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EstampagemEstampagemEngenharia MecânicaEngenharia Mecânica
Conformação de Metais e Modelagem de PolímerosConformação de Metais e Modelagem de Polímeros
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EstampagemEstampagem
Introdução
A fabricação de peças produzidas a partir de uma chapa fina,em uma ou mais etapas, é denominada de estampagem ouconformação de chapas.
eças e per s var a os po em ser a r ca as por erentesprocessos mas originam-se, comumente, de um elementoprimário blan!" com geometria espec#fica desenho", parafacilitar e garantir a completa e$ecução.
% blan! ideal é a&uele &ue não gera refugos ap's aconformação e pode ter &ual&uer forma.
(anguinetti, )*1*"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2
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EstampagemEstampagem
Estampagem
%s processos de conformação plástica de chapas podem ser
inicialmente classificados em dois grandes grupos+
• stampagem profunda ou embutimento ou estiramento"
•
onformação em geral
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 3
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EstampagemEstampagemEstampagem
stampagem profunda ou embutimento ou estiramento"
% grupo de estampagem profunda é constitu#do pelos seguintesprocessos+
• onformação por estampagem
• eestampagem e reestampagem reversa de copos
• onformação com estampagem e reestampagem de cai$as
•
onformação rasa com estampagem e reestampagem depaineis
• onformação profunda com estampagem de painéis
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 4
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EstampagemEstampagemEstampagem
stampagem profunda ou embutimento ou estiramento"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 5
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EstampagemEstampagemEstampagem
onformação geral
%s processos do grupo de conformação em geral, são processosutilizam ferramentas acionadas por prensas, podem ser
realizados em prensas viradeiras, rolos conformadores ououtros tipos mais espec#ficos de má&uinas e ferramentas deconformação. %s tipos principais de processos pertencentes aesse grupo são+ dobramento, flangeamento, rebordamento,
enrolamento parcial ou total, nervuramento, esta&ueamento,pregueamento, abaulamento, corrugamento, gravação,conformação de tubos e outros processos mais espec#ficos.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros
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EstampagemEstampagemEstampagem
onformação geral
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros !
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EstampagemEstampagemM"#uinas de estampagem
As má&uinas de estampagem para trabalhos com chapas são dediversos tipos, e algumas operaç/es podem ser feitas em mais deum tipo de má&uina. A classificação geral dessas má&uinas é aseguinte+
0á&uinas de movimento retil#neo alternativo+A esse grupo pertencem as prensas e$cntricas, prensas de fricção,prensas hidráulicas, prensas a ar comprimido, guilhotinas eviradeiras retas2
0á&uinas de movimento girat'rio continuo+
3aminadoras, perfiladoras, curvadoras e outros tipos adaptados asoperaç/es de conformação em geral.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros $
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EstampagemEstampagem
M"#uinas de estampagem
%s tipos de ma&uinas mais importantes são as prensas
mec4nicas e hidráulicas. stas podem, ou não, ter dispositivos
de alimentação automática das tiras cortadas das chapas ou
bobinas.
A seleção do tipo de má&uina depende da forma, da dimensão e
da &uantidade de peças a ser produzida e está também
associada ao tipo de ferramenta concebida.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros %
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EstampagemEstampagemM"#uinas de estampagem
As prensas mecânicas de efeito simples sãoa&uelas &ue funcionam com um 5nicocarro acionado por um ei$o e$cntrico,utilizando a energia mec4nica acumulada
em um volante.As prensas de duplo efeito possuem dois
carros, em duas mesas superiores, umacorrendo dentro da outra, para permitir a
combinação das operaç/es de formasucessiva. As prensas mec4nicas sãoutilizadas para as operaç/es de corte,dobramento e estampagem rasa.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &'
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EstampagemEstampagemM"#uinas de estampagem
As prensas hidr"ulicas, mais usadas paraestampagem profunda, podem ser desimples, duplo ou triplo efeito. Ap'iam-se nos princ#pios da oleodin4mica e sãoacionadas por sistemas hidráulicos
válvulas reguladoras arran6adas de formaa ser poss#vel o controle dodeslocamento, da pressão e davelocidade de operação.
m conse&7ncia, essas prensas apresentamuma melhor condição de controle das
variáveis mec4nicas do processo do &ueas prensas mec4nicas e$cntricas, apesarde operarem a velocidades menores.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &&
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EstampagemEstampagem
(erramentas de estampagem
As ferramentas de estampagem são de trs tipos+
(erramentas
de
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &2
(erramentas
de
Estampagem
Corte
(erramentas
de
)o*ramento
(erramentas
de
Estampagem Profunda
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EstampagemEstampagem(erramentas de corte
As ferramentas de corte por estampagem, ou comumente denominadas
8estampas de corte8, são constitu#das basicamente de uma matriz e umpunção+
A má&uina de conformação mais usada e a prensa e$cntrica.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &3
omponentes da ferramenta
1 9 Punção
) 9 0atriz
: 9 ;uia do punção e retentor da chapa cortada< 9 ;uia da chapa matriz
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EstampagemEstampagem(erramentas de corte
Consideraç,es gerais-As formas de secç/es transversais do punção e da matriz determinam a forma da peça a ser cortada. % fio de
corte é constitu#do pelos per#metros e$ternos do punção e pelo per#metro interno do orif#cio da matriz. Para
completar o estampo, e$istem ainda guias para o punção e para a chapa.
=m par4metro importante de pro6eto de ferramenta e a folga entre punção e matriz, determinada em função daespessura e do material da chapa. % esforço de corte para vencer a resistncia do material da peça, associadoao esforço do atrito, faz com &ue o estampo perca o fio de corte depois de haver produzido um granden5mero de peças. A partir dai, as peças cortadas começam a apresentar um contorno pouco definido e com
. , ,ad&uiram outra vez os cantos-vivos.
=ma ferramenta pode produzir de vinte mil a trinta mil peças sem necessidade de retificação no caso de umpunção cil#ndrico de pe&uenas dimens/es". omo normalmente é poss#vel realizar ate &uarenta retificaç/esem um estampo. % numero médio de peças produzidas por essa ferramenta é de um milhão.
A distribuição das peças obtidas por corte" na chapa deve ser feita de modo a haver um maior aproveitamento domaterial2 e a &uantidade de peças produzidas numa 5nica operação de corte batida da prensa" define uma
maior ou menor comple$idade da ferramenta.
$emplo+
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &4
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EstampagemEstampagem(erramentas de do*ramento% dobramento é realizado em ferramentas denominadas estampos de dobramento. A
figura abai$o apresenta um desses estampos, &ue se comp/e de uma parte superiormacho" e uma inferior fmea".
As má&uinas de conformação podem, nesse caso, ser prensa e$cntrica ou prensa
viradeira.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &5
omponentes da ferramenta
1 9 Punção
) 9 0atriz
: 9 (u6eitador
> 9 sboço da forma de um
pedaço de tira blan!"
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EstampagemEstampagem(erramentas de do*ramentoConsideraç,es-
?urante a operação de dobramento, deve-se evitar &ue a chapa sofra um alongamento
e$cessivo, o &ue provocaria uma variação em sua espessura. Para &ue isso não ocorra, énecessário um controle rigoroso das ferramentas e uma regulagem e$ata do curso daprensa.
Para o dobramento deve-se levar em conta o raio de curvatura utilizado para a peça e aelasticidade do material. ?eve-se, ainda, evitar os cantos-vivos, sendo, portantonecessário fi$ar os raios e$ternos de curvatura, a fim de &ue não ocorra ruptura durante o
dobramento. % raio de curvatura deve ser entre uma e duas vezes a espessura da chapapara materiais moles, e entre trs e &uatro vezes para materiais duros.
Ap's a deformação, &ue provoca o dobramento, a peça tende a voltar a sua forma primitiva,em proporção tanto maior &uanto mais duro for o material da chapa, devido arecuperação elástica. Portanto, ao se construir os estampos de dobramento, deve-se fi$ar
um angulo de dobramento mais acentuado, de modo &ue, uma vez cessada a pressão deconformação, possa se obter uma peça com o 4ngulo dese6ado.
Para se conformar uma peça é muitas vezes necessário efetuar o dobramento por etapas, emdiversos estampos.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &
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EstampagemEstampagem
A figura ao lado representa uma
ferramenta de embutimento de umcopo.
% disco@esboço@blan! &ue se dese6aembutir e colocado sob o su6eitador
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(erramentas de estampagem profunda
chapa pela parte e$terna. % punçãoesta fi$ado no porta punção e ocon6unto é fi$ado a parte m'vel daprensa. A matriz é fi$ada na base,&ue, por sua vez, é fi$ada na mesa daprensa.
A ma&uina de conformação é uma prensae$cntrica para peças poucoprofundas ou uma prensa hidráulicapara embutimento mais profundo.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &!
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EstampagemEstampagem(erramentas de estampagem profunda
Consideraç,esA fabricação de uma peça pode e$igir diversas etapas de embutimento, o &ue torna
necessária a utilização de uma serie de ferramentas com di4metros, da matriz e dopunção, decrescentes. % n5mero de etapas depende do material da chapanormalmente no estado recozido" e das relaç/es entre o disco inicial e osdi4metros das pecas estampadas.
a fabricação da ferramenta, é importante a obtenção de superf#cies lisas e o controledas toler4ncias dimensionais do con6unto punção-peça-matriz. sses dois fatores,associados a uma lubrificação abundante, podem reduzir sensivelmente osesforços de conformação e o desgaste da ferramenta.
o pro6eto da ferramenta são considerados os esforços de conformação e os esforçosde su6eição+ se o su6eitador aplicar uma pressão e$cessiva, pode ocorrer a rupturada peça na conformação e, se a pressão for muito pe&uena, podem surgir rugasnas laterais da peça.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &$
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EstampagemEstampagem
Materiais das ferramentas
(ão selecionados em função dosseguintes fatores+
.amanho e
.ipo de
(erramenta
(erramentas de estampagem
>amanho e tipo de ferramenta+
orte, dobramento, embutimento
>emperatura de trabalho
a estampagem geralmente o
processo e conduzido a frio
atureza do material da peça.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &%
(erramenta(erramenta
dede
EstampagemEstampagem.emperatura
de
.ra*alho
/ature0a
do material
da peça+
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EstampagemEstampagem(erramentas de estampagem
Materiais das ferramentas
%s dois componentes mais importantes da ferramenta são o punção e amatriz e, dependendo do tipo do processo, as solicitaç/es mec4nicas
, .
%s materiais de uso mais comum para o con6unto punção-matriz são aços-ligada categoria 8aços para ferramentas8. Para os demais componentesestruturais são normalmente utilizados aços de bai$o e médio carbono epara os elementos mais solicitados molas, pinos, etc." aços-liga de usocomum na construção mec4nica.
Para elevar a resistncia do desgaste, particularmente das ferramentas decorte, empregam-se alguns tipos de metal duro carboneto de tungstnioaglomerado com cobalto", na forma de pastilhas inseridas em suportes deaço.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2'
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EstampagemEstampagemControle dos processos de estampagem
% processo de estampagem de chapas metálicas é
controlado por diversos fatores &ue são+
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2&
B Mecânica
Cator de natureza
B Metal1rgica
Cator de natureza
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EstampagemEstampagemControle dos processos de estampagem
ntre os fatores de natureza mec4nica pode-se mencionar+
B Mecânica
Cator de natureza
•
A forma e as dimens/es da peça• A má&uina de conformação o tipo de prensa empregado"
• A forma e dimens/es das ferramentas punção e matrizes"
• As condiç/es de lubrificação.
sses fatores tem influncia direta na definição dos estados de tensão edeformação e$istentes em cada instante do processo nas diversas regi/esda peça em formação. % estado de tensão altera as condiç/es deescoamento e, portanto, de comportamento plástico do material da peça.
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EstampagemEstampagemControle dos processos de estampagem
%s fatores da natureza metal5rgica, relacionados ao material da peça, são+
B Metal1rgica
Cator de natureza
•
A sua composição &u#mica• A sua estrutura
Catores estes &ue dependem, por sua vez, dos processos de fabricação e delaminação associados aos tratamentos térmicos de recozimento, &ue afetamas propriedades mec4nicas do material da chapa &ue são de import4ncia
fundamental em seu comportamento na estampagem.?e natureza metal5rgica é ainda a influencia dos tratamentos térmicos de
recozimento intermediários &uando o processo é dividido em diversas etapasde estampagem.
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
%s principais defeitos encontrados em peças embutidas
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na chapa tipo 1", de defeitos no pro6eto econstrução da ferramenta tipo )" e de defeitos na
conservação das ferramentas tipo :".
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
%s principais defeitos em peças embutidas, as causas eas recomendaç/es para sua prevenção são asse uintes+
1" Pregas gretas transversais no corpo"+
Dnclus/es na chapa @ na laminação, trabalhar commaterial mais puro.
>ipo 1 9 defeito na chapa"
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
)" Curos alongados ou gretas+
Poros finos na chapa ou corpos estranhos duros por
e$emplo, grãos de areia" &ue penetram durante aestampagem no interior dela @ cuidar da limpeza dos
locais e armazenagem da chapa
>ipo 1 9 defeito na chapa"
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
:" ?iferenças de espessuras na chapa+
Aba de largura irregular, formam-se gretas entre as
regi/es da aba de diferentes espessuras ou cilindrosdesgastados @ e$igir produto laminado com
toler4ncias dimensionais estreitas
>ipo 1 9 defeito na chapa"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2!
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
E" uptura no fundo+
% fundo rompido é unido ao resto da peça por uma
lado. A relação de embutimento é grande demaispara a chapa empregada @ introduzir mais uma etapa
de embutimento ou escolher uma chapa de maior
capacidade de embutimento.
>ipo ) 9 defeito no pro6eto e construção da ferramenta"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2%
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
F" >rincas no fundo depois de se ter conseguido &uasetodo o corpo+%corres pouco em peças redondas e mais fre&7entes em peçasretangulares. Gariação de espessura na chapa ou folga de embutimentoentre o punção e a matriz muito estreita em peças retangulares,estreitamento da folga em embutimento devido a formação de uma pastade '$idos" @ revisar a espessura da chapa, eventualmente alargar o orif#ciode embutimento e em peças de formato retangular, limpar sempre as
arestas de ferramenta.
>ipo ) 9 defeito no pro6eto e construção da ferramenta"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 3'
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
H" Cormato abaulada+
Colga de embutimento demasiadamente larga @
algumas vezes o problema é eliminado com oaumento da pressão de su6eição. ?eve-se trocar a
matriz ou o punção.
>ipo ) 9 defeito no pro6eto e construção da ferramenta"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 3&
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
I" strias de embutimento+
?esgaste da ferramenta e chapa o$idada @
tratamento superficial para endurecimento dasarestas da matriz, melhorar o processo de
decapagem, melhorar as condiç/es da lubrificação,
empregar eventualmente pel#culas de embutir.
>ipo : 9 defeito na conservação da ferramenta"
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
J" elevos unilaterais nas rupturas do fundo por
dentro"+
Posição e$cntrica do pinhão com relação K matriz deembutimento @ soltar a su6eição da ferramenta e
centrar a matriz corretamente com relação ao
punção.
>ipo : 9 defeito na conservação da ferramenta"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 33
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
1*" Cormação de pregas na aba+
Pressão de su6eição insuficiente aumentar a
pressão do su6eitador.
>ipo : 9 defeito na conservação da ferramenta"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 34
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
11" Pregas e trincas na aba+
Colga de embutimento muito larga ou
arredondamento muito grande das arestas de
embutimento @ trocar a matriz do embutimento.
>ipo : 9 defeito na conservação da ferramenta"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 35
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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda
11" Ampolas no fundo e as vezes também abaulamento
+
0á aeração @ melhorar a sa#da do ar com fre&7ncia
é melhorada se a distribuição do lubrificante forma
mais uniforme.
>ipo : 9 defeito na conservação da ferramenta"
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 3
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EstampagemEstampagemPropriedades dos produtos estampados
omo o processo de estampagem e realizado a frio, na região de formaçãoplástica da peça ocorre uma elevação da resistncia mec4nicaencruamento". essa região, a peça apresentará então uma resistnciamec4nica maior do &ue a da chapa inicial comumente no estadorecozido". omo, para efeito de cálculo da resistncia da peça, toma-senorma men e como ase a res s nc a o ma er a a c apa, o pro e o a
peça é realizado a favor da segurança. onvém destacar &ue e muitocomum na concepção de pecas grandes painéis, coberturas, etc." autilização de perfis, conformados de chapas, ou nervuras ou rebai$os napr'pria peça para aumentar a rigidez.
% controle das propriedades mec4nicas das peças estampadas não e umprocedimento rotineiro, sendo o controle de defeitos o procedimentohabitual de verificação da &ualidade.
Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 3!