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.
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.
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.
Estampagem - Operações
O processo de estampagem compreende,
basicamente, as seguintes operações
principais: • Corte
• Dobramento e Encurvamento
• Estampagem Profunda ou Embutimento ou “Repuxo”
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.
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.
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).
Estampagem – Matriz de Corte
Os principais componentes de uma matriz de corte são, conforme figura:
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.
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
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:
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.
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.
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
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
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.
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.
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.
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
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.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.
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
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]
Estampagem Profunda - Processos
Os processos de estampagem profunda são:
• Conformação por estampagem,
reestampagem e reestampagem reversa de copos.
Estampagem Profunda - Processos
Os processos de estampagem profunda são:
• Conformação por estampagem,
reestampagem e reestampagem reversa de copos.
Estampagem Profunda - Matriz
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.
Estampagem Profunda Desenvolvimento de chapa
Diâmetro do disco desenvolvido “D” para recipiente cilíndrico:
d
r ≤ 0,25*h
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
Estampagem Profunda Desenvolvimento de chapa
Diâmetro do disco desenvolvido “D” para recipiente cilíndrico com flange:
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
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).
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.