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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ
DIRETORIA DE ENSINO
CAMPUS TERESINA CENTRAL
DEPARTAMENTO DE INDÚSTRIA, SEGURANÇA E PRODUÇÃO CULTURAL
COORDENAÇÃO DO CURSO BACHARELADO EM ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA
ALUNOS: ANDRÉ FELIPE, CARLOS ANDRÉ AQUINO ARÀUJO E ERICK
BAPTISTA SOARES DA SILVA
ESTAMPAGEM PROFUNDA
EM ATENDIMENTO À DISCIPLINA:
TECNOLOGIA MECÂNICA II
PROFESSOR: DR. JOSÉ FRANCISCO
DOS
REIS SOBRINHO
TERESINA-PI
JULHO/
SUMÁRIO
- 1 INTRODUÇÃO
- 2 OBJETIVOS
- 3.1 CORTE
- 3.1.1 FORÇA NECESSÁRIA PARA O CORTE
- 3.2 DOBRAMENTO
- 3.2.1 DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DA LINHA NEUTRA (LN)
- 3.2.2 CÁLCULO DO DESENVOLVIMENTO
- 3.2.3 RAIO MÍNIMO DE DOBRAMENTO
- 3.2.4 FORÇA DE DOBRAMENTO
- 3.2.6 SUJEITADOR
- 3.3 ESTIRAMENTO
- 3.4 ESTAMPAGEM PROFUNDA OU EMBUTIMENTO
- 3.4.1 VARIÁVEIS IMPORTANTES
- 3.4.1.1 FORÇA DE SUJEIÇÃO
- 3.4.1.2 FOLGA ENTRE PUNÇÃO E MATRIZ
- 3.4.1.3 VELOCIDADE DE EMBUTIMENTO
- 3.4.1.4 LUBRIFICAÇÃO
- 3.4.1.5 DIÂMETRO DO BLANK – CÁLCULO
- 3.4.1.6 ESTÁGIOS DE REPUXO
- 4 - METODOLOGIA
- 5 - RESULTADO
- 6 - AGRADECIMENTOS
- 7 - REFERÊNCIAS
A Estampagem pode ser classificada através do tipo de operação empregada, como:
- Estampagem profunda;
- Corte;
- Estiramento;
- Dobramento.
As ferramentas básicas utilizadas em uma processo de estapagem de peças metálicas
são o punção e a matriz. O punção, normalmente é o elemento móvel, e a ferramenta
convexa que se acopla com a matriz côncava. Como é necessário um alinhamento acurado
entre a matriz e o punção, é comum mantê-los permanentemente montados em uma porta
matriz, que pode ser rapidamente inserida na prensa. Geralmente, para evitar a formação de
rugas na chapa a conformar usam-se elementos de fixação ou a ação de grampos para
comprimir o "blank" contra a matriz. A fixação é conseguida por meio de um dispositivo
denominado antirrugas ou prensa-chapas (IFSP)
3.1 CORTE
Conforme Mesquita os principais parâmetros a serem considerados nas operações
de corte por estampagem são:
- Aproveitamento máximo da chapa (layout de tira)
- Folgas entre punção (macho) e matriz
- Forças envolvidas na operação de corte
- Dimensionamento da matriz
O processo de estampagem por corte é usado na obtenção de formas geométricas em
chapas por meio de uma ferramenta de corte, ou punção de corte , por intermédio de uma
prensa exercendo pressão na chapa apoiada numa matriz.stampagem por corte.(IFSP)
3.1.1 FORÇA NECESSÁRIA PARA O CORTE
Segundo Penteado a força de corte é dado pela formula:
Fc = e.L.Ks (Equação I)
Onde:
Fc-Força de corte(kgf)
e-espessura da chapa (mm)
L-perimetro de corte(mm)
Ks-Tensão de ruptura ao cisalhamento (kgf/mm^2)
Figura 2. Tensão de Ruptura ao cisalhamento
Fonte:(Penteado)
3.2 DOBRAMENTO
O dobramento: é a deformação plástica de metais sobre um eixo linear com pouca
ou nenhuma mudança na área superficial. O dobramento é a operação onde ocorre uma
deformação por flexão. (Ponomarov)
3.2.1 DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DA LINHA NEUTRA (LN)
A determinação da linha neutra é importante para o calculo do desenvolvimento, e
pode ser obtida pela formula da figura 4.
Figura 3. valores práticos para localização da LN,em função da espessura da chapa
Fonte: Penteado
3.2.2 CÁLCULO DO DESENVOLVIMENTO
Para obter-se uma peça dobrada temos que partir de um esboço plano, cortado com
dimensões adequadas, denominado desenvolvimento da peça. Este desenvolvimento é
calculado, baseado na linha neutra da peça, pois essa não muda de comprimento após a
deformação da chapa. Assim, para o cálculo do desenvolvimento, basta determinar o
comprimento da mesma.(Penteado)
Figura 4. Conformação de um blank circular
FONTE:(Marciniak e Duncan (1992))
3.4 ESTAMPAGEM PROFUNDA OU EMBUTIMENTO
As condições de estampagem são típicas quando se parte de um esboço circular, ou
disco, e se atinge a forma final de um copo. O disco metálico, por meio da ação do punção
na sua região central, deforma-se em direção à cavidade circular da matriz, ao mesmo
tempo em que a aba ou flange, ou seja, a parte onde não atua o punção mas somente o
sujeitador, movimenta-se em direção à cavidade. ( ETTORE BRESCIANI FILHO)
Figura 5. Sujeitador, movimenta-se em direção à cavidade
Fonte: Ettore Bresciani Filho
A operação de embutimento consiste em transformar uma chapa plana de espessura
“t” num corpo côncavo.A distinção entre estampagem rasa (shallow) e profunda é
arbitrária. A estampagem rasa geralmente se refere à conformação com profundidade
menor do que a metade do seu diâmetro.(IFSP)
3.4.1 VARIÁVEIS IMPORTANTES
3.4.1.1 FORÇA DE SUJEIÇÃO
Deve-se ainda estudar a pressão a ser aplicada no prensa-chapas,se esta for muito
pequena, surgem rugas nas laterais da peça;se, por outro lado, for muito elevada, pode
ocorrer a ruptura da peça na prensa.(IFSP)
𝐹𝑠 = 𝑃. 𝑆 (𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝐼𝐼𝐼)
[
2
. 𝑡] 𝑠𝑖𝑔𝑚𝑎𝑟
(𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝐼𝑉)
[
2
𝑚
𝑚
2
] (
𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑉
A força de sujeição é regulada segundo o aspecto da peça embutida (IFSP):
3.4.1.5 DIÂMETRO DO BLANK – CÁLCULO
Segundo Chiaverini(1986), para matriz circular e blank circular o diametro do blank
é dado pela fórmula:
2
3.4.1.6 ESTÁGIOS DE REPUXO
Às vezes, o diâmetro do "blank“ é muito superior ao diâmetro da peça a estampar ,
sendo que esta deve atingir uma profundidade de corpo muito elevada.
Nestes casos, a fabricação poderá exigir uma sequência de operações de estampagem,
utilizando uma série de ferramentas, com diâmetros decrescentes (da matriz e do
punção)(IFSP).
O número de operações depende do material da chapa e das relações entre o disco
inicial (D) e os diâmetros das peças estampadas (d) A relação entre o diâmetro do blank (D)
e o diâmetro do punção (d) é denominada Severidade do repuxo ou Grau Máximo de
Embutimento (βo)
βo =
D
d
(Equação VII)
A severidade máxima (β 0 máx.) é a condição limite para determinar se o repuxo
pode ser feito numa única operação. Se β 0 ≤ β 0 máx. - Uma operação de repuxo Se β 0 >
β 0 máx. - Mais de uma operação de repuxo. Para se determinar o número de estágios,
deve-se considerar uma redução de 40% do diâmetro do blank no primeiro estágioNos
demais, a redução deve ser de 20% até que se obtenha o diâmetro desejado (IFSP)
Figura 7 - Grau máximo de Embutimento
Fonte: IFSP
4 - METODOLOGIA
Seguindo os métodos utilizados na fundamentação foi definido as seguintes
características para a matriz, optou-se por usar um formato cilíndrico para o produto final.
Os materiais utilizados para fabricação da matriz estão especificados na tabela 1.
Tabela 1. Lista de materiais e equipamentos
Material Descrição Quantidade
Chapa AISI 1020
115mm X
80mm 2
Fuso M10 1,25 60mm 4
Porca sextavada M10 Auto travante 8
Barra redonda AISI 1020 45mm X 60mm 1
Equipamentos
Torno mecânico 1
Furadeira de bancada 1
Fresadora universal 1
Broca HSS 10mm 1
Fresa HSS 18mm 1
O material a ser estampado é o alumínio que tem suas características obtidas para o
processo de estampagem indicadas na tabela 2.
Tabela 2. Dados de estampagem
Parâmetro Dado
Espessura da chapa 1,6 mm
Diâmetro de punção 41 mm
Folga entre punção e matriz 1,76 mm
Diâmetro do Blank 86 mm
Profundidade de estampagem 35 mm
Força de corte 336 kgf
Força de dobramento 336 kgf
Estágio de repuxo 2,
Velocidade de embutimento
500
mm/s
Lubrificação Vaselina
O modelo de matriz foi preconcebido e desenhado em CAD (desenho assistido por
computador) com base nas limitações de materiais e operações de usinagem disponíveis,
além de se adequar as características do material a ser estampado e os dados de
estampagem. O modelo é apresentado na figura 8.
5 - RESULTADO
O esquema de montagem do Blank na matriz e o execução da estampagem está
indicado na figura 9.
Figura 9. Esquema de montagem
Fonte: Próprios autores
A primeira execução de estampagem resultou no produto da figura 10.
Figura 10. Estampagem da primeira amostra
Fonte: Próprios autores.
Na primeira amostra o Blank foi levado ao cisalhamento devido a descentralização
da punção, o erro foi corrigido e executado uma nova estampagem. O resultado está
ilustrado na figura 11.
Figura 11. Estampagem da segunda amostra
Fonte: Próprios autores.
Na segunda execução o Blank não cisalhou, no entanto a profundidade desejada não
foi alcançada. Porem o resultado foi satisfatório, levando em consideração que o processo
foi executado e produto final teve um acabamento aceitável.
6 - AGRADECIMENTOS
Gostaríamos de agradecer aos técnicos de laboratório pela disponibilidade e auxilio
nas atividade de laboratório, à equipe IFPI Baja por disponibilizar materiais e ferramentas e
por fim ao professor Dr. Francisco José Reis Sobrinho pela sugestão e incentivo de projeto
na disciplina de tecnologia mecânica II, permitindo aos alunos colocar em prática os
conhecimento adquiridos ao longo da disciplina.
7 - REFERÊNCIAS
http://menesul.com.br/baixar/apostila_aco_inox_estampagem.pdf
Borges,M.Estampagem Profunda.Disponivel
em: acesso
em:Julho/
https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/4696/000503391.pdf?sequence=1&isAl
lowed=y
http://revistavincci.satc.edu.br/ojs/index.php/Revista-Vincci/article/view/73/
CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica.São Paulo: McGraw Hill.1986.
CIMM. Métodos de Conformação, Máquinas e Ferramentas.Disponível em:
.Acesso em:
DALEFFE, A.Estudo do Processo de Estampagem Incremental em Chapa de Alumínio
Puro.Programa de Pós-Graduação em Engenharia Minas, Metalúrgica e de Materiais.Porto
Alegre: Editora da UFRGS, 2008.
