aula_tpm - deformação plástica.pdf

04‐04‐2011

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Tecnologias e Processos Mecânicos

DEMI

Núcleo de Tecnologia Industrial

Aula P6 – Processos de Deformação Plástica

Telmo G. Santos2010 / 2011

TPM: Programa da Disciplina

• Materiais:

Metais (ferrosos e não ferrosos)Polímeros (termoplásticos, termoendureciveis, elastómeros)Cerâmicos Compósitos (MMCc CMCc PMCs)

- Conhecer os principais materiais de engenharia e suas propriedades básicas:

- Fundição- PulverotecnologiaCompósitos (MMCc, CMCc, PMCs)

• Processos tecnológicos- Princípio básico de funcionamento;- Parâmetros principais e tipos de defeitos;- Tipos de materiais possíveis de processar;- Tipos de produtos (geometrias /propriedades) obtidos;

Equipamentos

Pulverotecnologia

- Forjamento- Extrusão- Laminagem- Quinagem- Estampagem- Calandragem

- Soldadura (MIG, TIG, ER, Laser, SFL…)

- Brasagem- Adesivos

- Maquinagem

2

• Controlo de qualidade

- Equipamentos

- Metrologia- Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos- Normalização

q g- Torneamento- Corte por arrombamento, Furação- Rectificação- Corte térmico

- Processamento de polímeros(Moldagem, Injecção, Insuflação…)

- Ligação mecânica (Rebitada / Aparafusada)

- Outros processos / especiais(Revestimentos, Prototipagem Rápida…)

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Processos de Deformação Plástica: Classificação

Forjamento

Na Massa Extrusão

Matriz Aberta

Matriz Fechada

DirectaConvencionalHidrostática

Processos

Deformação

Plástica

Na Massa Extrusão

Laminagem

Quinagem e Perfilagem

Inversa

Quente

Frio

Por perfuraçãoPor impacto

(e trefilagem)

3

Na Chapa Calandragem

EstampagemPeças cilíndricas

Peças Não cilíndricas

Cilíndrica

Cónica

Contextualização dos processos de Deformação Plástica no âmbito das Tecnologias e Processos Mecânicos (TPM):

+ =Processos de Ligação

Possível classificação com base no resultado final obtido:

+ =

‐ =Processos de Corte

Processos de Deformação

4

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3


Atrito +

DeformaçãoDeformação plástica

Na Chapa

N M

Possível classificação com base nos princípios físicos:

Swiss Steel AG, Suíça, 2008

Processos Tecnológicos

(Metais)

Mecânicos

Atrito +

Deformação+

Fractura

Na Massa

Corte

Arranque de apara

Arrombamento

5

TérmicosFusão

+Solidificação

Soldadura

Fundição


Possível classificação com base nas operações primarias e secundarias (M. F. Ashby):

de

o Fundição Moldagem Deformação

Material

Pulverotecnologia Processos

Processos d

mod

elação

prim

ários

ssos de

elação

dários Ligação

(soldadura brasagem

Corte(maquinagem, t t

Tratamentos (Térmicos)

Fundição(moldes permanentes,

não permanentes, areia verde, injectada)

Moldagem(de polímeros, de

vidros)

Deformação Plástica

(forjamento, extrusão, laminagem, estamp.,

calandragem)

Pulverotecnologia

(aplicada a materiais metálicos e cerâmicos)

Processos especiais

(CVD, electroforming, Hand Lay-up)

6

Proces

mod

esecund

Processos de

acabam

ento

Acabamento(polimento,

galvanização anodização, pintura)

(soldadura, brasagem, ligação aparafusada, rebitagem, adesivos)

torneamento, arrombamento,

rectificação)

(tempera, revenido, envelhecimento,

trabalho mecânico)

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Classificação em Operações de Processamento e de Ligação(M. P. Groover):

Processos de

Fundição, Moldagem…

Pulverotecnologia

Metais

Polím

eros

Cerâmicos

Compó

sitos

NS

SS

S S

Processos de modelação

Melhoria das propri. mec.

Processamentosuperfícies

Limpeza e tratamentos super.

Revestimentos e deposição

Tratamentos térmicos

Deformação plástica

Corte (remoção de material)Operações de Processamento

cessos

cânicos

S

S

S N

NN N

N N

S

S S

S

7

Ligação permanece

Soldadura

Brasagem

Ligação por adesivos

Ligação mecânica

Ligação aparafusada

Ligação rebitada

Operações de Ligação

Proc

Mec S

S

S S S S

S S S S

S S S

N N N

N N N

Forjamento

• O que se entende por Forjamento?

O forjamento é a família de processos tecnológicos de deformação plástica na massa para os quais a alteração de forma é realizada através de forças de compressão exercidas por ferramentas actuadas por martelos de queda ou por prensas hidráulicas, mecânicas, ou de fricção.

O forjamento foi um dos primeiros processos de conformação de metais utilizado pelo homem (cerca de 5000 aC)

8http://www.youtube.com/watch?v=E7bnffUHYUI

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Forjamento: Aplicações

A tecnologia do forjamento permite fabricar peças com dimensões e formas geométricas muito diversificadas numa gama muito variada de materiais metálicos.

O seu campo de aplicação estende‐se a um conjunto de indústrias muito vasto, das quais se

• Quais as principais aplicações do Forjamento?

destacam pela sua importância; a dos transportes (automóvel, aeronáutica, ferroviária e naval), a militar, a do fabrico de maquinaria industrial e a de produção de energia.

‐ Cambotas;‐ Bielas;‐ Pistões de MCI;‐Rodas dentadas de engrenagens;‐Rodas de comboios;

9

‐ Ganchos garfos e olhais de sistemas de elevação…

Características dos produtos obtidos por forjamento: - Boa relação Qualidade - Custos de Produção;- Boa relação entre a resistência mecânica e o peso (i.e. boa resistência específica);

- Boa resistência à fadiga;- Boa resistência aos esforços de impacto .

Forjamento: Classificação

• Como podem ser classificados os processos de forjamento? Os processos de forjamento podem ser classificados em função da temperatura a que se realizam:

Regime de Trabalho TemperaturaFrio < 0 3 TfFrio < 0.3 Tf

Morno 0.3 a 0.5 Tf

Quente > 0.5 Tf

Vantagens do Forjamento a frio:- Produção de peças com elevada resistência mecânica;- Tolerâncias de fabrico apertadas;- Excelente acabamento superficial.

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Desvantagens do Forjamento a Frio:O encruamento implica (para elevados níveis de deformação):- Elevados valores de pressão desenvolvidos nas ferramentas;- Elevados valores de carga e potência exigidos às máquinas-ferramenta.- A redução da ductilidade diminui a enformabilidade do material e aumenta o risco de fissuração (crítico em peças com geometria complexa)

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Deformação plástica a quente de metais (válido para o Forjamento e restantes processos):

Aumento da temperaturaDiminuição da resistência mecânica

Existe maior facilidade em deformar plasticamente o material.

Forjamento: Efeito da Temperatura

Existe maior facilidade em deformar plasticamente o material.

As forças e potências exigidas às máquinas ferramenta são menores

Aumento da ductilidade

O material adquire maior capacidade para se deformar plasticamente

11

Menor ocorrência de fissuração e possibilidade de produção de peças com maior complexidade geométrica

Desvantagens: Elevado consumo energético, fraco controlo dimensional (devido aos ciclos térmicos), formação de camadas superficiais de óxidos


• Como podem ser classificados os processos de forjamento? Os processos de forjamento podem também ser classificados com base no tipo de ferramentas que trabalha a peça:

Forjamento em Matriz Aberta

Forjamento em Matriz Fechada

Outras Variantesde ForjamentoMatriz Aberta Matriz Fechada de Forjamento

‐ Por compressão axial

‐ Por intermédio de rolos, forjamento rotativo e orbital

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forjamento rotativo e orbital

O escoamento do material não é, ou é apenas ligeiramente, constrangido lateralmente.

O escoamentodo material é constrangido lateralmente.

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Forjamento em Matriz Aberta Forjamento em Matriz Fechada

Vantagens:- Baixo custo de operação.- Domínio de aplicabilidade muito adequado ao fabrico de pequenas séries

Vantagens:- Permite reduzir ou eliminar as operações secundárias de acabamento e tratamento térmico

Desvantagens:

ao fabrico de pequenas séries.- Boa adequabilidade ao fabrico de peças com dimensões, geometrias e pesos muito variados.- Assegura o fabrico de peças com excelentes propriedades mecânicas, nomeadamente boa ductilidade e boa tenacidade e resistência à fadiga.

Desvantagens:

térmico

- Optimiza o consumo de matéria-prima,

- Reduzir o consumo de energia,

- Diminuir ou anula os custos associados à transformação de desperdícios.

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g- Apenas pode ser aplicado a formas geométricas simples.- Não permite obter tolerâncias de fabrico apertadas, sendo necessário operações subsequentes de maquinagem e/ou rectificação.-Possui uma cadência de produção baixa.-Necessita de operários especializados e com algum grau de perícia.

g- Complexidade do projecto das peças forjadas e das pré-formas;

- Aumento das forças de forjamento,

- Maior complexidade das ferramentas,

Processos Tecnológicos: Comparação Relativa

O mesmo produto pode ser obtido por meio de processostecnológicos diferentes, resultando daí diferentes propriedadesmecânicas, geométricas, custos associados, tempos de produção…

l l i jPulverometalurgia Forjamento Corte

14A matéria prima terá de apresentar no mínimo as cotas de atravancamento da peça final!

Matéria prima

Peçafinal

Matéria prima

Peçafinal

Matéria prima

Peçafinal

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O mesmo produto pode ser obtido por meio de processostecnológicos diferentes, resultando daí diferentes propriedadesmecânicas, geométricas, custos associados, tempos de produção…

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• Quais os defeitos característicos das peças forjadas?

Cavidades de forjamento originadas pela encurvadura da alma da peça que está a ser forjada

Defeitos internos provocados por um sobredimensionamento da pré‐forma

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9

Forças de Forjamento

• Qual a evolução qualitativa típica da força de forjamento em matrizes fechadas?

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Equipamentos para realização de peças forjadas:

Prensas Hidráulicas Prensas Mecânicas Excêntricas

Prensas Mecânicas de Fricção

Martelo de Queda

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Velocidade de actuação:0.01 – 1 (m/s)

Velocidade de actuação:0.05 – 1.5 (m/s)

Velocidade de actuação:0.5 – 1.5 (m/s)

Velocidade de actuação:3 – 6 (m/s)

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Equipamentos para realização de peças forjadas:

• Critérios de escolha das prensas:

No caso das prensas hidráulicas apenas interessa o pico de carga máxima, já que em qualquer instante a força

aplicada pela prensa é dada por F = Aembolo x Pfluido

Força máxima de forjamento

Energia total de forjamento

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No caso das prensas mecânicas interessa toda a energia de deformação, já que em cada pancada a prensa apenas tem disponível a energia cinética correspondente à massa e

velocidade dos seu elementos móveis.

forjamento

Extrusão

• O que entende por processo de Extrusão?

A extrusão é um processo tecnológico de deformação plástica na massa, onde omaterial submetido a pressões elevadas, aplicadas por intermédio de um punção,é forçado a passar pelo orifício de uma matriz, de modo a reduzir e/ou modificar aforma da sua secção transversalforma da sua secção transversal.

A tecnologia da extrusão permite fabricar componentes de geometria muitovariada, com aplicação em inúmeras industrias e fazendo uso de um leque muitoalargado de materiais metálicos, dos quais se destacam, pela sua importância, osaços e as ligas de alumínio e de cobre.

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11

Extrusão

• Dê exemplos de produtos obtidos por Extrusão.

Embora as aplicações mais divulgadas consistam no fabrico de varão e de tubo de secção çcilíndrica constante podem, no entanto, ser fabricadas outros produtos com dimensões e formas geométricas muito diversificados numa gama muito variada de materiais metálicos.

21

Classificação dos Processos de Extrusão

A peça é extrudida

Directa

Extrusão directa

Extrusão hidrostática

Extrusão

no mesmo sentido em que se realiza a acção do punção sobre o material

Extrusão hidrostática

Extrusão Inversa por perfuração

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Inversa

A peça é extrudida no sentido contrário ao do avanço do punção

perfuração

Extrusão Inversa por impacto

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Classificação dos Processos de Extrusão

Extrusão directa – O material é forçado a atravessar a matriz de extrusão no mesmo sentido em que se efectua a aplicação de carga.

Extrusão inversa por perfuração – O contentor é fechado e o material é forçado a sair da matriz através d ã j tid t á i d

Extrusão hidrostática – O material, no interior do contentor de extrusão, é envolvido por um fluido hidráulico sujeito a uma pressão elevada.

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do punção, ou seja, no sentido contrário ao do seu avanço.

Extrusão inversa por impacto – este grupo integra o conjunto de operações de extrusão em que o contentor é fechado e o material é extrudido pelo espaço compreendido entre o punção e o contentor em sentido contrário ao do seu avanço.

Extrusão Directa

O gráfico de variação da força aplicada pelo punção com o deslocamento para uma operação de extrusão directa pode ser decomposto em quatro regiões distintas, em correspondência com as parcelas de energia que são necessárias fornecer para realizar a extrusão:

A - Energia necessária para acomodar o material à geometria do contentorB - Energia necessária para iniciar a extrusão do materialC Energia necessária para deformar plasticamente o volume de materialC - Energia necessária para deformar plasticamente o volume de materialD - Energia necessária para vencer o atrito que se desenvolve na interface de contacto entre

o material e o contentor de extrusão.

B

D

Força

24

AC

Deslocamento

Energia para deformar a “beata”(escoamento de natureza radial)

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Extrusão Directa: Cálculo de Peças Extrudidas

2. Determinação do valor médio da tensão efectiva

1. Determinação da extensão à saída

RAA

lnln1

0 ==ε

1+ε

=σnK n

unifnK ε=σ Extrusão a frio

RbaQp ln⋅+≈

3. Determinação da pressão de extrusão

punife Qp σ= Coeficiente de correcção

Dependem, entre outros factores, do

2

1

0

1

0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛==

rr

AA

R

relação de extrusão R

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p , ,ângulo de abertura da matriz.

Valores de referencia: a = 0.8 e b = 1.2 – 1.5

4. Determinação da força e da energia de extrusão

0ApF e=

Extrusão Directa: Possíveis Defeitos

• Rechupes

• Fissuras em forma de dardo (ou seta)

• Quais os principais tipos de defeitos que podem ocorrer durante a operação de extrusão directa?

• Fissuras em forma de dardo (ou seta)Resultam da existência de tensões de tracção junto à linha de simetria da região em deformação plástica.

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14

Extrusão de Produtos de Secção Transversal Oca

O fabrico de peças extrudidas com secção transversal oca pode ser efectuado através de duas técnicas distintas:

•Partindo de matéria-prima em forma de varão onde foi previamente aberto um furo que serámantido durante a extrusão através de um mandril fixo ao punção. (O furo pode virdirectamente da fundição, ser efectuado por maquinagem ou por perfuração a quente).

punção

27

matrizmandril

peça

Extrusão de Produtos de Secção Transversal Oca

•Recorrendo a matrizes de extrusão especiais, onde a matéria-prima é previamentedividida/segmentada à entrada da matriz (com o objectivo de criar a região oca do perfil) eposteriormente ligada por um mecanismo de soldadura por pressão em câmaras de soldaduracontíguas à zona de saída da matriz. Esta técnica é muito utilizada na extrusão a quente deligas de alumínio e chumbo.

B câmara de soldadura

A B

peça final

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saída da matriz B´

A´

entrada da matriz B´

secção A-A'

A lubrificação deve ser evitada! → Pode inviabilizar a soldadura do material na câmara

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Trefilagem

Na trefilagem a matéria-prima é forçada a passar através de uma fieira (designação dada àsmatrizes de trefilagem) aplicando uma força de tracção à saída.

A trefilagem aplica-se no fabrico de peças que possuam simetria axial de revolução,destacando-se a produção de arame e a redução de secção de componentes tubulares.

fieira peça trefiladadispositivo de tracção

29

Trefilagem

Trefilagem de arameTrefilagem de tubo com

mandril fixoTrefilagem de tubo com

mandril compridoA força de tracção é aplicada na

extremidade do mandril

zona de entrada

zona de trefilagem

zona cilíndrica

zona de saída

mandril

garras de tracção

fieira

30

g ç

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Problema de Extrusão

Um varão de Cobre tecnicamente puro (99.94%) é extrudido a frio de modo a obter-se na secção resultante uma tensão igual a 400 MPa.Admitindo que a área final do varão deve ser igual a 300 mm2, determine:

a) A geometria inicial do varão.b) O valor da relação de extrusão, R.c) O valor da carga de extrusão, admitindo que não existe atrito.

Comportamento tensão-extensão do Cobre: MPa450 33.0εσ =

31

α

1v

z

r r0

0v

1rp

τa

D0D1 e

l

Laminagem

• O que entende por processo de Laminagem?

A laminagem é um processos tecnológicos de deformação plástica na massa, no

qual o material é forçado a passar entre dois rolos (cilindros) que rodam em

sentido oposto com a mesma velocidade periférica e estão distanciados entre sisentido oposto, com a mesma velocidade periférica, e estão distanciados entre si

de um valor inferior à espessura do material que vai ser deformado.

Chapa Rolo

32

Direcção de Avanço

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Laminagem

• Dê exemplos de produtos obtidos por Laminagem?Produtos planos: chapas finas e grossas

Bobinas de chapa fina para aplicação na industria automóvel.

P d t ãCarris para comboio

33

Produtos não planos:Varões, tubos, barras e perfis estruturais

Ca s pa a co bo o

Laminagem: Principio Básico

Propulsão do materialdurante a laminagem

Pelas forças de atrito nas superfícies de contacto rolo/material: auto-alimentação


g

Deformação plástica

Forças exteriores

Espessura reduz-se → ε < 0

Comprimento aumenta → ε > 0

L t > 0

Devido à conservação de

volume em domínio plástico

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Largura aumenta → ε > 0

Aplicação

Produção de produtos planos(chapas finas e grossas)

Produção de produtos não planos(Varões, tubos, barras e perfis estruturais)

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• Qual a diferença entre a laminagem a quente a frio?

Laminagem

A quente : - Permite maiores valores de deformação- Praticamente não introduz deformações residuais- Não introduz anisotropia nos materiais- O controlo dimensional é difícil


- Fraca qualidade superficial das superfícies

A frio : - Aumenta a resistência mecânica do material- Permite bom controlo dimensional- Melhora a qualidade superficial dos produtos

A laminagem de chapas a frio dá origem a estruturas metalúrgicas caracterizadas por terem uma orientaçãopreferencial, resultante da rotação e alongamento dos grãos na direcção de laminagem.

35

Direcção de laminagem

Esta orientação preferencial dos grãos está na base do fenómeno de anisotropia que é típico do comportamento mecânico das chapas finas laminadas a frio.


• Quais os esforços que actuam sobre os rolos? Qual a sua origem?

F separação

ponto neutro

τ

pμ >

F separação

M laminagem

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F separaçãoM laminagem

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Laminagem: Defeitos

1.Flexão exagerada dos rolos de laminagem provocada pela força de separação

p

ponto neutro

τ p

• Quais os defeitos típicos do processo de Laminagem?

2. Defeitos provocados pela flexão dos rolos laminadores

5 Defeitos provocados por uma curvatura

Ondulação Tensões residuais Fendas devido às tensões residuais

37

5. Defeitos provocados por uma curvatura excessiva dos rolos

6. Abertura da chapa em forma de ‘boca de jacaré’

Deformações locais

Fractura segundo a direcção de laminagem

Tensões residuais e fissuras provocadas pelas tensões residuais

Laminagem: Tubos e Anéis

Laminagem de tubos: Realiza a quente e que permite fabricar tubos compridos, sem costura, e com espessura de parede grossa.

rolo


varão

zona Izona Vzona IVzona II

zona IIItubo

mandril

Laminagem de Anéis

38

A laminagem de anéis é utilizada para reduzir a espessura eaumentar o diâmetro de peças com geometria anelar. Oprincípio de funcionamento baseia‐se na compressão radialprogressiva da peça entre o rolo motor principal e o rololouco, da qual resulta o aumento de diâmetro do anel. Apresença de rolos de borda destina‐se a controlar a espessurada peça à medida que esta vai sendo laminada.

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Laminagem: Tipos de Laminadores

Os laminadores podem ter uma grande variedade de configurações, em função das aplicações a que se destinam ou da técnica de laminagem para a qual são concebidos:

1. Laminadores de dois rolos (duo)2. Laminadores de três rolos (trio)3 L i d d t l

Objectivo:Aumentar a rigidez

Swiss Steel AG, Suíça, 2008Swiss Steel AG, Suíça, 2008

3. Laminadores de quatro rolos4. Laminador Sendzimir5. Laminadores de produtos não-planos6. Fieiras Fieira

Aumentar a rigidez global para evitar a

flexão dos rolos

39

Laminador de dois rolos

Laminador Sendzimir

Quinagem

A quinagem é um processo de deformação plástica de chapa que permite o fabrico de superfícies planificáveis de geometria cilíndrica, cónica ou prismática. A máquina ferramenta utilizada para realizar estas operações designa-se por quinadora, sendo o seu princípio de funcionamento muito semelhante ao de uma

• O que entende por Quinagem?

q , p pprensa hidráulica ou mecânica com movimento rectilíneo ou rotativo.

As quinadoras caracterizam-se por possuírem uma mesa comprida e estreita, onde se podem instalar diversos tipos de ferramentas com geometrias simples, mas adequadas ao fabrico de uma grande variedade de componentes quer na forma, quer nas dimensões.

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Quinagem

A quinagem permite obter inúmeras geometrias, desde as mais simples às mais complexas, sendo, por isso, variado o seu campo de utilização como processo de fabrico.

Destacam‐se, a título de exemplo, o fabrico de balcões frigoríficos, de mobiliário metálico, de

• Dê exemplos de produtos obtidos por Quinagem.

, p , g , ,chassis para a indústria automóvel, agrícola ou ferroviária, de estruturas metálicas para painéis de casas pré fabricadas, para coberturas, para contentores, para transportadores, etc.

41

Quinagem: Classificação dos Processos

Existem diferentes modos de efectuar uma operação de quinagem, caracterizando-se a operação, no essencial, pela geometria das ferramentas e também pelo modo como a chapa é solicitada entre o cunho e a matriz. Assim, é habitual considerar os seguintes tipos de quinagem:

1) Quinagem no ar1) Quinagem no ar2) Quinagem em V3) Quinagem em U4) Quinagem a fundo5) Quinagem de flanges com cunho de arraste6) Quinagem rotativa

42

h <h

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Quinagem no Ar: Defeitos Típicos

1. Esbeiçamento (ou deformação lateral)

2. Efeito de sela

3. Aparecimento de fissuras na superfície exterior da h t t h

• Quais os defeitos típicos do processo de Quinagem no ar?

chapa que se encontra oposta ao cunho

4. Redução excessiva de espessura na zona deformada plasticamente

h

(a)

43

h

(b)

h

(c)

Quinagem em V no Ar: Força de Quinagem

A força necessária à quinagem em no ar, determina-se igualando o momento flector que actua na secção central da chapa, M, ao momento necessário à deformação plástica, Mp.(Considerando o modelo de material rigido-perfeitamente plástico)

aF Fa

hir

ip

F

M Mα/2

4vFM =

4

2hbM ep σ=

hbF2

σ=

44

v

R

2dd

1d

RM Mv

F eσ=

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Problema de Quinagem

Demonstre a equação que permite calcular a força necessária à quinagem em V no ar.(Diapositivo anterior)

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Perfilagem

A perfilagem é um processo de deformação plástica, no qual uma chapa vai sendo dobrada progressivamente no sentido transversal, à medida que vai progredindo longitudinalmente por entre jogos sucessivos de rolos.

Entrada

Perfis simples

46

Saída Perfis tubulares

Perfis complexos

Matéria-prima

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Perfilagem

A perfilagem é um processo de fabrico apropriado para a produção de grandes séries (geralmente acima das 75 000 a 100 000 unidades) de perfis metálicos, destinados a aplicações decorativas e estruturais quer para a indústria automóvel, aeronáutica, ferroviária e naval, quer para o fabrico de mobiliário metálico e para a construção civil (com especial incidência na habitação e nas auto‐estradas).

A perfilagem permite fabricar perfis usando a generalidade dos materiais metálicos de engenharia, dos quais se destacam, pela sua importância, os aços carbono, os aços inoxidáveis e as ligas de alumínio, de cobre e de titânio. Podem também ser perfiladas chapas pré‐tratadas com revestimentos metálicos (por exemplo, chapas galvanizadas) e com revestimentos não‐metálicos (por exemplo, chapas pintadas e chapas revestidas com materiais poliméricos).

47

Perfilagem

A perfilagem é um processo de fabrico que compete directamente com a extrusão e com a quinagem no fabrico de perfis simples, complexos ou tubulares.

Perfilagem vs Extrusão:Perfilagem vs. Extrusão:

1. A perfilagem permite fabricar perfis numa gama muito variada de materiais metálicos (revestidos ou não‐revestidos) enquanto que a extrusão encontra‐se quase exclusivamente limitada à produção industrialde perfis de alumínio.

2. A perfilagem realiza‐se a frio, enquanto que a extrusão de perfis se processa a quente.

3. A perfilagem permite eliminar as operações secundárias de furação, inserção de rótulos e de aplicação derevestimentos.

4. A perfilagem permite obter perfis com espessuras abaixo daquelas que são habitualmente produzidos por extrusão e com boas tolerâncias de fabrico

48

extrusão e com boas tolerâncias de fabrico.

5. A qualidade superficial final dos perfis fabricadas por perfilagem é muito boa, dispensando qualquer tipo deoperações subsequentes de acabamento.

6. A perfilagem permite fabricar perfis com larguras superiores aos que são produzidos por extrusão.

7. A perfilagem é extremamente versátil para fabricar perfis de comprimento variável,.

8. A concepção e o projecto das linhas de produção deve ser efectuada por engenheiros e técnicos especializados. Na extrusão passa‐se exactamente o mesmo.

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Perfilagem

A perfilagem é um processo de fabrico que compete directamente com a extrusão e com a quinagem no fabrico de perfis simples, complexos ou tubulares.

P fil Q iPerfilagem vs. Quinagem:

1. A perfilagem permite fabricar perfis com velocidades de produção que geralmente variam entre os 50 e os 100 mm/s enquanto que a quinagem é um processo bastante mais lento que faz intervir operações de fabrico intermédias

2. A perfilagem permite fabricar perfis de uma forma totalmente automática enquanto que a quinagem exige o posicionamento e manipulação da chapa entre as diferentes operações intermédias e a armazenagem final dos perfis.

3. A perfilagem permite introduzir fases para eliminar rebarbas localizadas no bordo das chapas, suprimindo, desta

49

p g p p p pforma, os riscos de acidentes associados à manipulação dos perfis.

4. A concepção e o projecto das linhas de produção deve ser efectuada por engenheiros e técnicos especializados. A quinagem é, sob este aspecto, bastante menos exigente.

5. Os rolos dos trens de perfis são geralmente fabricados a partir de aços ferramenta para trabalho a frio, temperáveis no óleo podendo produzir alguns milhares de quilómetros de perfil antes de terem que sersubstituídos, desde que a manutenção da linha de produção seja adequada. Como alguns destes rolos sãocomponentes mecânicos delicados e de elevada precisão pode‐se afirmar que a perfilagem é maissusceptível a avarias do que a quinagem.

Calandragem

É um processo tecnológico utilizado para enformar chapas, barras, perfis ou tubos em geometrias variadas, fazendo passar o material entre um conjunto de rolos convenientemente posicionados.

• O que entende por Calandragem?

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Calandragem

Através do processo de calandragem pode produzir-se :- reservatórios de pressão, silos e tanques verticais de armazenamento;- caldeiras e contentores cilíndricos;- condutas subterrâneas de escoamento de água;

• Quais os produtos tipicamente obtidos por Calandragem?

- bidões para armazenamento e transporte de fluidos;- reservatórios de camiões cisterna;

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Calandragem

• Como descreve o processo de Calandragem?

Contrariamente à quinagem, a calandragem permite a dobragem contínua de matéria prima. As maquinas ferramentas que permitem esta operação denominam-se por calandras e são constituídas por um conjunto de três rolos cilíndricos:

E ê i d i i t d l iEm consequência do posicionamento do rolo superior desenvolve-se o seguinte sistema de forças:

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- O raio de curvatura da virola depende dos parâmetros v (distancia de contacto) e Pc(profundidade de calandragem). - A calandragem tem uma capacidade de enformação limitada pelo atrito.

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Estampagem

A deformação plástica de chapa por estampagem, também designada por embutidura, é um processo tecnológico que permite fabricar peças com uma superfície não planificável a partir de chapa metálica plana.

• O que entende por Estampagem?

Trata-se de um dos processos de transformação de chapa metálica mais importantes, cujo campo de aplicação abrange um leque muito alargado de indústrias, de entre as quais se destacam a dos transportes (automóvel aeroespacial e aeronáutica) a dos produtos alimentares, domésticos e decorativos e a dos produtos hospitalares.

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Estampagem

A forma das peças que se podem produzir é muito variada, sendo mesmo habitualclassificar a deformação plástica de chapa por estampagem através da geometriabásica das peças que se podem obter:

• Quais os produtos tipicamente obtidos por Estampagem?


básica das peças que se podem obter:

Peças cilíndricas

Peças rectangulares

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Peças rectangulares

Peças complexas

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Estampagem

A estampagem realizar-se numa única fase

Convencional

Múlti l

Estampagem

Directa Quando a superfície exterior da peça permanece no exterior depois da estampagem da 2ªfase

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Múltipla

Realiza-se atravésde uma sequênciade fases, quando aspeças a obter foremmuito profundas.

Inversa

esta page da ase

Quando a superfície exterior da peça é ‘voltada do avesso’ tornando-se na superfície interior

Estampagem

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Estampagem

A severidade de uma operação de estampagem é expressa pela relação de estampagem, m, que é definida pelo quociente entre o diâmetro da taça, d, e o diâmetro da estampa plana, D0.

MDdm ≥=

0

Material 1ª FaseM1

Fases seguintesM2

Valor teórico 0 37 0 37

O valor do coeficiente limite de estampagem M encontra-setabelado, sendo obtido através de ensaios experimentais onde osparâmetros de estampagem estão normalizados (raio do canto docunho, raio do canto da matriz, pressão do encostador, ...).

Sempre que a relação de estampagem m da operação for inferior ao coeficiente limite de estampagem M haverá necessidade de recorrer a estampagem múltipla.

d1

d2

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Valor teórico 0.37 0.37

Aço estampagem 0.60 – 0.65 0.80

Aço estampagem profunda 0.55 – 0.60 0.75 – 0.80

Aço carroçaria automóvel 0.52 – 0.58 0.75 – 0.80

Aço inoxidável 0.50 – 0.55 0.80 – 0.85

Cobre 0.55 – 0.60 0.85

Latão 0.50 – 0.55 0.75 – 0.80

Alumínio 0.53 – 0.60 0.80

d2

d3

D0

Problema de Estampagem

Pretende-se fabricar um recipiente cilíndrico de Aço carbono com 120 mm de diâmetro, 90 mm de altura e 1.0 mm de espessura.

a) Indique qual deverá ser a geometria e a dimensões da estampa plana.

b) Será possível obter a peça com uma única operação de estampagem? Comente.) p p ç p ç p g

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aula_tpm - deformação plástica.pdf

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