4 mm em poucos centímetros, não nos 100 mm de comprimento nominal de corte.

Como se comportam o cobre e o latão?
O cobre recozido ronda os 230 N/mm², comportando-se como alumínio para construções leves e permitindo cerca de mais 70% de espessura do que o aço macio. O latão CuZn37 semiduro chega aos 400 N/mm² e equivale exatamente ao aço de referência, sem ganho.