Processos de dobramento
Prof. Eliandro R Silva
Introdução:
• O dobramento é um processo relativamente simples e há muitos anos aplicado na indústria.
• Os esclarecimentos tecnológicos com fundamentos científicos desse processo são relativamente recentes.
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• Objetivo: dobrar uma chapa previamente cortada, sendo que a dobra pode ser efetuada em diversas maneiras e também em posições e ângulos variados.
• A importância desse processo é devido a aplicações de componentes geometricamente simples até estruturas mais complexas, em
• Durante o processo de dobramento ocorrem muitas vezes fenômenos indesejados como a variação da secção ou a alteração da espessura do componente em questão.
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• Utiliza-se a máquina dobradora (“dobradeira” ou “viradeira”) quando o material tem um comprimento considerável; porém, se a peça a ser dobrada é de pequenas dimensões, torna-se necessário o emprego de ferramentas de dobrar (estampos de dobra) montadas na prensa.
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Dobramento e encurvamento:
• A Figura 1 mostra as fases de operações simples de dobramento, nas quais se procura manter a espessura da chapa ou evitar qualquer outra alteração dimensional.
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Figura 1 – Representação
esquemática das várias fases de dobramento de uma chapa.
• Em operações mais simples de dobramento, para obtenção de elementos relativamente curtos, usam-se matrizes, montadas em prensas de estampagem.
• A Figura 2 mostra, esquematicamente, os principais componentes de uma dessas matrizes.
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Figura 2 – Representação esquemática de uma matriz simples de
dobramento.
• Em geral, e para todas as operações de dobramento, é preciso levar em conta três fatores importantes:
a) O raio e o ângulo de curvatura (dobra); b) A elasticidade do material (tipo de material
usado);
c) A espessura da chapa.
• Raio de curvatura da dobra:
• Quanto menor for o raio interno da dobra, maior vai ser o estiramento da chapa, perdendo gradativamente a tolerância do produto.
• Sempre que possível deve-se evitar cantos vivos, para o qual são fixados raios de curvatura internos iguais ou maiores à espessura da chapa, conforme a natureza do material.
• Resultado: fibra externa não muito maltratada e dobragem sem fendilhamentos.
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• Dica tecnológica para raios de curvatura: • Para materiais moles, correspondem de 1 a 2
vezes a espessura da chapa;
• Para materiais duros, correspondem de 3 a 4 vezes a espessura da chapa.
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• Ângulo de curvatura (de dobra):
• A exatidão do ângulo de dobra é um dos principais objetivos da peça dobrada e está associada à propriedade mecânica de retorno elástico.
• Retorno elástico: característica que uma chapa tem de voltar à sua forma primitiva.
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• No caso de materiais mais duros, devido aos característicos de elasticidade dos metais, é comum que, depois de realizado o esforço de dobramento, a chapa tenda a voltar à sua forma primitiva, de modo que se recomenda construir as matrizes com ângulos de dobramento mais acentuados, além de realizar-se a operação em várias etapas, com uma única ou com várias matrizes.
Material Espessura (mm) Raio de dobra (mm) Retorno elástico
Chapa aço mole Até 0,8
Até 1 2º De 1 a 5 2,5º Acima de 5 3º
Chapa aço duro r = 40 kgf/mm2 Até 0,8 Até 1 2,5º De 1 a 5 3º Acima de 5 4º De 0,8 a 2,0 Até 1 1º De 1 a 5 1,5º Acima de 5 2,5º Acima de 2,0 De 2 a 5 4,5º Acima de 5 6º
Chapa aço duro r = 60 kgf/mm2 De 0,8 a 2,0 Até 1 2º De 1 a 5 3º Acima de 5 3,5º Acima de 2,0 De 2 a 5 1,5º Acima de 5 2,5º 17 • Elasticidade do material:
• A elasticidade de um material nem sempre é constante, mas o ideal seria aquele material com máxima ductilidade, para evitar que ao dobrar venha a se romper, trincar ou deformar o produto desejado.
• Quanto mais duro for o material, maior será seu retorno elástico.
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• Chapas de materiais relativamente moles (alumínio, cobre, latão, aço SAE 1008, 1010 e 1020) nos dão melhor facilidade no processo de dobra e melhor estabilidade dimensional.
• Espessura da chapa:
• Quanto mais espessa for a chapa, maior deve ser a tolerância dimensional.
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• Dica tecnológica:
• Chapas com espessura maior que 3 mm: dobrar perpendicularmente ao sentido de laminação da chapa.
• Chapas com espessura menor ou igual a 3 mm: segue-se a mesma recomendação, embora não seja obrigatório como para as maiores de 3 mm.
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Linha neutra:
• A linha neutra do elemento dobrado é a linha da secção transversal cuja fibra correspondente não foi submetida a nenhum esforço, quer de tração ou de compressão e que, em conseqüência, não sofreu qualquer deformação.
Determinação da linha neutra:
• Toda vez que se deve obter um elemento dobrado, segundo um perfil determinado, é necessário conhecer-se, em primeiro lugar, o seu desenvolvimento linear ou as dimensões exatas da chapa, a partir da qual vai ser produzido o elemento dobrado.
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• A determinação da linha neutra é feita mediante um cálculo extremamente simples, como a Figura 3 mostra.
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𝑐 = 𝑎 + 𝑏 + 2𝜋(𝑟 + 𝑦)
y =
𝑐−𝑎−𝑏
2𝜋
− 𝑟
Outro cálculo da Geratriz c ou L
o30 𝟐𝝅(𝒓 + 𝒚) 2
Assim:
31 𝟐𝝅(𝒓 + 𝒚) 𝑦 =𝜋 ∝ 360 𝑟 + 𝑠 2∙ 𝑓 − 𝑟• Através de resultados práticos obtidos: conclui-se que a linha neutra está geralmente situada na metade da secção quando a espessura da chapa é no máximo de 1 mm. • Em espessuras superiores, admite-se que a
linha neutra se situe a 1/3, aproximadamente, da curva interna.
• Se a chapa dobrada apresenta contracurvas, admite-se que, em cada caso, a linha neutra se localize em direção à curva interna.
• Localizada a posição da linha neutra, pode-se calcular facilmente o comprimento do elemento dobrado.
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• A Figura 4 representa uma chapa dobrada em U, cujo desenvolvimento, representado por L, pode, portanto, ser facilmente obtido, visto que o desenho dá todas as dimensões necessárias a um ensaio prévio de dobramento, com uma tira do material em questão, permitindo localizar a linha neutra.
Esforço
necessário
para
o
dobramento:
• Suponha-se uma chapa metálica colocada sobre uma matriz de dobramento e sujeita ao esforço de dobramento (Figura 5).
• Admitindo-se que a chapa se comporte como um sólido apoiado nas extremidades e carregado no centro, a determinação do esforço de dobramento é relativamente simples.
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Figura 5 – Representação esquemática do método para
determinação do esforço necessário para o dobramento.
• Sejam:
• Fb = P = força necessária para o dobramento,
kgf ou N;
• b = largura da chapa, mm • L = distância entre os apoios, mm • e ou s = espessura da chapa, mm • Mf = momento fletor, kgf.mm ou N.mm
• t = limite de resistência à tração, kgf/mm2 ou
N/mm²;
• f = tensão de flexão necessária para obter a
deformação permanente, kgf/mm2 ou N/mm².
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• Admite-se f = 2t
• i = momento de inércia da secção, em relação ao eixo neutro, mm4;
• z = distância máxima das fibras ao eixo neutro, mm
• i/z = módulo de resistência, mm3.
• α = Ângulo de dobramento. • K = fator de Retorno Elástico;
• O momento fletor das forças externas é dado por:
• = (Fb . L)/4
• Ao Mf contrapõe-se o momento das reações
internas do material, expresso por:
f.i/z
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• Logo, igualando as duas fórmulas, tem-se: • Para secções retangulares:
• Então:
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• Ou: • Ou:
• Onde: f = 2t, aproximadamente.
• O fator de retorno plástico é dado por:
Onde:
Mf = Momento fletor (N.mm) R = raio de dobramento (mm) s = espessura (mm)
E = Módulo de Elasticidade (Pa)
Encurvamento:
• A operação de encurvamento segue, em linhas gerais, os mesmos princípios e conceitos explicados na operação de dobramento.
• Geralmente, curvatura total, como a Figura 6 mostra, exige várias etapas.
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Figura 6 – Representação das fases de curvatura de uma chapa
realizada com uma única matriz.
Tipos de dobramento:
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Processo de Dobra:
• A dobra é um processo de fabricação em que uma ferramenta composta por um conjunto de duas ou mais peças exerce uma força sobre uma superfície, alterando-a.
Partes do estampo da Dobra:
• O estampo de dobra é também conhecido como dobrador.
• É formado de punção e matriz e, geralmente, guiado pelo cabeçote da prensa ou placa-guia. • O punção é uma peça de aço, temperada e
revenida, cuja parte inferior tem um perfil que
corresponde à superfície interna da peça. • Pode ser fixado diretamente no cabeçote da
prensa ou por meio da espiga.
• A matriz é de aço ou liga e sua parte superior tem a forma da parte exterior da peça. • Pode ser fixada diretamente sobre a mesa da
prensa.
• Geralmente, é sobre a matriz que se fixam as guias do material da peça, que são elementos adaptados ao estampo para dar uma posição adequada de trabalho.
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Referências bibliográficas:
• de MARCOS, F. Corte e dobragem de chapas. São Paulo: Hemus Livraria, Distribuidora e Editora, 2007. 151 p.
• POLACK, A. V. Manual prático de
estampagem. São Paulo: Hemus Livrari,
Distribuidora e Editora, 2004. 220 p.
• SCHAEFFER, L. Conformação de chapas
• BRITO, O. Estampos de formar – estamparia de metais, São Paulo, Editora Hemus, 2004, 220 p.
• CRUZ, S., Ferramentas de corte, dobra e
repuxo, São Paulo: Editora Hemus, 2008,
227 p.
