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Aulas 18, 19, 20, 21, 22, 23 - Estampagem

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Academic year: 2021

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Estampagem - Definição

• É um processo de conformação mecânica, geralmente realizado a frio, que compreende um conjunto de operações, por intermédio das quais uma chapa plana é submetida a transformações, através de prensas com o auxílio de ferramentas – estampo ou matrizes - de modo a adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca.

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Estampagem - Máquinas

Máquinas de movimento retilínio e alternativo:

• Prensas Mecânicas: Um volante é a fonte de energia, a qual é aplicada através de manivelas, excêntrico, engrenagem durante a aplicação da força de conformação. Aplicações: Corte, Dobramento e Estampagem Rasa.

Obs.: Prensas mais Rápidas

• Prensas Hidráulicas: Pressão oleodinâmica agindo sobre pistões fornece a energia para a conformação. Aplicação: Estampagem Profunda

Obs.: Prensas mais lentas. Possuem controle do deslocamento e da velocidade da operação.

• Prensas viradeiras, guilhotinas

Máquinas de movimento giratório contínuo:

• Laminadoras, perfiladoras, curvadoras, rolos conformadores e outros tipos adaptados às operações de conformação em geral.

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Estampagem – Matéria-Prima

• As chapas metálicas de uso mais comum na estampagem são as feitas com as ligas de aço

de baixo carbono, os aços inoxidáveis, as ligas alumínio-manganês, alumínio-magnésio, cobre, zinco e o latão 70-30, que tem um dos

melhores índices de estampabilidade entre os materiais metálicos.

Nota: O latão 70-30 é uma liga com 70% de cobre e 30% de zinco.

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Estampagem - Operações

O processo de estampagem compreende,

basicamente, as seguintes operações

principais: • Corte

• Dobramento e Encurvamento

• Estampagem Profunda ou Embutimento ou “Repuxo”

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Estampagem - Processos

Outros tipos de processo de estampagem:

• Flangeamento – Exemplo da operação de dobramento.

• Rebordamento - Junçao de fundos e laterais de recipientes cilíndricos ou latas pequenas • Enrolamento parcial ou total

• Nervuramento - Para dar maior rigidez a peça.

• Estaqueamento - Exemplo da operação de dobramento para a formação de duas ou mais peças.

• Pregueamento - Ex. Tampas de Garrafas ou Cerveja • Abaulamento – Ex. Tambores

• Corrugamento – Ex. Telhas metálicas onduladas ou serrilhadas • Gravação

• Conformação de Tubos – Diversas forma: dobramento simples, expansão de suas extremidades, abaulamento de uma parte central, retração de suas extremidades, redução do diâmetro, a partir de certo comprimento do tubo, e junção ou amassamento de suas paredes na extremidade ou parte central.

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Estampagem - Corte

• O processo corresponde a obtenção de forma geométrica determinadas realizadas através de punção de corte onde o esforço predominante na operação é o cizalhamento.

(9)

Estampagem - Corte

Experimentalmente, verificou-se que a relação espessura da chapa sobre diâmetro do punção de corte apresenta uma relação máxima de 1,2 (s/d = 1,2).

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Estampagem – Matriz de Corte

Os principais componentes de uma matriz de corte são, conforme figura:

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Estampagem – Matriz de Corte

Folga entre pistão e matriz, conforme figura, sendo curva superior para aço duro, a curva média para aço doce e latão e a inferior para alumínio e metais leves.

(12)

Estampagem - Corte

• Em princípio, a espessura da chapa a ser cortada deve ser igual ou menor que o diâmetro do punção.

• Para o aço, a folga é de 5 a 8% da espessura da chapa; para o latão, ela fica entre 4 e 8%; para o cobre, entre 6 e 10%; para o alumínio, em torno de 3% e para o duralumínio, entre 7 e 8%.

• Quanto menores forem as espessuras das chapas e o diâmetro do punção, menor será a folga e vice-versa. • Um corte, por mais perfeito que seja, sempre

(13)

Estampagem – Tipos de Corte

• Dependendo da complexidade do perfil a ser cortado, o corte pode ser feito em uma única etapa ou em várias etapas até chegar ao perfil final. Isso determina também os vários tipos de corte que podem ser executados:

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Estampagem – Matriz de Corte

• Uma ferramenta pode produzir de vinte mil

a trinta mil peças sem necessidade de

retificação (no caso de um punção cilíndrico

de

pequenas

dimensões).

Como

normalmente é possível realizar até

quarenta retificações em um estampo. O

número médio de peças produzidas por essa

ferramenta é de um milhão.

(16)

Estampagem – Matriz de Corte

• Pode-se cortar papel, borracha e outros

materiais não-metálico com um punção

de ângulo vivo. Nesse caso, o material

fica apoiado sobre uma base sólida de

madeira ou outro material mole.

(17)

Estampagem – Matriz de Corte

O cálculo do esforço de corte é dada pela seguinte equação: P = p*e*σc Onde: P = Força de Corte [kgf] p = Perímetro da figura [mm] e = Espessura da chapa [mm]

σc = Resistência ao cisalhamento do material [kgf/mm²]

σt = Resistência à tração do material [kgf/mm²] σc = 0,75*σt

(18)

Estampagem – Exercício

Calcular o esforço de corte [P] em [kgf] para a estampagem de uma chapa de aço SAE 1020 de 1,5 mm de espessura conforme desenho abaixo. Dados: σt = 38 [kgf/mm²] Desenho: Cotas em [mm] σc = 0,75* σt Resposta: P = 72.788 kgf

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Estampagem – Dobra

• O dobramento é a operação pela qual a peça anteriormente recortada é conformada com o auxílio de estampos de dobramento.

• Estes são formados por um punção e uma matriz normalmente montados em uma prensa.

• O material, em forma de chapa, barra, tubo ou vareta, é colocado entre o punção e a matriz. • Na prensagem, uma parte é forçada contra a outra e com isso se obtém o perfil desejado.

(20)

Estampagem – Características Dobra

• O raio de curvatura e a elasticidade do material são fatores muito importantes no dobramento.

• Evita-se cantos vivos: nos materiais moles (alumínio, o cobre, o latão e o aço com baixo teor de carbono) o raio de curvatura deverá ser de 1 à 2 vezes a espessura do material, enquanto que para materiais duros (aços de médio e alto teores de carbono, aços ligados etc.) deverá ser de 3 à 4 vezes.

• Para materiais duros, o ângulo de dobramento da matriz deve ser maior, pois o material tende a voltar a seu estado primitivo.

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Estampagem – Linha Neutra

• Deve-se determinar a linha neutra, ou seja a região que não sofre esforço de tração assim como de compressão.

y=0,5*e para espessura até de 1 mm; Admite-se: y=1/3*e para e ≥1mm.

(24)

Estampagem – Desenvolvimento de Chapa

Calcular o comprimento “c” para a operação de dobra de uma chapa de aço doce conforme desenho abaixo. Obs.: Dimensões em [mm].

y=0,5*e para espessura até de 1 mm; Admite-se: y=1/3*e para e ≥1mm.

a b r e

30 40 6 3

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Estampagem – Linha Neutra

Região de Risco de fissuramento (Ruptura), quando o limite de resistência a tração é ultrapassado. Região de Risco de Enrugamentos, principalmente para chapas de menor espessura.

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Estampagem – Ângulo de Dobramento

O ângulo de dobramento é maior, quando:

• quanto maior for o limite de escoamento do material da chapa;

• quanto menor for o raio de dobramento; • quanto maior for o ângulo de dobramento; • quanto mais espessa for a chapa.

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Estampagem – Cálculo de Esforço

Calcular a força necessária para dobramento “P” em [kgf] de uma chapa de aço mole SAE 1008 com 31 [kgf/mm²] de limite de resistência à tração conforme desenho abaixo. Obs.: As dimensões abaixo estão em [mm].

b l e

500 20 1

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Estampagem – Cálculo de Esforço

• P = Força necessária para o dobramento [kgf] • b = Largura da chapa [mm]

• e = Espessura da Chapa [mm]

• l = Distância entre os apoios [mm]

• σt= Limite de Resistência à tração [kgf/mm²] • σf= Limite de Resistência à flexão [kgf/mm²]

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Estampagem Profunda - Processos

Os processos de estampagem profunda são:

• Conformação por estampagem,

reestampagem e reestampagem reversa de copos.

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Estampagem Profunda - Processos

Os processos de estampagem profunda são:

• Conformação por estampagem,

reestampagem e reestampagem reversa de copos.

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Estampagem Profunda - Matriz

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Estampagem Profunda - Matriz

Características de uma matriz:

• Na fabricação da ferramenta, é importante a obtenção de

superfícies lisas e o controle das tolerâncias dimensionais do

conjunto punção-peça-matriz e uma boa lubrificação para

redução do atrito com consequente diminuição do desgaste da

ferramenta e dos esforços de conformação.

• O sujeitador mantém sobre chapa uma pressão constante durante o embutimento para evitar o enrugamento da peça. Caso a pressão de sujeição seja excessiva, ocorre a ruptura da peça; e caso seja pequena, ocorre o enrugamento da superfície da peça.

• O material do punção/matriz é de aço liga para ferramentas ou de metal duro (carboneto de tugnstênio com cobalto) para aumento da vida útil do conjunto.

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Estampagem Profunda Desenvolvimento de chapa

Diâmetro do disco desenvolvido “D” para recipiente cilíndrico:

d

r ≤ 0,25*h

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Estampagem Profunda Desenvolvimento de chapa

Calcular o diâmetro do disco desenvolvido “D” para recipiente cilíndrico conforme dados abaixo em [mm].

Considerar : r = 0,1 * h d r d h 145 120 Resposta : D = 301 mm

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Estampagem Profunda Desenvolvimento de chapa

Diâmetro do disco desenvolvido “D” para recipiente cilíndrico com flange:

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Estampagem Profunda Desenvolvimento de chapa

Calcular o diâmetro do disco desenvolvido “D” para recipiente cilíndrico conforme dados abaixo em [mm].

d1 d2 h

150 180 120

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Estampagem Profunda - Defeitos

Principais defeitos:

• Pregas (inclusões na chapa; Pressão insuficiente do Sujeitador); • Furos alongados (Corpos estranhos duros – Grãos de areia),

• Estrias (Desgaste da ferramenta e chapas oxidadas);

• Diferenças de espessuras nas laterais da peça (Aba de largura irregular);

• Rompimento do fundo da peça (a relação de embutimento é grande demais para a chapa empregada).

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Estampagem – Propriedades do Produto Estampado

• Como o processo de estampagem é realizado a frio, na região de formação plástica da peça ocorre uma elevação da resistência mecânica (encruamento).

• Nessa região, a peça apresentará uma resistência mecânica maior do que a da chapa inicial (geralmente recozida).

• O cálculo de resistência da peça é feito a favor da segurança.

Referências

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