estampagem 2

8/4/2019 estampagem 2

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Fundamentos do projetode ferramentas

para 0 processo de estampagemL lR IO S C HA EF FE R

A estam pagem , apesar de ser um processo de tabricaciio bastante antigo, requer a observacaocuidadosa de param etres tecnicos para a obtenaio de pecos de boa quaJidade.o processo de estampagem,

tarnbern denominado de embuti-mento profundo ou repuxo, apre-sentado a seguir, considera umachapa rnetalica trabalhada por fer-ramentas riqidas que, atraves deacoes de esforcos de cornpressao etracao, transformam uma geratrizplana (b lank) em um corpo cilfn-drico ou conico, (em forma de co-po), com ou sem flange (Figura 1)_

1 - P un ca oF, 2 - G u ia d o P U n , a D

3 - P re nd ed o r d e c ha pa s4 -Matriz5 - Exlralor6 - B ase d a m a t ri z

Figura 1 - Estampagem pro ,ponente cif fndr ico empregand de chapas em um primeiro eS !og

Empregando-se um modelosimples como a fabricacao de umcomponente em forma de co po,pode-se observar 0 principal Ieno-meno que ocorre no processo deestampagem profunda (Figura 2).Sao trianqulos e retanqulos existen-tes na geratriz que passam a ter aforma retangular no copo ap6s acontorrnacao. 0 excesso de mate-rial (trianqulos) e passado para 0corpo do produto estampado gra-cas a funcao do prendedor de cha-pas (Figura 1), que evita a formacaode rugas na reqiao do flange.

A estampagem, ou embutimen-to e um processo de contorrnacaoque envolve uma continua inter-vencao entre terramenta, lubrifi-cante, material de contorrnacao eequipamento. A Figura 3 mostraesquematicamente uma serie deparametres que interferem e quedevem ser controlados nos proces-sos de estarnpaqern.

A grande vantagem da fabri-ca~ao de componentes a partir dechapas rnetalicas e 0 baixo custooriginado pela minirnizacao do uso

f U J+----d---+

Figura 2 - Transformar;oes ocorrentes noestompagem profunda de um cotpo vistas:0) em corte; b) de topo

de materia prima aliado a baixanecessidade de usinagem. Com 0aumento da autornacao os proces-sos de estampagem vern se tornan-do cada vez mais importantes e sig-nificativos. 0 controle dos variesparametres, indicados na Figura 3,e fundamental para a otirnizacao doprocesso, principalmente no mo-mento atual em que se deve consi-

Marco!AbrH2006 Ferramenral 31
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ParametresTscnoloqlcos

Forca Energia

Deslocamento Tempo de deslocamento

Velocidade de deforrnacao Tempo de p re s s ao

Geometriado Componente

Espessura da chapa So Comprimento da chapa 1 0

Largura da chapa bo Diarnet ro da gerat riz do Raios de centro Retorn 0 elastico

Tensao maxima G'max T en sa o de escoamento 0"02

Coeficiente de e nc ru am en to n Anisotropia r Alongamento S

Limite de ruptura Oondicces superficiais

Microestrutura

Figura 3 - P ar am e tr os d o p ro ce ss o d e e sto mp oq em

derar aum entos de ve locidade dedetorrnacao e introducao de novosm ate ria is, sobre tudo aque le s de al-tfssim a resistencia rnecanica queprecisam se r de form ados a q uente .

Introduzim os aqui os funda-m entos para desenvolvim ento defe rram ental para com ponentessim ple s em form a de copo. Inicia-secom a de finicao da ge ratriz e a de -te rrnlnacao da re lacao de estam -pagem (que caracte riza 0 nurnerode ope racoes necessarias entre ageratriz e a pe~a final). 0 cakulo daforca pe rm ite de te rm inar a capaci-dade do equipam ento, bem com oanalisar 0 e fe ito de alguns pararne-tros na otim izacao do processo.F inalm ente sao apresentadas ex-pre ss6es para 0 cakulo do raio darnatriz, raio do puncao e a folgaentre puncao e m atriz.CA RA CTE RIST IC AS DOPROCESSOo proje to de um a peca estam -

Ferramental Geometria e sistema de

fixacao do puncao Geometria e sistema de

fixacao da rnatnz Temperatura

Detorrnacoes elast icasdo material

Equipamento Velocidade do puncao

Profundidade de contormacao Tempo de pressao Prccisao das guias Foiga das guias

For9a Deslocamento Lubrificat;ao

pada inicia com 0 conhecim ento docom ponente que se dese ja produ-zir. Para a obtencao de um com po-nente e stam pado deve -se partir deum a ge ratriz recortada da chapa deonde se ra originado este com po-nente . 0 perfe ito dim ensionam en-to e form a da ge ratriz sao im portan-te s para evitar de fe itos e pe rdase xc essiv as d o m a te rial.

A form a m ais sim ple s para de te r-rninacao da ge ratriz (blank) podese r analisada na estam pagem deum corpo sem flange (Figura 4).

I~II C~:l.. cI ~ ~

IFigura 4 - a ) g era triz ; b ) c orp o com um raiade bose de pequeno valor

A supe rffcie exte rna desse corpopode se r ca Icu lada por:

onde (d ) e 0 diarne tro do copo e (h )a altura do m esm o .

Com o estas areas devem se riguais a secao da ge ratriz que possuium d ia rn etr o (D) tem-se :

D esta fo rm a 0 diarnetro d a g er at rizC D ) pode se r calcu lado por:D .Jdl 4dh

Se 0 corpo possuir um flange (Fi-gura 5) 0 calculo d a g er at riz e feitopor:

o u se ja:

dl'

~ ro-- dl+-e- ~I

I

I

I

Figura 5 - a ) g er atr iz ; b ) c ar po e sto m pa doc om fla ng e


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Outras form as m ais com plexaspodem ser deduzidas ou encon-tradas ta beladas em outras lite ra-tu ras [1].R ElA ;A O D E E ST AM PA GE M

A passagem de um a ge ratrizcom diarnetro C D ) para um corpoestam pado com dlarnetro C d ) co -m o, por exem plo, 0 copo da Figura4, som ente pode se r realizada den-tro de ce rtos lim ites. Esta analise eprocedida a partir do cakulo daRe l a ca o d e E stam p ag em ( ( 3 ) defini-do pelo quociente do diarnetro dageratriz C D ) pelo diarnetro do copoou do puncao C d ) :

Dd

Para um a prim eira aproxirnacao, aR elacao de E stam pagem A drnissive l( ( 3 a d m ) para m ateriais de alta e stam -pabilidade pode ser calculada pelaexpressao:

~ admd2,15 1000.s

sendo (d) 0 diarnetro do puncao e(s ) a espessura da chapa. Para acosde m enor e stam pabilidade tem -se :

20 ~, 1 000.se.,Quando nao e p assiv e I e stam p arem um a 56 e tapa, pe lo fa to de seultrapassar a Re la~ao de Estam -pagem Adm issfvel ( ( 3 a d m ) , pode-seproduzir 0 corpo em varias e tapasde estam pagem . Nestes casos po-de -se recom endar pre lirninar.mente :2 estaqio:

1 ,3

~ 1,2

Se ocorre r um tratam ento terrnicointerrnediario pode -se em pre gar:

~ 1 ,6

A Figura 6 ilustra um a situacaod e tre s estaq ios.

F i g u r a 6 - P ro du to e sta mp ad o c om 3 e s t a g i o sd e c o nf o( m o ~a o

A dernonstracao esquem aticado sistem a ope racional para execu-tar as operacoes subseqi.iente s (es-taqios posteriore s) pode ser vista naFigura 7. 0 copo a esque rda dessaFigura foi obtido em urn ferra-m ental sem elhante ao da Figura 1 .

F i g u r a 7 - Demonstrodio e sq ue m ct ic a d es o p e -ra ~o e 5 o po : p rim e iro e s ta g io d e e s ta m pa g em

A Relacao de Estam pagem Total( j 3 t o t a l ) quando ocorrem tre s estaqiose dada por:

. B tot D , 5 . . . dzd, d2 do


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o nurnero de estaqios (n ) podesercalculado por:

11 h"d"

onde (d,,) e 0 diarnetro do estaqio(n).

A literatura tecnica apresentasuqestoes de valores da Relacao deEstampagem ( j J ) para diversos rna-teriais e para diferentes estaqios,por exemplo, Oehler [1]. Entretan-to pouco existe registrado para osmaterials nacionais. No projeto deferramentas 0 conhecimento preli-minar da Relacao de Estampagem( j J ) de cada material e de funda-mental irnportancia. Uma forma dese determinar este pararnetro eatraves de um conjunto de punccesque representam todas as carac-terfsticas de embutimento profun-do e de estiramento que normal-mente ocorrem nos processos deestampagem [2J.

As formas qeornetricas destespuncoes variam desde uma formacil indrica simples (que caracteriza 0processo de estampagem profun-da) ate uma forma elfptica (quemostra 0efeito do estiramento).

CALCULO SIMPLIFICADO DAFOR


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SolucaoRe l a ca o de embu timent o:

~IDo 200 1,6do 125

~2do 125 1,25dj 100

Deformacao:In'~1 0,47

1n.p 2 0,223

Forca do puncao no segundo es-ti1gio:

F O ,5 .F I 5.d2.sk};".lnP2~ 629 684r, 0,5 .1 .)0000 5.1 00.1 2 .0,22 3

138kN ( 14ton)

ELEM ENTOS TE .cN ICOS DOPROCESSO Raio da matriz (rill)o raio da m atriz (rill) pode se r di-m ensionado para um a prim eira

Tensao de escoam ento apes pri- operacao de estam pagem , (Figurameiro estaqio: 9) por:

kI ' 740. 0,216 629N/mm2

T ensao de e scoam e nto apes segun-do e st aq io :

k [, 740. 0,216 684N/mm 2

Forca do puncao no prim eiro es-taqio:

F I 5.do s.kJ ;" .In ~I260 629F I 5.125.1 . .0,47 130kN(13ton)2

wFigura 9 . Pr imeira operacao

Para as operacoes subsequentes,(Figura l 0) pode-se empregar:

I~", 0,8J(dl dJs

F ig ur a 1 0- O p era ctio su bse qu en te

sendo:d, = Dlarnetro do puncao no

primeiro estaqio e;d2 = Diarnetro do puncao no

segundo estaqic

Raio do puncaoPara a prim eira operacao (Figura 9)tern-se:

[p, (5 a 6).s

sendo (s ) a espessura da chapa. 0raio do puncao nunca deve se r


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infe rior ao raio da rnatriz, sob pe nade haver um encravam ento dopuncao na chap as [1]. N as o pe ra-coes seguintes pode se r conside-rado 0 m esm o valor da prim eiraoperacao.

w s InfdCONSIDERA

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