apostila aco inox estampagem parte1

Estampagem dos açosinoxidáveis

Eduardo Luiz Alvares MesquitaEngº Mecânico - ACESITA

Léo Lucas RuganiEngº de Minas e Metalurgista - ACESITA

Consultoria:Prof. José Angelo BortolotoProf. Titular disciplina Conformação a Friode Chapas - Faculdade de Tecnologia de São Paulo - FATEC - SP

DEZEMBRO - 1997

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. O AÇO INOX E OS CUIDADOS COM O SEU MANUSEIO . . . . . . . . . . . . . . 5

3. COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS . . . . . . . . . . . . 8

4. ESTAMPAGEM DOS AÇOS INOXIDÁVEIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.1 - CORTE E FURAÇÃO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.2 - DOBRAMENTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.3 - REPUXO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

6. BIBLIOGRAFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

1. INTRODUÇÃO

Esta apostila compõe com outras quatro: Manuseio - Transportes e Estocagem;Soldagem; Conformação e Acabamentos, o Curso básico e modulado “NoçõesBásicas de Caldeiraria e Serralheria em Aço Inox”.

Este curso foi estruturado para levar fundamentação teórico-operacional ao parquereprocessador do aço inox no Brasil, com o objetivo de promover a qualidade dos produtosconfeccionados em inox.

Neste módulo, “Estampagem dos Aços Inoxidáveis”, pretende-se fazer umaabordagem aos processos de corte, furação e dobramento por estampos, além do repuxo -parte central da estampagem, sem a pretensão de esgotar o assunto. O objetivo principal é deauxiliar as empresas já estabelecidas na busca do seu aperfeiçoamento e de introduzir outrasneste promissor segmento: o mercado dos produtos de aço inox.

2. O AÇO INOX E OS CUIDADOS COM O SEU MANUSEIO

Aço inox é o termo empregado para identificar famílias de aços contendo, no mínimo, 11% decromo, que lhes garantem elevada resistência à corrosão - conhecida popularmente com“ferrugem”. O cromo, disperso no aço de forma homogênea, em contato com o oxigênio doar forma uma fina camada, contínua e resistente (50 angstrongs; 1angstron = 10-8 cm) emtoda a sua superfície, que o protege contra ataques corrosivos do meio ambiente.

De uma maneira geral, esta resistência aumenta à medida que mais cromo é adicionado aoaço. Apesar de invisível, estável e finíssima, esta película (chamada de camada passiva) éaltamente aderente ao aço inox, defendendo-o contra a ação de meios agressivos.

Além do cromo, outros elementos podem ser adicionados ao aço inox (níquel, molibdênio,titânio, nióbio, etc.) com o objetivo de elevar sua resistência à corrosão e melhorar suaspropriedades físicas e mecânicas. De acordo com os elementos de liga contidos, os açosinoxidáveis são agrupados em famílias com características semelhantes e destinados aaplicações específicas. Basicamente, distinguem-se 3 famílias de aços inoxidáveis:

à Aços martensíticos;

à Aços ferríticos e;

à Aços austeníticos.

5Estampagem dos aços inoxidáveis

Os aços inoxidáveis martensíticos são aços magnéticos que podem atingir altas durezas portratamento térmico, além de excelente resistência mecânica. São utilizados em cutelaria,instrumentos de medida, lâminas de corte, correntes para máquinas, discos de freio, etc. Estesaços, de aplicações específicas, não serão abordados nesta apostila.

Os aços inoxidáveis ferríticos também são aços magnéticos. Normalmente são endurecíveispor conformação a frio e são utilizados no estado recozido. São utilizados em baixelas,fogões, geladeiras, pias, sistemas de exaustão de gases em motores de explosão, recheio decolunas de destilação, moedas, etc.

Aços típicos: AISI 430 e AISI 409.

Os aços austeníticos são aços não-magnéticos que podem ser endurecidos por trabalhomecânico. Apresentam resistência à corrosão melhorada pela adição do níquel e sãofacilmente conformados a frio, devido uma combinação favorável de propriedadesmecânicas.

São utilizados para fins estruturais, equipamentos para indústria alimentícia, aeronáutica,ferroviária, petrolífera, química e petroquímica, papel e celulose, construção civil, etc. O açotípico desta família é o AISI 304.

A característica básica dos aços inoxidáveis é a sua elevada resistência à corrosão. São açosfáceis de serem trabalhados, aceitam deformações permanentes sem comprometimento desuas características, são versáteis e de fácil limpeza e manutenção por apresentaremsuperfície lisa e, em aplicações arquitetônicas e de decoração, apresentam aspecto estéticoatraente valorizando ambientes.

A grande maioria dos atributos dos aços inoxidáveis é conferida pela camada passivaanteriormente descrita. Ela apresenta um papel fundamental eliminando-se a necessidade derevestimentos protetivos externos como fosfatização e pintura, galvanização, bicromatização,etc, procedimentos largamente utilizados para melhorar a resistência à corrosão dos açoscarbono.

A camada passiva se auto-regenera em presença de oxigênio quando, por exemplo, édanificada por um risco ou arranhão.

Nesses casos, esta regeneração não garante a homogeneidade da camada passiva e, emsituações críticas e muito agressivas, pode se desenvolver o fenômeno de corrosão no pontoarranhado. Portanto recomenda-se cuidado extremo para a manutenção desta película.

A ACESITA garante a integridade da camada passiva em todos os aços inoxidáveis que saemda Usina. Recomenda-se aos reprocessadores e ao parque manufatureiro dos açosinoxidáveis adotar medidas adicionais para evitar danos à camada passiva durante omanuseio, processamento e estocagem de bobinas, chapas e produtos intermediários.

6 Estampagem dos aços inoxidáveis

No processamento na fábrica deve-se tomar uma série de cuidados adicionais:

à Proceder limpeza criteriosa dos equipamentos e ferramentas que processamsimultaneamente aços inoxidáveis e aços carbono. Neste caso, recomenda-se o usode ferramentas exclusivas para a conformação dos aços inoxidáveis (limas, serras,brocas, etc).Caso isto não seja economicamente viável, é imprescindível adotar a prática delimpar as ferramentas antes de se iniciar o serviço. Esta limpeza poderá ser feita comquerosene, que também é um bom lubrificante.

à Durante o fluxo de produção, devem ser tomados cuidados especiais para se evitardanos ao material, seja pelo manuseio inadequado, seja pelo uso de ferramentasdanificadas, impróprias ou desgastadas.

à Em qualquer situação, é uma boa prática conformar o aço inox com a películaprotetora de PVC ou polietileno que evita danos maiores à superfície do aço inox.As partículas metálicas e de poeira que porventura se depositarem na superfície daschapas podem causar riscos durante o processamento posterior do produto.O arraste de uma chapa sobre a outra causa arranhões de difícil remoção durante oprocessamento do produto. Para eliminá-los, o recurso é o lixamento da superfíciedanificada com lixas de granulometria cada vez mais finas, para manter oacabamento superficial especificado, com pesados reflexos no custo do final doproduto.

à Evitar contaminações da superfície do inox por graxas, óleos e líquidos corrosivosque danificam a camada passiva.

à Em caso de suspeita de contaminação por resíduos de aço carbono, existe anecessidade de se proceder a sua remoção e reestabelecer a camada passiva.

Neste caso, dois procedimentos são válidos:

ã tratar as partes afetadas por uma solução levemente aquecida (50 a 60 ºC) deácido nítrico a 20%. Na seqüência, a peça deve ser lavada e enxugada.

ã submeter a peça ao jateamento (com esferas de vidro) ou lixamento das partesafetadas para a remoção da contaminação. O oxigênio do ar deverá sersuficiente para recompor a camada passiva.


De uma maneira resumida, os cuidados recomendados em todas as fases do processamento são:

Etapas Cuidados

1. Recebimento, manuseio

• Evitar amassados e arranhões oriundos degrampos, correntes e dispositivos de fixaçãopara manuseio. É recomendado revestir esteselementos com feltro ou plásticos.

2. Estocagem de bobinas e chapas

• Estocar sempre em lugar limpo, seco e longede aços carbono. O ideal é estocar o inoxem galpões sem goteiras e com piso deborracha.

• Usar equipamentos de estocagem emovimentação protegidos por plástico,madeira ou feltro, evitando marcar asuperfície do aço.

3 . Manuseio

• Evitar danos à superfície do material.• Usar luvas limpas durante o manuseio.• Evitar contato com substâncias externas,

graxas, óleos e gorduras.• Evitar o contato com aço carbono ou outros

aços para não contaminar o aço inox.

4. Fabricação

• Sempre que possível, utilizar ferramentas eequipamentos exclusivos para trabalhar oaço inox.

• Não sendo possível, todos os equipamentose ferramentas deverão ser limpos antes de suautilização para trabalhos com o aço inox.

3. COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS

Os processos de conformação dos diversos metais são realizados a partir de suas respectivascaracterísticas mecânicas. Particularidades relativas ao comportamento estrutural de cadaliga metálica definem os esforços mínimos necessários para o dimensionamento dosequipamentos e ferramentas a serem utilizados.

Com o aço inox não é diferente: os processos de sua conformação mecânica são semelhantesaos dos aços carbono, cuja tecnologia é de domínio geral. As diferenças de comportamentomecânico existentes entre as duas ligas, aço carbono e aço inox, definem diferentesparâmetros de utilização de equipamentos em cada caso.

O comportamento estrutural dos aços inoxidáveis, a exemplo dos aços carbono, é definidopela curva tensão-deformação. Um corpo de prova do material com dimensões padronizadasé submetido a um esforço de tração crescente até a sua ruptura.


Fig (1)

O ensaio revela dois domínios bem definidos:

à o domínio elástico (0-A) onde as deformações não são permanentes. Cada tensãocorresponde a uma deformação própria de cada aço. Cessado o esforço, o corpo deprova retorna às dimensões iniciais;

à o domínio plástico (B-C) onde para cada tensão corresponde uma deformaçãopermanente. Uma vez cessado o esforço, em qualquer momento deste domínio, ocorpo de prova não retorna às dimensões iniciais;

à na transição entre os dois domínios (A-B), existe um ponto para o qual o corpo deprova sofre deformação sem nenhum acréscimo de tensão. Diz-se que o material“escoa” neste ponto. Nos aços inoxidáveis, esta transição não é tão visível e define-seo limite de escoamento (LE) como o ponto na curva determinado pela intersecçãode uma paralela à reta que define o domínio elástico (0-A) a 0,2% de deformaçãopermanente.

O ponto C determina o fim do regime plástico e é definido como limite de resistência (LR).

A curva tensão-deformação é típica para cada aço. O LE dos aços carbono (1008) sãoligeiramente mais elevados do que os aços inox (tipos 430 e 304) para a condição de açosrecozidos. Porém, o LR dos aços inoxidáveis são superiores aos dos aços carbono.

Aí reside uma diferença básica que vai influir em todos os processos de conformação ondeocorrem deformações permanentes: o ramo plástico B-C para os aços inoxidáveis é muitomaior do que para os aços carbono. Isto significa que eles suportam deformações maioressem ocorrer falha do componente. Dentre os aços inoxidáveis, os aços austeníticos (por


exemplo o 304) apresentam este ramo plástico maior do que os aços ferríticos (por exemplo o430) sendo especificados para conformações profundas.

Nas operações de conformação onde ocorrem corte e, no caso de dimensionamento deparafusos, rebites e pinos de fixação, que são submetidos a esforços cortantes, a tensão paraa qual ocorre a ruptura é chamada de tensão de cisalhamento. Esta tensão é cerca de 65a 70% do LR para os aços inox e de 55 a 60% do LR para os aços carbono.

Uma das diferenças marcantes de comportamento às solicitações entre os vários tipos de açoé o encruamento - aumento das características (dureza, limites de escoamento, deresistência e de cisalhamento) pelo efeito de trabalho mecânico.

A fig (2) a seguir mostra a evolução do LE e do LR com a variação de deformações a frioimpostas a aços inoxidáveis tipos 301 (austenítico) , 409, 430 (ferríticos) e aço carbono 1008.

Comparação dos encruamentos de aços: austenítico (301), ferríticos (430 e 409) e baixo carbono (1008)Fig (2)

Essas diferenças de comportamento ao trabalho mecânico a frio, figuras (1) e (2), demonstramque os esforços necessários para a conformação dos aços inoxidáveis são consideravelmentemaiores que os exigidos para os aços carbono.

Além dos aços inox apresentarem o LR superior aos dos aços carbono em condiçõesequivalentes, tanto o LE quanto seu LR crescem a uma taxa maior que o crescimento destesparâmetros dos aços baixo carbono.

Dentre os aços inoxidáveis, os aços austeníticos “aceitam” maiores deformações que os açosferríticos e assim diz-se que eles são mais “dúcteis”. Este efeito é conferido pelo níquel contidonos aços austeníticos e ausente nos aços ferríticos.


4. ESTAMPAGEM DOS AÇOS INOXIDÁVEIS

Estampagem é um conjunto de operações de conformação a frio (corte, furação,dobramento e repuxo), realizadas na região plástica de deformação dos materiais, pelaimposição de uma deformação permanente de uma chapa, com o objetivo de produzir peçascom determinada forma.

As ferramentas que permitem a obtenção da forma desejada são denominadas estampos eas máquinas que fornecem a energia e os movimentos necessários para a conformação sãodenominadas prensas.

De uma maneira geral, os aços inoxidáveis podem ser estampados de forma semelhante aosaços carbono. Pequenas adaptações no processo são necessárias em função depeculiaridades nas suas propriedades mecânicas, conforme mencionado anteriormente.

4.1 - CORTE E FURAÇÃO

Corte e furação por estampagem, são processos semelhantes que fazem a separação dematerial por cisalhamento utilizando um macho, uma matriz e uma prensa para a produçãoem série de peças.

A tensão de cisalhamento é uma das características mais importantes na avaliação dacapacidade do material de ser cortado ou furado. Para os aços inoxidáveis, a tensão decisalhamento é cerca de duas vezes maior que a observada nos aços carbono. Por estemotivo, a força exigida para o corte ou furação de aços inoxidáveis é de 50 a 100% maiorque aquela necessária para executar o mesmo serviço em aço carbono.

A prática de aquecer a chapa a ser perfurada ou cortada a uma temperatura de cercade180ºC, reduz a força de corte necessária e por conseguinte garante uma sobrevida tanto àsferramentas quanto às prensas utilizadas. Em contrapartida, esta prática exige investimentosem operações complementares de aquecimento e posterior polimento para a eliminação dosóxidos produzidos pelo aquecimento. Sua adoção exige um estudo econômico para atestarsua viabilidade.

Os principais parâmetros a serem considerados nas operações de corte e furação porestampagem são:

à Aproveitamento máximo da chapa (lay out de tira)

à Folgas entre punção (macho) e matriz

à Forças envolvidas na operação de corte

à Dimensionamento da matriz

à Escolha de molas para prensa-chapas


à Aproveitamento máximo da chapa (lay out de tira)O estudo econômico, também chamado de lay out de tira, é o estudo que proporcionao aproveitamento máximo da chapa ou, em outras palavras, a obtenção da maiorquantidade de peças em uma mesma chapa. Este estudo visa encontrar a melhordistribuição das peças na chapa bem como calcular as distâncias ótimas entre asvárias peças. As distâncias mínimas necessárias para um corte eficiente e correto sãoapresentadas na tabela da Fig (3).

Fig (3)

Material Espessura(mm)

A(mm)

B(mm)

C(mm)

D(mm)

E(mm)

F(mm)

e ≤ 0,5

Até 10 0.5 a 1.2 0.5 1 0.5 310 a 30 1.2 a 2 0.5 a 1 1 a 1.5 0.5 3

30 a 100 2 a 3 1.5 a 2 1.5 a 2 0.5 a 1 3.5100 a 300 3 a 5 2 a 2.5 2 a 2.5 1 a 2 4

0,5 < e ≤ 1

Até 10 1 a 1.5 1 1.5 1 310 a 30 1.5 a 2 1 a 1.5 1.5 a 2 1 3.5

30 a 100 2 a 3.5 1.5 a 2 2 a 2.5 1 a 2 4100 a 300 3.5 a 5.5 2 a 3.5 2.5 a 3 2 a 3 4

1 < e ≤ 1,5

Até 10 1.5 a 2 1.5 2 1.5 310 a 30 2 a 2.5 1.5 a 2 2 a 2.5 1.5 3.5

30 a 100 2.5 a 3.5 2 a 2.5 2.5 a 3 1.5 a 2.5 4100 a 300 3.5 a 6 2.5 a 3.5 3 a 3.5 2.5 a 3.5 5

1,5 < e ≤ 2

Até 10 2 a 2.5 2 2.5 2 3.510 a 30 2.5 a 3.5 2 a 2.5 2.5 2 4

30 a 100 3.5 a 5 2.5 a 3.5 2.5 a 3 2 a 3 4100 a 300 5 a 8 3.5 a 5 3 a 3.5 3 a 4 5

2 < e ≤ 3

Até 10 3 a 3.5 3 3.5 3 410 a 30 3.5 a 4 3 a 3.5 3.5 a 4 3 4

30 a 100 4 a 5 3.5 a 4.5 4 a 4.5 3 a 4.5 5100 a 300 5 a 8 4.5 a 6 4.5 a 5 4.5 a 6 6

3 < e ≤ 5

Até 10 5 a 5.5 5 5 5 510 a 30 5.5 a 6 5 a 5.5 5 a 6 6 5

30 a 100 6 a 8 5.5 a 6 6 a 7 6 a 8 6100 a 300 8 a 10 6 a 8 7 a 8 8 a 10 8


AÇ

O,F

ERRO

LATÃ

O,B

RON

ZEFO

SFO

ROSO

,A

LUM

ÍNIO

EA

ÇO

INO

XID

ÁVE

L

Estudo de aproveitamento: exemplo

Consideremos a peça mostrada na Fig (4) a ser produzida a partir de uma tira decomprimento L e largura B

Fig (4)

Neste exemplo, S =x.t + (y - t) . z (área da peça)B = y + 2b

Solução 1 Solução 2p = passo da ferramenta: p = x + c

a = p + 2cp = x + z + 2c

a = p + c

b e c dimensões aconselhadas para o corte correto, tiradas da fig (3).

O número de peças n para cada situação será:

L = a + (n-1).p ⇒ n = L - ap

+1 (L = comprimento da tira)


O rendimento, para cada situação é medido por:

η = n.SLxB

x100

L = 1000 mm

A solução 2 apresentada na Fig (4-c) apresenta um rendimento de 71% enquanto que asolução 1 Fig (4-b) apresenta um rendimento de apenas 49%. A Fig (5) mostra algunsexemplos de “lay out de tiras” para vários tipos de geometria de peças.

Fig (5)


à Folgas entre punção (macho) e matrizAs folgas são definidas em função da espessura das chapas a serem perfuradas. Omecanismo de perfuração por cisalhamento já foi abordado no Manual Técnico daACESITA “Conformação dos Aços inoxidáveis”, que sugerimos ler.Recomenda-se, para furos, que as folgas totais não superem a 10% da espessura (5%por face) para impedir que um excesso de material resultante da perfuração escoepara dentro da matriz, acompanhando o movimento do punção. Para espessurasinferiores a 1,00 mm, a folga deve estar situada entre 0,03 e 0,04 mm do raio. Aseção dos furos é função das folgas adotadas entre punção e matriz. A Fig (6) mostrao perfil do corte com as três zonas bem distintas: região deformada, região cisalhadae região fraturada.

Perfil de uma chapa cortadaFig. (6)

O dimensionamento de punção e matriz deve levar em conta as tolerâncias da peça a ser obtida.

Como exemplo, vamos dimensionar o ferramental para a produção de uma arruela de aço inoxcom diâmetro externo de 30 mm e diâmetro interno de 10 mm, com uma espessura de 1,00 mm.

Fig (7)


Considerando-se uma folga de 5% da espessura por face, tem-se:

½ f = 1,00 x 0,05 = 0,05 mm

Para a determinação do diâmetro do macho(punção), deve-se tomar a medida máxima dofuro. Para as dimensões externas, parte recortada da peça, a medida da matriz deve estar nafaixa mínima da tolerância. Esta precaução se deve ao fato de haver desgaste tanto do machocomo da matriz, à medida que se estampam as arruelas.

Desta forma, as dimensões de macho (punção) e matriz devem ser:

Operação DescriçãoMedidanominal

(mm)

Tolerânciamax (mm)

Folga(mm)

Final(mm)

Furação

Recorte

PunçãoMatriz

PunçãoMatriz

1010

3030

± 0,20± 0,20

± 0,20± 0,20

-+ 0,10

-+ 0,10

10,2010,30

29,7029,80

à Forças envolvidas na operação de corteA força de corte depende diretamente do tipo de material, da espessura da chapa edo perímetro de corte. A espessura da chapa e o perímetro de corte são grandezasfacilmente conhecidas. A influência do material na força de corte vem por meio de umvalor tabelado chamado “Pressão Específica de Corte” (kc), que é uma função datensão de ruptura (σR). O valor de kc foi determinado experimentalmente em

kc = 80%.σR

Materialkc (kgf / mm2)

Recozido Encruado

Aço Carbono até 0,1% C 24 32

Aço Inox 304 50 56

Fig. (8)


Desta forma, o cálculo da força de corte Fc pode ser feito a partir da fórmula abaixo, que éfunção da espessura da chapa, do perímetro de corte e da pressão específica de corte:

Fc = e.p.kc

onde{e = espessura da chapa em mm;p = perímetro de corte em mmkc = pressão específica de corte (kgf / mm2)

Também de forma experimental, foram determinadas as expressões para o cálculo das:

à força de prensa-chapa (Fpc), definida como sendo a força necessária para manter achapa presa sobre a matriz durante a operação:

Fpc = 5,4 e.p e,

à força de extração (Fex ), como sendo a força necessária para retirar a chapa cortadaou furada do macho no retorno da prensa, cujos valores são obtidos por:

Fex = (3 - 5)% Fc para (d/e) > 8

Fex = (10 - 20)% Fc para 2 ≤ (d/e) ≤ 8

Usualmente, Fex = 10% Fc

A prática de se construir as arestas de corte inclinadas, tanto para o punção como para amatriz, diminui a força de corte necessária por possibilitar um corte progressivo.

Conforme mostra a Fig (9), pode-se dispor arestas inclinadas tanto na matriz quanto nopunção.

Quando a parte cortada é a peça final, a inclinação deve ser feita na matriz (9-a).

Entretanto, quando a parte cortada é retalho, a inclinação deve ser feita no punção (9-b).


Fig (9)

O gráfico da Fig (10) compara as forças envolvidas quando se utilizam ou não arestasinclinadas.

Gráfico comparativo das forças de corteFig (10)


à Dimensionamento da matrizA primeira etapa no dimensionamento é a determinação da altura (H) da matriz, queé obtida pela relação:

H ≥ Fc3

A distância de uma aresta de corte com as laterais da matriz depende do tipo de aresta:

à circular (raio ou circunferência);

à face paralela;

à encontro de arestas em ângulo.

Também existem valores orientativos para as distâncias entre os furos de parafusos, pinos deguia e arestas de corte. As diferentes distâncias entre elementos da matriz são apresentadasnos desenhos da Fig (11).

Fig. (11)


Matrizes acima de 200 mm são necessariamente construídas em partes (postiços), emfunção tanto de distorções provenientes de tratamento térmico quanto da diminuiçãoda altura necessária para suportar o esforço de corte. Isto porque o dimensionamentoda altura do postiço é feito em função da força de corte incidente sobre ele. Ou seja,cada postiço deverá suportar os esforços correspondentes ao perímetro de corte queele possui. A Fig (12) mostra exemplos de matrizes construídas com postiços.

Exemplo de construção de matrizesFig 12

A seguir, na Fig (13), mostramos vários exemplos de matrizes construídas com postiços


Fig (13)


à Escolha de molasAs molas utilizadas em estampos devem ser escolhidas entre as molas comerciais deforma criteriosa. Existem vários tipos e tamanhos de molas para estampos que sãocomercializadas de forma a atender a maioria das aplicações.As molas possuem características específicas que são:

ã constante elástica;

ã curso útil da mola.

A constante elástica mostra a força que esta mola vai exercer em seus apoios quandosofrer uma unidade de comprimento de compressão. Esta característica pode serrepresentada em gráficos. No gráfico, pode-se determinar a força que a mola exercequando se encontra comprimida de um certo valor.

O curso total da mola é o valor que a mola pode ser comprimida até que suas espirasse encostem, curso que nunca deve ser atingido.

Toda a nomenclatura para as partes da mola e dimensões específicas se encontra nafigura 14.

Fig. (14)

A escolha de uma mola pode ser obtida seguindo-se o exemplo abaixo:

Exemplo:Deseja-se estampar um furo de 4mm de diâmetro em uma chapa de aço inox de 0,5 mm deespessura com kc = 50 kgf/mm2.


D - Diâmetro externodi - Diâmetro internoda - Diâmetro do aramef - Flexa ou Curso total da moladm - Diâmetro médioL - Comprimento livrep - Passo = da + fn - Número de espiras

Solução:1º. Cálculo das forças de corte e de extração:

Fc = π.d.e.kc ⇒ π x 4 x 0,5 x 50 = 314 kgf

Fex = 5% Fc ⇒ 314 x 0,050 = 15,7 kgf

2º. Escolha da mola:O bom senso indica escolher uma mola com carga útil de pelo menos 3 vezes a força deextração. Seja a mola com as seguintes características:

D = 30 mmda = 6 mmf = 0,5 mm por espiraF = 50 kgf (carga útil da mola para a flecha f indicada)

Adota-se uma pré-tensão f1 para garantir a extração da peça, cujo valor é definido por:

f1 / Fex = f / F ⇒ f1 = (f . Fex) / F

f1 = (0,50 x 15,7) / 50 = 0,157 mm

Para garantia de que as espiras não se toquem, impõe-se um curso útil por espira de

∆ fu = f - (f1 + f2) sendo f2 = 0,1 mm.

Nesta situação, ∆ fu = 0,5 - (0,157 + 0,1) = 0,245 mm

A distribuição dos cursos mencionados pode ser vista na figura 15, que apresenta o gráficode carga (força) x curso (compressão ou flecha)

Gráfico de distribuição dos cursos por espiraFig. (15)


3º. Cálculo do número de espirasSupondo-se um curso de extração no estampo de 1 mm, 0,5 mm de espessura da peça e 0,5mm de penetração do punção na matriz, calcula-se o número de espiras da mola para atendereste curso determinado, como se segue:

nCurso de extração

fu=

∆=

10 245,

n = 4 espiras

Com o valor do passo da mola p = da + f (fig 14) = 6 + 0,5 = 6,5, calcula-se o comprimentolivre da mola, através da fórmula abaixo:

L ≈ (n-1) p + 1,5 da

L ≈ (4-1) x 6,4 + 1,5 x 6

L ≈ 28,5 mm

4º. Determinação do alojamento da mola no estampoO curso de pré-tensão para as 4 espiras da mola é definido por:

fpre = f1 x 4 = 0,157 x 4 ⇒ fpre = 0,628 mm

e o comprimento pré-tensionado da mola será:

Lpre = L - fpre = 28,5 - 0,628 ⇒ Lpre = 27,87 mm

O valor de Lpre deve ser a altura do alojamento da mola no estampo. As molas podem sermontadas de duas formas nos estampos: montagem simples (fig 16-a) e montagem emparalelo (fig 16-b), que permite a utilização de um número maior de molas menores montadaslado a lado.

Fig (16)


Além das molas tradicionais, helicoidais de arames de seção circular ou retangular, existemmolas de poliuretano e mola tipo prato que podem ser utilizadas em estampos. Para estes tiposde mola, o cálculo é semelhante ao apresentado anteriormente, sendo as particularidades decada uma delas fornecidas pelos fabricantes.

A seguir, ilustramos alguns equipamentos de corte e perfuração de chapas de açosinoxidáveis, bem como a concepção de matrizes de furação de chapas:

Fig. (17)


4.2 - DOBRAMENTO

No dobramento, a chapa sofre uma deformação por flexão em prensas que fornecem aenergia e os movimentos necessários para realizar a operação. A forma é conferida medianteo emprego de punção e matriz específicas até atingir a forma desejada.

Prensa dobradeira e dobramento de perfisFig (18)

Para comprimentos de dobra considerados pequenos, utilizam-se estampos que possuem aforma a ser dobrada. Para fabricação de perfis dobrados ou alguns tipos de peças comcomprimentos de dobras considerados grandes, utilizam-se prensas dobradeiras/viradeiras


com matrizes e machos (punções) universais (processo considerado no Manual Técnico deConformação da ACESITA). O dobramento pode ser conseguido em uma ou mais operações,com uma ou mais peças por vez, de forma progressiva ou em operações individuais.

Dobramento em prensas dobradeiras em várias operaçõesFig. (19)

Os estampos de dobra, em geral, recebem peças semiprocessadas vindas de outros estamposde corte ou simplesmente recortadas por guilhotinas.

Na operação de dobramento deve-se levar em conta quatro fatores importantes:

à a capacidade elástica do material;

à o raio interno mínimo da peça a ser dobrada;

à o comprimento desenvolvido da peça;

à as forças que atuam na operação de dobramento.


apostila aco inox estampagem parte1

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