PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO

PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO

- Estampagem

Prof. Almir Turazi, Dr.Eng. 2017/2

TÉCNICO EM MECÂNICA Módulo 4

almir.turazi@ifsc.edu.br

Classificação Processos de Fabricação

Processos de Fabricação

Com remoção de cavaco Sem remoção de cavaco

Conformação Mecânica

Soldagem

Fundição

Metalurgia do Pó

Laminação Forjamento Extrusão Trefilação Estampagem

Usinagem

Definição

A conformação de chapas finas é um conjunto

de processos de transformação mecânica que

consistem em conformar uma chapa plana (blank) à

forma de uma matriz, pela aplicação de esforços

transmitidos através de um punção.

Características

As ferramentas básicas utilizadas em um prensa de conformação de chapas metálicas são:



punção



matriz

*O prensa chapas permite a fixação e evita enrugamento do material.

Características

Materiais usualmente conformados

•

Aço de baixo carbono

•

Aços inoxidáveis

•

Ligas alumínio-manganês

•

Ligas alumínio-magnésio

•

Latão 70-30 (70%Cu 30%Ni)

Definição

Basicamente, a conformação de chapas finas compreende as seguintes operações:

1.

Corte

2.

Dobramento ou encurvamento

3.

Estampagem

Definição

1.

Corte

•

Destina-se à obtenção de formas geométricas, a partir de chapas submetidas à ação de pressão exercida por um punção ou uma lâmina de corte.

•

Quando o punção ou a lâmina inicia a penetração na chapa, o esforço de compressão converte-se em esforço cisalhante (esforço cortante) provocando a separação brusca de uma porção da chapa.

•

O processo ocorre a frio.

1. Corte

A chapa é deformada plasticamente e levada até a

ruptura nas superfícies em contato com as lâminas.

1. Corte – Aproveitamento da chapa

Deve-se realizar um planejamento do corte para ter

um melhor aproveitamento da chapa com o menor

desperdício.

1. Corte – Aproveitamento da chapa

O ideal é que matrizes e punções sejam projetados de maneira a permitir que os estágios sucessivos de conformação de uma peça sejam efetuados na mesma matriz, a cada ciclo da prensa.

Esse procedimento é conhecido por conformação

progressiva.

1. Corte - Folga entre punção e a matriz

1. Corte - Folga entre punção e a matriz

Folga = distância entre matriz e punção

Para determinar a folga (e o tamanho do punção) utiliza-se a seguinte relação:

f = a^f.t ^{f = folga}_af = tolerância da folga

t = espessura do esboço (mm)

1. Corte - Folga entre punção e a matriz

Exemplo:

Um disco de 150 mm de diâmetro deve ser recortado a partir de uma tira de 3,2 mm de aço laminado meio duro. Determine os diâmetros apropriados para o punção e para a matriz.

f = 0,075 x 3,2 = 0,24 mm

Diâmetro da matriz = 150 mm

Diâmetro do punção = 150 – 2 x 0,24 = 149,52 mm

1. Corte - Folga entre punção e a matriz

Exercício:

A partir de uma chapa de 4 mm de espessura de aço macio inoxidável deve-se realizar o corte de um disco com 200 mm de diâmetro. Determine os diâmetros apropriados para o punção e para a matriz.

1. Corte – OPERAÇÕES MAIS IMPORTANTES

-

Cisalhamento

-

Recorte

-

Puncionamento

1. Corte – OPERAÇÕES MAIS IMPORTANTES

-

Cisalhamento

Realizada entre dois gumes afiados ao longo de uma linha retilínea.

O gume superior (punção) se move e o gume inferior (matriz) é estacionário.

1. Corte – OPERAÇÕES MAIS IMPORTANTES

-

Cisalhamento

É realizado em uma máquina chamada guilhotina.

Lâmina superior geralmente inclinada para reduzir esforços.

1. Corte – OPERAÇÕES MAIS IMPORTANTES

-

Cisalhamento – Zonas características

1. A medida que o punção começa a operar no metal se inicia a deformação plástica.

2. Em seguida ocorre a penetração, na qual o punção comprime a chapa.

3. A medida que o punção continua a andar no metal, inicia-se a fratura nos dois gumes de corte.

1. Corte – OPERAÇÕES MAIS IMPORTANTES

-

Cisalhamento – Zonas características

1. Corte – OPERAÇÕES MAIS IMPORTANTES

-

Cisalhamento – Zonas características

1. Corte – OPERAÇÕES MAIS IMPORTANTES

-

Recorte

Corte de uma chapa ao longo de um contorno fechado em um único estágio para separar a peça do metal ao redor.

A parte removida é o produto desejado e é chamado de esboço.

1. Corte – OPERAÇÕES MAIS IMPORTANTES

-

Puncionamento

Similar ao recorte, porém produz um furo.

A apara separada é chamada geratriz.

1. Corte – FORÇA DE CORTE

A força de corte (F_c) depende do tipo de material, perímetro de corte (p) e da espessura da chapa (e);

Força de corte: produto da tensão de ruptura ao cisalhamento (Ks) pela área de corte (A_c).

2. Dobramento

• A chapa sofre uma deformação por flexão em prensas que fornecem a energia e os movimentos necessários para realizar a operação.

• O dobramento pode ser conseguido em uma ou mais operações, com uma ou mais peças por vez, de forma progressiva ou em operações individuais.

• O processo ocorre a frio.

2. Dobramento

2. Dobramento

2. Dobramento

2. Dobramento

2. Dobramento – Aspectos Importantes

• Cantos vivos ou raios pequenos podem provocar a ruptura durante o dobramento. Em geral, a determinação do raio de curvatura é função do projeto ou desenho da peça, do tipo de material usado, da espessura da peça e do sentido da laminação da chapa.

• Materiais mais dúcteis como o alumínio, o cobre, o latão e o aço com baixo teor de carbono necessitam de raios menores do que materiais mais duros como os aços de médio e alto teores de carbono, aços ligados etc.

2. Dobramento – Aspectos Importantes

2. Dobramento – Aspectos Importantes

2. Dobramento – Aspectos Importantes

2. Dobramento – Aspectos Importantes

 Efeito Mola

Por causa do efeito mola, quando se constrói o estampo, o cálculo do ângulo de dobramento deve considerar esse retorno e prever um dobramento em um ângulo levemente superior ao desejado.

2. Dobramento – Aspectos Importantes

2. Dobramento

A recuperação elástica será tanto maior quanto maior for o limite de escoamento, menor o módulo de elasticidade e maior a deformação plástica.

2. Dobramento - Deformações

2. Dobramento

Posição da Linha Neutra (LN)

Posição da Linha Neutra (LN)

2. Dobramento

Cálculo do Desenvolvimento da Peça

Cálculo do Desenvolvimento da Peça

Exemplo:

Cálculo do Desenvolvimento da Peça

Cálculo do Desenvolvimento da Peça

Exercício 2:

Qual o comprimento (L) da chapa para realizar seu dobramento conforme proposto abaixo?

h = 100 mm l = 50 mm R = 6 mm

ângulo de dobramento = 90°

e = 3 mm

D

Rⁿ = R + x

x = 3 . e (tabelado) 7

3. Estampagem

- O processo também é conhecido como embutimento.

Pode ocorrer a frio ou a quente.

- É o processo utilizado para fazer com que uma chapa plana, denominada de “blank”, adquira a forma de uma matriz, imposta pela ação de um punção.

3. Estampagem

Vídeo: Ferramental de Estampagem Profunda Vídeo: Embutimento de Panela

Conformação de chapas finas - Produtos

Componentes de automóveis

Conformação de chapas finas - Produtos

•

Panelas

•

Latas de bebidas

•

Dobradiças

•

Botijão de gás

•

Talheres

3. Estampagem

Distinção entre estampagem rasa e profunda:

-

A estampagem rasa geralmente se refere à conformação de um copo com profundidade menor do que a metade de seu diâmetro com pequena redução de parede.

-

Na estampagem profunda, o copo é mais

profundo do que a metade do seu diâmetro.

3. Estampagem - Lubrificação

- Para o rendimento do processo, é importante que se tenha boa lubrificação para redução dos esforços de conformação e do desgaste de ferramental.

- Geralmente são óleos minerais com uma série de aditivos (Cl, Pb, P, e etc).

- Funções: 1) boa proteção contra corrosão da

chapa; 2) fácil limpeza / desengraxe; 3) não produzir

oxidação no material.

3. Estampagem Progressiva

- Quando deve-se fabricar um copo com profundidade muito elevada pode ser necessário uma sequência de operações de estampagem, utilizando uma série de ferramentas e com diâmetros decrescentes.

3. Estampagem

3. Estampagem Progressiva

3. Estampagem

- Deve-se ainda especificar a pressão a ser aplicada no prensa-chapas:

• Pressão pequena: pode surgir rugas nas laterais da peça.

• Pressão elevada: pode ocorrer ruptura da peça.

3. Estampagem

Pressão insuficiente do prensa chapas

3. Estampagem

A folga entre a matriz e o punção tem que ser suficiente para permitir o escoamento do material para o interior da matriz, sem que ocorra tensões cisalhantes ocasionadas pelo atrito, levando a ruptura do metal.

Vídeo: Botijão de Gás

3. Estampagem – Defeitos

- Os principais defeitos encontrados em peças embutidas originam-se basicamente de defeitos preexistentes na chapa, de defeitos no projeto e construção da ferramenta e de defeitos na conservação das ferramentas. Exemplos:

- furos alongados, - estrias,

- diferenças de espessuras nas laterais da peça, - rompimento do fundo da peça

Desenvolvimento de Peças Embutidas

Desenvolvimento de Peças Embutidas

Exercício: Calcule o diâmetro do blank para estampar o corpo de uma lata com as seguintes dimensões: