Como evitar fissuras no revestimento de galvalume durante a conformação de perfis trapezoidais para coberturas

Os perfis de cobertura em Galvalume dependem de um revestimento metálico fino para proteção contra a corrosão, e este revestimento é muito menos tolerante à deformação por flexão do que o aço subjacente. Quando os fabricantes resolvem problemas de fissuras na conformação por rolos de Galvalume, a falha surge geralmente nos cantos das nervuras dos perfis trapezoidais, e não nas chapas planas. Este artigo explica onde têm origem as fissuras no revestimento, como o Galvalume se comporta de forma diferente da chapa galvanizada durante a curvatura e que decisões de design de passe de laminação e ferramentas mantêm a deformação superficial localizada abaixo do limite de alongamento do revestimento.

Onde surgem fissuras no Galvalume em perfis de cobertura trapezoidais

Num perfil de telhado trapezoidal, os danos no revestimento raramente se propagam por toda a chapa. Concentram-se em zonas previsíveis: o raio interno da dobra superior e inferior de cada nervura, a transição entre a alma e o flanco da nervura, os raios de canto agudos produzidos por passagens iniciais agressivas e as áreas onde a tira é esticada sobre um pequeno raio do rolo sob alta pressão.

A falha visível manifesta-se geralmente como linhas transversais finas, uma superfície craquelada ou leitosa, ou microfissuras que se tornam pontos de início de corrosão após a instalação. Em muitos casos, o substrato de aço permanece intacto, pelo que o defeito passa despercebido numa inspeção visual superficial, mas manifesta-se posteriormente em serviço. É por isso que o dano no revestimento do perfil trapezoidal do telhado é frequentemente um problema de design, e não um defeito do material, e por isso é geralmente detetado primeiro nos cantos das nervuras, em vez das secções planas do painel.

Como o revestimento de galvalume se comporta de forma diferente do revestimento galvanizado durante a flexão

O galvalume é um revestimento de liga de alumínio-zinco, tipicamente com cerca de 55% de alumínio e 43,4% de zinco, com uma pequena adição de silício. Comparado com um revestimento galvanizado a quente convencional, a sua microestrutura é mais dura e menos dúctil. Esta diferença é importante durante a conformação, pois o revestimento necessita de se esticar juntamente com o aço na superfície exterior da dobra.

Os revestimentos galvanizados são relativamente macios e podem suportar deformações moderadas por flexão através de microfissuras nos contornos de grão, sem falha visível imediata. A estrutura da liga de um revestimento de Galvalume apresenta um de estiramento nas mesmas condições de flexão, pelo que o revestimento pode fissurar antes que o aço subjacente atinja o seu próprio limite de conformação. A espessura do revestimento, a qualidade do substrato e a condição da superfície também influenciam este limite. Um revestimento mais espesso, um substrato de aço de maior resistência ou um raio de curvatura mais pequeno reduzem a deformação que o revestimento pode absorver antes de fraturar.

Porque é que os cantos das nervuras concentram a tensão de flexão?

Os cantos das nervuras não são apenas dobras; são dobras com um raio interno definido que determina o quanto o revestimento externo deve esticar. Para uma determinada espessura de chapa, um raio de dobra interior mais pequeno produz uma maior tensão superficial na fibra exterior. Os perfis trapezoidais são concebidos para a rigidez, pelo que os projetistas tendem a especificar raios relativamente pequenos nos cantos das nervuras, e esta geometria prejudica a integridade do revestimento.

Durante a conformação a frio dos painéis de cobertura Galvalume, a tensão não é aplicada de uma só vez. Vai-se acumulando progressivamente ao longo da sequência de passes, à medida que a tira passa da forma plana para o perfil final. Se um único passe tentar conformar uma porção excessiva do ângulo do canto, o revestimento exterior sofre um pico de tensão acentuado e localizado. A redução deste pico depende da forma como o raio de curvatura do passe do rolo é distribuído ao longo de toda a sequência de conformação, e não apenas da geometria final.

Variáveis ​​de projeto da passagem do rolo que afetam o fendilhamento do revestimento

A sequência de formação determina a quantidade de tensão a que o revestimento é sujeito em cada estação e a forma gradual como essa tensão é introduzida. As principais variáveis ​​estão resumidas abaixo e devem ser tratadas como um sistema coordenado, e não como configurações independentes.

Na prática, o objetivo não é eliminar a tensão, mas sim distribuí-la ao longo das passagens, de modo a que nenhum canto individual sofra uma tensão acima do limite de alongamento efetivo do revestimento.

Folga da ferramenta e efeitos da superfície do rolo nos danos no revestimento

As condições das ferramentas intensificam o efeito do projeto de passe. Quando a folga entre os rolos superior e inferior é muito pequena, a tira é comprimida em vez de dobrada, e o revestimento fica sujeito a cargas de compressão e tração no mesmo ponto da superfície. Quando a folga é demasiado grande, a tira pode deslizar e formar um raio irregular que concentra a tensão.

A qualidade da superfície do rolo é também importante para os danos no revestimento do perfil trapezoidal do telhado. Uma superfície de rolo rugosa ou desgastada arrasta-se sobre o revestimento na superfície exterior da dobra e pode iniciar microfissuras que posteriormente se propagam. Superfícies de conformação polidas, lubrificação adequada e configurações corretas de mola ou pressão ajudam a manter o revestimento intacto. A seleção do material do rolo e o tratamento térmico afetam a capacidade da ferramenta de manter o acabamento superficial ao longo de longos períodos de produção, o que é uma consideração prática em qualquer discussão sobre componentes de coberturas metálicas e práticas de conformação.

Aprovando as normas de projeto para a produção de telhados estáveis ​​de galvalume

Para ferramentas de perfilagem de coberturas destinadas a trabalhar com tiras de Galvalume, vários princípios de design de passes tendem a reduzir o risco de fissuras, embora os valores exatos dependam da qualidade do substrato, da gramagem do revestimento e da geometria do perfil:

1. Aumente o número de passagens de conformação para que cada estação contribua com um incremento angular moderado no canto da nervura.
2. Mantenha o raio de curvatura interno o mais amplo possível, de acordo com o perfil, e reduza-o gradualmente ao longo da sequência de passes.
3. Evite curvaturas excessivas nas primeiras passagens; aplique a maior parte da compensação de retorno elástico nas estações de conformação finais.
4. Ajuste a folga do rolo para permitir a flexão em vez do pinçamento e verifique-a em relação à espessura real da tira, incluindo o revestimento.
5. Mantenha superfícies de conformação lisas e polidas, bem como uma lubrificação consistente, para reduzir o atrito superficial no revestimento.
6. Verifique se o substrato de aço e a gramagem do revestimento especificados para o trabalho são compatíveis com o raio de curvatura mínimo pretendido.

Quando uma linha de conformação já apresenta cantos de nervuras fissurados, o ponto de partida prático é inspecionar a passada onde o canto atinge o seu ângulo final pela primeira vez. Na maioria dos casos, a avaria tem origem aí, e não na última estação. Redistribuir o ângulo e o raio entre as passadas anteriores e posteriores, para além de verificar novamente a folga da ferramenta e a condição da superfície, resolve a maioria dos de fissuração na conformação dos cilindros de Galvalume sem alterar o perfil final.

A conformação por laminação de painéis de cobertura Galvalume nos cantos das nervuras é fundamentalmente um problema de gestão de deformação. O menor alongamento efetivo do Galvalume em comparação com os revestimentos galvanizados significa que a sequência de passes do rolo tem menos margem de erro, pelo que a linha de conformação deve introduzir a geometria dos cantos das nervuras gradualmente. Os engenheiros de produção que tratam a contagem de passes, a progressão do raio de curvatura e a folga da ferramenta como um sistema coordenado, em vez de variáveis ​​independentes, geralmente constatam que a integridade do revestimento é mantida nos cantos das nervuras sem sacrificar a precisão do perfil.