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Dando forma às chapas
Se a família dos processos de fabricação fosse um objeto que se pudesse tocar, com certeza, ela seria uma corrente na qual cada elo representaria um determinado processo que estaria encadea- do em outro, que, por sua vez, estaria encadeado em outro, e assim por diante.
Senão, vejamos: alguns produtos da fundição como lingotes e tarugos podem ser forjados e laminados; os produtos da lamina- ção podem ser cortados, dobrados, curvados, estampados. As peças resultantes podem passar por etapas de usinagem, solda- gem, rebitagem... e por aí vai.
Isso porque, quando alguma coisa é produzida, você nunca tem apenas uma operação envolvida nessa fabricação. Geralmente, o que se tem são produtos intermediários, como na laminação, em que as chapas laminadas, após bobinadas, são usadas na fabri- cação de peças para a indústria automobilística, naval, eletroele- trônica e mecânica em geral.
E para que as chapas adquiram o formato desejado, é necessário que elas passem por um processo de conformação mecânica que visa dar-lhes forma final. Esse processo você ainda não estudou. Ele é chamado de estampagem.
Estampagem
Estampagem é um processo de conformação mecânica, geral- mente realizado a frio, que engloba um conjunto de operações.
Por meio dessas operações, a chapa plana é submetida a trans- formações que a fazem adquirir uma nova forma geométrica, pla- na ou oca. Isso só é possível por causa de uma propriedade me- cânica que os metais têm: a plasticidade.
As operações básicas de estampagem são:
- corte
- dobramento
- estampagem profunda (ou "repuxo")
Assim como nem todo material pode ser laminado, nem todo ma- terial pode passar pelas operações de estampagem. As chapas metálicas de uso mais comum na estampagem são as feitas com as ligas de aço de baixo carbono, os aços inoxidáveis, as ligas alumínio-manganês, alumínio-magnésio e o latão 70-30, que tem um dos melhores índices de estampabilidade entre os materiais metálicos.
O latão 70-30 é uma liga com 70% de cobre e 30% de zinco.
Além do material, outro fator que se deve considerar nesse pro- cesso é a qualidade da chapa. Os itens que ajudam na avaliação da qualidade são: a composição química, as propriedades mecâ- nicas, as especificações dimensionais, e acabamento e aparência da superfície.
A composição química deve ser controlada no processo de fabri- cação do metal. A segregação de elementos químicos, por exem- plo, que pode estar presente no lingote que deu origem à chapa, causa o comportamento irregular do material durante a estampa- gem.
As propriedades mecânicas, como dureza e resistência à tração, são importantíssimas na estampagem. Elas são determinadas por meio de ensaios mecânicos que nada mais são do que tes- tes feitos com equipamentos especiais. Esses dados, juntamen- te com dados sobre a composição química, geralmente são for- necidos nas especificações dos materiais, presentes nos catá-
pagem rasa. As prensas hidráulicas são mais usadas na estam- pagem profunda.
Na estampagem, além das prensas, são usadas ferramentas es- peciais chamadas estampo que se constituem basicamente de um punção (ou macho) e uma matriz. Essas ferramentas são classificadas de acordo com o tipo de operação a ser executada. Assim, temos:
- ferramentas para corte
- ferramentas para dobramento
- ferramentas para estampagem profunda
Na prensa, o punção geralmente é preso na parte superior que executa os movimentos verticais de subida e descida. A matriz é presa na parte inferior constituída por uma mesa fixa.
Esse ferramental deve ser resistente ao desgaste, ao choque e à deformação, ter usinabilidade e grande dureza. De acordo com a quantidade de peças e o material a serem estampados, os es- tampos são fabricados com aços ligados, chamados de aços para ferramentas e matrizes.
O fio de corte da ferramenta é muito importante e seu desgaste, com o uso, provoca rebarbas e contornos pouco definidos das
peças cortadas. A capacidade de corte de uma ferramenta pode ser recuperada por meio de retificação para obter a afiação.
Pare! Estude! Responda!
Exercícios
1. Assinale a alternativa que completa corretamente as afirma- ções a seguir.
a) A estampagem é um processo de ...................................... que produz peças a partir de ......................... 1) ( ) Laminação a frio – chapas planas 2) ( ) Conformação mecânica – chapas planas 3) ( ) Laminação – sucata de aço 4) ( ) Conformação mecânica – tarugos 5) ( ) Conformação mecânica – laminados em geral
b) A propriedade dos materiais que possibilita a estampagem é a: 1) ( ) dureza. 2) ( ) resistência à tração 3) ( ) plasticidade 4) ( ) elasticidade 5) ( ) composição química
2. Relacione as colunas. Coluna A Coluna B a) ( ) O defeito de superfície 1) Causa o comportamento irregular do b) ( ) A composição química metal c) ( ) A especificação das dimensões 2) É determinada por ensaios d) ( ) Uma propriedade mecânica mecânicos. 3) Possibilita melhor aproveitamento da chapa. 4) Influencia no acabamento. 5) Deve ser controlada no processo de fabricação do metal.
menores forem as espessuras das chapas e o diâmetro do pun- ção, menor será a folga e vice-versa.
Dependendo da complexidade do perfil a ser cortado, o corte po- de ser feito em uma única etapa ou em várias etapas até chegar ao perfil final. Isso determina também os vários tipos de corte que podem ser executados:
Corte (simples) Produção de uma peça de um formato qualquer a partir de uma chapa.
Entalhe Corte de um entalhe no con- torno da peça.
Puncionamento corte que produz furos de peque- nas dimensões.
Corte parcial corte incompleto no qual uma par- te da peça corta- da fica presa à chapa.
Recorte Corte de excedentes de material de uma peça que já passou por um processo de conformação.
Um corte, por mais perfeito que seja, sempre apresenta uma su- perfície de aparência “rasgada”. Por isso, é necessário fazer a rebarbação , que melhora o acabamento das paredes do corte.
Fique por dentro Pode-se cortar papel, borracha e outros materiais não- metálicos com um punção de ângulo vivo. Nesse caso, o material fica apoiado sobre uma base sólida de madeira ou outro material mole.
Pare! Estude! Responda!
Exercício
3. Complete as seguintes afirmações. a) O corte é uma operação de ................................ de um material. b) Para o corte, usamos um ............................. que é forçado contra uma .................................................... por intermé- dio da pressão exercida por uma ................................... c) Depois do corte, efetua-se uma operação de .................................. para melhorar o acabamento das paredes do corte.
Dobramento e curvamento
O dobramento é a operação pela qual a peça anteriormente recortada é conformada com o auxílio de estampos de dobramento. Estes são formados por um punção e uma matriz normalmente montados em uma prensa. O material, em forma de chapa, barra, tubo ou vareta, é colocado entre o punção e a matriz. Na prensagem, uma parte é forçada contra a outra e com isso se obtém o perfil desejado.
E para obter os variados formatos que o dobramento proporciona, realizam-se as seguintes operações:
Dobramento simples e duplo.
Dobramento em anel (aberto ou fechado).
Nervuramento Corrugamento
Pare! Estude! Responda!
Exercício
3. Responda às seguintes perguntas. a) O que é dobramento? b) Por que no dobramento há um retorno do material para um ângulo ligeiramente menor que o inicial? c) O que é linha neutra? d) Quais são os fatores que determinam o raio de curvatura no dobramento? e) Quais são os fatores que podem provocar a ruptura duran- te o dobramento?
Estampagem profunda
A estampagem profunda é um processo de conformação mecâni- ca em que chapas planas são conformadas no formato de um copo. Ela é realizada a frio e, dependendo da característica do produto, em uma ou mais fases de conformação. Por esse pro- cesso, produzem-se panelas, partes das latarias de carros como pára-lamas, capôs, portas, e peças como cartuchos e refletores parabólicos.
Na estampagem profunda, a chapa metálica sofre alongamento em ao menos uma direção e compressão em outra direção. Ge- ralmente, um compensa o outro e não há mudança na espessura da chapa.
Assim como no dobramento, a estampagem profunda também é realizada com o auxílio de estampos formados por um punção, uma matriz e um sujeitador presos a prensas mecânicas ou hidráulicas. A chapa, já cortada nas dimensões determinadas, é presa entre a matriz e o sujeitador que mantém sobre ela uma pressão constante durante o embutimento. Isso evita que ocorra o enrugamento da superfície da peça. O punção é acionado, desce e força a chapa para baixo, através da matriz. Nessa operação, também é necessá- rio um controle sobre a folga entre o punção e a matriz.
Quando a profundidade do embutimento é grande, ou seja, tem a altura maior que o diâmetro da peça, e são necessárias várias operações sucessivas para obtê-la, tem-se a reestampagem. Isso pode ser feito com o mesmo punção, ou com punções diferentes quando o perfil da peça deve ser alterado numa segunda ou ter- ceira estampagem.
A ferramenta deve ter uma superfície lisa e bem acabada para minimizar o atrito entre matriz-chapa-punção e, desse modo, di- minuir o esforço de compressão e o desgaste da ferramenta. Para diminuir o atrito pode-se usar também um lubrificante.
Pare! Estude! Responda!
Exercícios
4. Responda às seguintes perguntas. a) O que é estampagem profunda? b) O que acontece com a chapa metálica na estampagem profunda? 5. Assinale V ou F conforme as sentenças indiquem ou não de- feitos de estampagem originados pelo projeto ou construção da matriz. a) ( ) Pregas transversais. b) ( ) Furos alongados. c) ( ) Desprendimento do fundo. d) ( ) Trincas no fundo. e) ( ) Diferenças de espessura na chapa. f) ( ) Ruptura do fundo. g) ( ) Formato abaulado. h) ( ) Estria de embutimento. 6. Indique a origem dos defeitos onde você assinalou F. 7. Cite abaixo os nomes de produtos que estão em sua casa ou no teleposto e que foram fabricados por: a) Corte..................................................................................... b) Dobramento.......................................................................... c) Estampagem profunda ......................................................... 8. Relacione os defeitos com sua origem. Coluna A Coluna B a) ( ) Pregas, trincas na aba, estrias 1. Chapa. de embutimento. 2. Projeto ou construção da matriz. b) ( ) Ruptura ou desprendimento 3. Projeto ou ferramentaria. do fundo. 4. Conservação, ferramentaria. c) ( ) Diferenças de espessura. d) ( ) Trincas no fundo, principalmente em peças. e) ( ) Estrias de embutimento
Gabarito
1. a) (2) b) (3) 2. a) (4) b) (5) c) (3) d) (2) 3. a) Cisalhamento b) punção de corte, matriz, prensa c) rebarbação 4. a) É a operação na qual a peça é conformada com o auxílio de estampos de dobra- mento. b) Por causa da elasticidade do material. c) É a região interna do material que não sofre nenhum efeito dos esforços de tração e compressão. d) Tipos do material usado, espessura da peça e do sentido de laminação da chapa. e) Cantos vivos, raios pequenos. 5. a) É um processo de conformação mecânica de chapas planas no formato de um copo. b) A chapa sofre alongamento em ao menos uma direção e compressão em outra direção. 6. a) (F) b) (F) c) (V) d) (V) e) (F) f) (V) g) (V) h) (F) 7. a) Inclusões na chapa. b) Poros finos ou corpos estranhos duros que penetram na chapa ao estampar. c) Aba de largura irregular, formação de gretas entre as regiões de diferentes espes- suras. d) Desgaste da ferramenta e chapa oxidada. 8. a) Tampa de exaustor, moldura de janela (alumínio). b) Talheres, tampas de vasilhames, cantoneiras. c) Copos, componentes de compressor de geladeira, canecas. 9. a) (4) b) (2) c) (1) d) (3) e) (4)
