SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
ALISSON CAETANO NEVES
JOÃO LUIZ LEME MARCOLINO
JOSÉ ANTÔNIO ARRUDA VIEIRA
PROCESSO DE ESTAMPAGEM
SENAI – Centro de Educação Profissional de Londrina
Santo Antônio da Platina, PR – 2011
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Processo de Estampagem, Trabalhos de Eletromecânica
Trabalho simplificado sobre o processo de estampagem, suas características, aplicações práticas.
Tipologia: Trabalhos
2012
1 / 19
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SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
ALISSON CAETANO NEVES
JOÃO LUIZ LEME MARCOLINO
JOSÉ ANTÔNIO ARRUDA VIEIRA
PROCESSO DE ESTAMPAGEM
SENAI – Centro de Educação Profissional de Londrina
Santo Antônio da Platina, PR – 2011
ALISSON CAETANO NEVES
JOÃO LUIZ LEME MARCOLINO
JOSÉ ANTÔNIO ARRUDA VIEIRA
PROCESSO DE ESTAMPAGEM
Projeto de Trabalho apresentado ao SENAI – Centro de Educação Profissional de Santo Antônio da Platina, como requisito parcial para a obtenção de nota em Tecnologia Mecânica, sob a orientação do Profº, Alessandro Sakamoto
SENAI – Centro de Educação Profissional de Londrina
Santo Antônio da Platina, PR – 2008
INTRODUÇÃO
No trabalho a seguir será explicado em alguns detalhes o processo de conformação mecânica de estampagem e seus tipos de processos: Corte, Dobra e Estampagem profunda. Serão mostrados os detalhes de cada tipo de processo, passos da operação, materiais obtidos, lubrificação da peça, quando devemos realizar a operação em uma peça mais de uma vez, economia de material através da disposição dos moldes a serem cortados na chapa, dentre outros assuntos. Além de todos os assuntos acima citados, será dito onde podemos encontrar o produto final do processo de estampagem, mais do que apenas um processo feito para obter peças usadas em grandes indústrias, a estampagem produz peças para o cotidiano, como rodas de carros, pára-lamas, capôs e lataria de carros, panelas e canecas de alumínio ou outros materiais. Devido à estampagem ser composta de outros processos em sua realização, serão demonstrados mais de uma definição para o processo, como a definição para os processos de corte, dobra e para estampagem profunda. Serão mencionados alguns tipos de realização dos processos de estampagem, como o puncionamento, tipo de corte de chapas. Grande parte do material obtido para a realização deste trabalho foi obtido através de aulas sobre o assunto e em apostilas coletadas na internet, na qual foram feitos resumos das obras e depois de coletado o necessário de cada material, inclusive imagens exemplificando processos, algumas citações de relevância, dentre outros assuntos, foi realizada a montagem do trabalho, dando ênfase nas partes mais importantes de cada processo, procurando sempre não deixar de lado alguma característica fundamental de cada processo. Para a melhor compreensão do assunto debatido, será feito o uso de imagens para que seja ilustrado o que se quer transmitir através do texto, como em demonstrativos de processos de dobra.
DEFINIÇÃO:
Estampagem é um processo de conformação mecânica, sem produção de cavacos, geralmente realizado a frio, que compreende uma série de operações com a finalidade de uma chapa plana ser submetida a uma ou mais transformações com a finalidade de obtermos peças com geometrias e formas próprias, sendo ela geométrica, plana ou oca. Sendo assim, podemos dizer que a estampagem é uma deformação plástica do metal. O processo de estampagem é feito com o emprego de prensas de estampagem e com o auxílio de dispositivos especiais chamados de estampos ou matrizes. O processo de estampagem basicamente compreende algumas operações, são elas: corte, dobramento e/ou encurvamento e estampagem profunda ou embutimento profundo. Enquanto as duas primeiras são normalmente realizadas a frio, a estampagem profunda pode eventualmente ser realizada a quente, de acordo com as necessidades técnicas. Em alguns casos, uma única realização do processo é suficiente para a obtenção do produto final, mas em alguns outros casos a operação deve ser feita mais de uma vez para que se obtenha o produto desejado devido a comportamentos do metal, que será observado mais abaixo. A estampagem da chapa pode ser simples, quando se executa uma só operação, ou combinada com a ajuda da estampagem de chapas, fabricam-se peças de aço baixo carbono, aços inoxidáveis, alumínio, cobre e de diferentes ligas não ferrosas. Devido as suas características este processo é apropriado para as grandes séries de peças, obtendo-se grandes vantagens: Alta produção; Custo por peça reduzido; Com acabamento, não necessitando de processamento posterior; Maior resistência das peças devido à conformação causarem o encruamento no material. Baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da produção e a facilidade para a detecção de desvios.
OPERAÇÃO DE CORTE:
O processo de corte corresponde à obtenção de formas geométricas determinadas, a partir de chapas, submetidas à ação de uma ferramenta ou punção de corte, aplicada por intermédio de uma prensa que exerce pressão sobre a chapa apoiada numa matriz. Nesse processo o esforço de compressão se converte em esforço de cisalhamento (esforço cortante), como pode ser visto na figura abaixo: As operações de corte de chapas de metal são obtidas via forças de cisalhamento aplicadas na chapa pelos dois cantos da ferramenta criando tensões internas que, ultrapassando o limite de resistência ao cisalhamento do material, provocam a ruptura e finalmente a separação. Na operação de corte, ocorrem fundamentalmente três etapas, que são: Deformação plástica , Redução de área e fratura.
- Deformação Plástica: Obs.: a folga entre as facas de corte pode ocasionar a quebra da ferramenta de corte.
- Cisalhamento:
- Ruptura:
A dobra é um processo de fabricação em que uma ferramenta composta por um conjunto de duas ou mais peças exerce uma força sobre uma superfície, alterando-a. Na figura abaixo podemos observar o conjunto de dobra. A chapa, plana, é alterada, obtendo-se a mesma forma encontrada tanto no punção quanto na matriz.
Características da operação de dobra:
Como todo material submetido a flexão, a chapa dobrada é solicitada por tração no lado externo da dobra e por compressão no lado interno, caracterizando o estado duplo de tensão. Assim sendo, as tensões a que está sujeito o material são decrescentes das faces externas em direção ao núcleo da peça e, como as mesmas são de sentido inverso haverá uma linha onde essas tensões se anulam, que é chamada de linha neutra. Esta linha é importante na operação de dobramento, pois como a tensão é zero ela não sofre alteração de comprimento durante a deformação, o que não acontece com as partes que estão sendo tracionadas e comprimidas que, aumentam ou diminuem de comprimento, respectivamente, após a operação.
É através da linha neutra que se calculam as dimensões do desenvolvimento (“blank”), ou seja, da tira antes do dobramento. Quando se inicia o dobramento, a linha neutra está localizada no centro da espessura da tira e, conforme a operação vai sendo executada, a sua tendência é deslocar-se em direção ao lado interno da curvatura (lado da compressão).
Retorno Elástico (Spring Back):
No dobramento, deve-se levar em conta o fato de que, depois de terminado o esforço do punção sobre o material, haverá certo retorno da peça dobrada, ficando a dobra com um ângulo maior que o obtido no momento da pressão da ferramenta. Tal retorno é devido à elasticidade do material, pois a deformação plástica permanente é conseguida apenas nas fibras mais extremas do material, permanecendo as próximas à linha neutra no estado elástico. O ângulo de retorno depende, principalmente, do material, de sua espessura e do raio de curvatura. Normalmente ele varia de 1º a 10º e, para ter-se uma idéia de seu valor, convém realizar-se um ensaio prévio de dobra. Portanto, as ferramentas de dobra devem ser feitas com ângulo que compensem esse retorno. Nos dobramentos de perfis em “U” o fundo é feito levemente côncavo para compensar a ação elástica do material.
Folga entre punção e matriz:
A estampagem profunda ou embutimento é um processo utilizado para fazer com que uma chapa plana adquira a forma de uma matriz (fêmea), imposta pela ação do punção, fazendo com que a chapa adquira a forma de um copo, ou seja, um objeto oco, sem modificar a espessura da chapa. O processo é empregado na fabricação de peças de uso diário, como para-lamas, portas de carro, rodas, panelas, etc. As possibilidades de embutimento começam no limite elástico e terminam um pouco antes do limite de ruptura. Portanto, quanto maior for a diferença entre o limite elástico e o de ruptura, maiores serão as possibilidades de se trabalhar determinado material. Nesta operação, ao contrário das precedentes, praticamente todo o volume da peça sofre tenções e é encruado, exceto o fundo da peça, que serviu de apoio à face do punção. De forma geral, o encruamento melhora a qualidade do produto acabado. Por exemplo, partes de carroceria de automóvel, onde são feitas deformações com a finalidade específica de encruar a chapa, aumentando a resistência a rupturas e deformações. Mas por outro lado, encruamentos excessivos devem ser evitados, pois isso tornará a peça frágil. A figura acima mostra as tensões a que a peça repuxada esta sujeita. Enquanto as paredes verticais estão sendo tracionadas, a área do
desenvolvimento está tendo sua circunferência reduzida através da atuação de forças de compressão. Como em geral, a chapa é fina, as forças de compressão tendem a flambar a chapa na zona plana, o que origina ondulações e rugas nesta área. Para se evitar este fenômeno, utilizam-se prensas-chapas, o que implica no aparecimento de forças de atrito entre este e a chapa que está sendo embutida.
Força de embutimento:
Não é fácil calcular o esforço necessário para a operação de embutimento de uma peça, pois são muitos fatores que devem ser levados em conta, como: o tipo de material, espessura da chapa, profundidade do embutimento, rais da matriz e do punção, acabamento superficial, lubrificação, etc. Porém é certo que a força de embutimento deve ser menor que a necessária para o corte do fundo da peça. Assim, praticamente, podemos dizer que a força de embutimento (Fe) pode ser obtida multiplicando-se a força de corte (Fc) por um coeficiente m, menor que 1, tabelado em função da relação d/D.
d/D m
Embutimento Progressivo:
Prensas excêntricas de simples efeito: São aquelas que possuem um único cabeçote, onde é montada a ferramenta. Prensas de duplo efeito: São as que realizam ações distintas e sucessivas através do uso de dois cabeçotes. O interno, cujo movimento é retardado, um quarto de volta do externo é movido por um excêntrico, como nas prensas de simples efeito e nele é, geralmente, fixado o punção de embutir. O externo é movido por um excêntrico que aciona a prensa-chapa e o cortador, em alguns casos. Prensas excêntricas inclináveis: São geralmente utilizados nos estampos de duplo efeito e sua mesa dispõe de um disco central com ação de mola, permitindo o funcionamento do expulsor adaptado nos estampos. O ângulo de inclinação da prensa varia entre 25º e 30º, para permitir uma voa visão do estampo ao operar e facilitar a saída das peças, em combinação com um bico de ar comprimido que as dirige a uma calha, de onde caem num recipiente.
Prensas hidráulicas:
Estas prensas têm seus movimentos feitos através de pressão de óleo e são utilizadas, geralmente, para os estampos de grandes dimensões. Podem competir com as prensas mecânicas, desde que tenham as mesmas vantagens (alta velocidade de trabalho e autonomia). A bomba de embolo rotativo, de alimentação variável, apresenta a característica de conferir ao curso da prensa, a velocidade máxima quando a pressão é máxima. Portanto, o cabeçote da prensa desce rapidamente, sem exercer nenhuma pressão. Em seguida, inicia- se a estampagem da chapa previamente colocada sobre a matriz inferir e, como conseqüência a velocidade diminui e a prensa desenvolve toda a pressão requerida para executar a estampagem. Terminada a ação, o cabeçote retorna até a posição superior em grande velocidade. É evidente, portanto, que a bomba oferece meios capazes de conferir ao curso do cabeçote várias velocidades, em função da pressão necessária.
REFERÊNCIAS:
Ebah! Eu Compartilho. Estampagem. Disponível em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAPTcAH/estampagem> AMANDA SILVA, B. Estampagem. Disponível em: < http://pt.scribd.com/doc/49647932/Estampagem> MM Borges. Estampagem Profunda. Disponível em: < http://mmborges.com/processos/Conformacao/cont_html/estampagem.htm> CENTRO PAULA SOUZA – FATEC Sorocaba: Tecnologia de Estampagem Professor: Eng. Msc. Ivar Benazzi Jr. Pg: 5-6, 13, 19, 39. PROVENZA, Francesco, Estampos I, II e III, São Paulo: Pro-Tec, 1996. YOSHIDA< Américo. Ferramenteiro (Corte-Dobra-Repuxo). São Paulo: Oren. BRITO, Osmar de. Estampos de Corte. São Paulo: Hemus.