ap conformacao

7/31/2019 ap conformacao

1/92

Escola Politcnica da Universidade de So PauloDept. de Engenharia Mecatrnica e de Sistemas MecanicosPMR 2202 Introduo Manufatura MecnicaProf. Dr. Gilmar Ferreira Batalha

2. Conformao Macia (Volumtrica)

2.1 Reviso sobre conformao mecnica2.2 Recalque2.3 Forjamento2.4 Extruso, Trefilao2.5 Laminao2.6 Tendncias Atuais2.7 Questes de estudo dirigido

Bibliografia:

Bibliografia:Kalpakjian, S. & Schmid, S. R. Manufacturing Engineering and Technology Ed.Prentice Hall 4 ed. EUA, 2001Parte III Processos e equipamentos de conformao e moldagem pg. 316 a 512.Captulos 13, 14, 15 e 16.


2/92

2.1 Reviso sobre conformao mecnica

Para processos de conformao volumtrica tais como laminao,forjamento, ou recalque so indicados especialmente materiais com grandeductilidade. Em funo das foras necessrias para a conformao, estesmateriais devem tambm possuir limites de escoamento a frio, e a quente,

relativamente baixos. A rede cristalina importante. Sistemas cristalinostpicos so: cbico de face centrada (CFC), cbico de corpo centrado (CCC) ehexagonal compacto (HC).

Estes sistemas cristalinos possuem mltiplos sistemas de escorregamento,os quais influenciam a capacidade de deformao do material.

Aps o processo de conformao, para alguns materiais, a pea produzidapode resultar endurecida (encruada). Atravs de uma seqncia deprocessos de conformao - tratamentos trmicos peas feitas de aos

sujeitas a grandes solicitaes mecnicas so possveis de serem produzidaseconomicamente em grandes sries.

PMR 2202 Introduao a Manufatura Mecanica Prof. Dr. G. F. Batalha Pgina 2/92 8/10/2003


3/92

A seleo do material deve auxiliar o desenvolvimento do produto. Para istodevem ser servem entre outros o critrio:

. Resistncia

. Preo do material

. Usinabilidade

. Soldabilidade

. Conformabilidade

A seguir so apresentadas propriedades mecnicas de alguns materiaisusados em peas forjadas.



4/92

Aos endurecveis por tmpera e revenido para semi-acabados e peas forjadas.Resistncia Esttica

Material Rm/N.mm-2

Rp0,2/N.mm-2

Custorelativo

Propriedades Aplicao

C45V 600 ...850 360 ...450 1,3 Dificil de soldar, este ao usado em situaes comtmpera de induo.

Peas forjadas comsolicitao moderada

34Cr4V 900 ...1050 650 2,1 No soldvel Ao para semiacabados de altaresistncia

42CrMo4V 1200 .. 1400 1000 2,7Usinabilidade relativamente boa,

preo elevado, no indicadopara soldagem

Para peas forjadas de

alta resistncia

Aos endurecveis por tempera e revenido para semiacabados e peas forjadas.Resistncia EstticaMaterialRm/N.mm-2

Rp0,2/N.mm-2

Custorelativo


U St 37-2 370 240 1 Soldvel para baixassolicitaes-Peas simples, peas forjadas e eixos

U St 37-3 370 240 1,15 Boa soldabilidade -construes soldadas com elevadasolicitao dinamicaSt 50-2 500 300 1,1 Boa usinabilidade, soldvelcondicional

Ao estirado para pea forjada

St60-2 600 340 1,1 Dificil de soldar,Usinabilidade boa,forjabilidade ruim como o aoSt 50-2

Para peas forjadas de alta resistncia



5/92

Aos para cementao para semiacabados e peas forjadas.Resistncia EstticaMaterial

Rm/N.mm-2

Rp0,2/N.mm-2

Custo relativoPropriedades Aplicao

C15 E 600 ... 800 360 1,1 Soldbilidade muito boa Peas com endurecimentosuperficial. Com poucasolicitao: alavancas,elementos de fixao

16MnCr5E 900 ....1050 650 1,7 soldabilidade condicional Peas com solicitaomoderada , como pequenasengrenagens e eixo de

cambio20MnCr5E 1000...1300 700 1,9 soldabilidade condicional Ao para pea forjada de altasolicitao: eixos de

tansmisso.Custo relativo do material relativo barra de ao St37-w, dimenso mdia, comparando preos por unidade de volume. Material pr-estirado.

Ligas de alumnio para conformao mecnicaResistncia EstticaMaterial

Rm /N.mm-2 Rp0,2/N.mm-2Propriedades Aplicao

AlMgSi 1 210 110 Endurecivel a frio e a quente,conformao limitada,usinabilidade razovel,

soldabilidade muito boa,resistente a corroso.

Automveis, navios, sinalizaes

AlMgMn 174 78 Boa resistncia atemperaturas elevadas, noendurecvel, usinabilidaderegular, boa soldabilidade,boa resistncia corroso.

Construo mecnica e automvel

AlMg3 175 78 Boa conformao,usinabilidade regular,soldvel boa, boaestabilidade qumica.

Construes mecnicas, aeronuticas.

AlCuMg1 390 265 Endurecivel a frio,conformabilidade desuficiente a boa, resistncia acorroso condicional.

Elementos de mquina, rebites, peasaeronuticas.



6/92

2.2 Recalque

Recalque um processo de conformao livre, onde um recorte bruto do material, reduzido por compresso entre duas interfaces paralelas, geralmente planas.

Figura 2.1: Recalque Modelo experimental e exemplo de pea

Recal ue de Cilindro

Recalque de Anel

Exemplo de Fabricao:Recalque inicial e final daCabea de um parafuso



7/92

Recalque um processo fundamental da conformao a frio e forjamento, ex.: para afabricao de elementos de fixao. Alm disto bastante importante para o estudo tericodos processos de conformao e para o ensaio de materiais.Pode ser classificado em:. Recalque a frio: peas pequenas, fora reduzida, alta preciso, bom acabamento. Recalque a quente: peas grandes e complexas, reduo das foras atravs do

aquecimento, acabamento superficial ruim, necessidade de retrabalho.O coeficiente de atrito depende de:. Lubrificante e da rugosidade e acabamento superficial. Par pea / ferramenta. Temperatura

= 0,05 ... 0,15 no recalque a frio = 0,25 ... 0,5 no recalque a quente



8/92

Figura 2.2: Estado de tenses no recalque

2.2.1 Grau de recalque (grau de conformao)

= ln(l1/l0) = ln (A0/A1)

o grau de deformao mximo indica o limite de conformabilidade do materialda pea. Quando ele ultrapassado surgem trincas na periferia da pea.Valendo:

|max| = 1,6 no recalque a frio de aos.|max| > 1,6 no recalque a quente, (sem encruamento)

Estado de Tenses

sem atrito com atrito



9/92

Figura 2.3: Processo de recalque duplo (pr-recalque e recalque final)

2.2.2 Razo de Recalque

s = l0/ d0

s: depende da geometria, da superfcie e do paralelismo do prato de compresso, da

pea, bem como do lubrificante. No recalque a frio vale:s 2,3 processo de compresso simples (1 Etapa)s 4,5 processo de compresso duplo (2 Etapas)s > 4,5 at 20 processo de compresso mltiplo.

Para uma razo de recalque muito alta, pode ocorrer flambagem da pea.Em processos de recalque duplo ou mltiplo a pea guiada por um pr-recalcadoronde simultaneamente reduzida at o comprimento da pea recalcada.

Pr-Recalque Recalque FinalPr recalcador

Puno

Pea

Matriz

Extrator



10/92

2.3 Forjamento

Sob forjamento entende-se a fabricao atravs da conformao com pr-aquecimento, corte (e juno) de uma pea sem encruamento permanente.Vantagens do processo de forjamento so entre outras o elevadoaproveitamento do material e a grande capacidade de produo, que possvel

atravs deste processo, assim como uma elevada segurana do processo e aboa reciclabilidade do produto.

A resistncia elevada das peas forjadas comparadas com a das peasfundidas tem como conseqncia as a possibilidade de reduo dasdimenses de um elemento de mquina. Ex.: em um eixo virabrequim forjadopode se chegar a uma reduo de at 20% do peso, o resulta em umareduo do consumo de combustvel.

Peas de alumnio forjadas oferecem igualmente vantagens semelhantes

quanto a resistncia e a economia de peso da pea. Alm disto, possuemuma boa resistncia a corroso e a possibilidade de tratamento superficial deoxidao eletroltica, gerando uma camada superficial que permite orecobrimento da superfcie, que permite colorao e melhoria daspropriedades tribolgicas (anodizao).

O processo de forjamento est includo dentro dos grupos principais defabricao:. Conformao. Corte

. Juno



11/92

Figura 2.4: Forjamento

Virabrequim forjado 38 Mn S6 BYara motor de veculos de asseio

Diviso do processo em:Forjamento a quente Forjamento a frioForjamento livre Forjamento em matriz

Vantagens do forjamento:- Melhoria da microestrutura- Resistncia maior e melhor

acabamento superficial que afundio.

- Melhor distribuio das fibras

distribuio de f ibras numa engrenagem(revelada por ataque macroscpico)

PMR 2202 Introduao a Manufatura Mecanica Prof. Dr. G. F. Batalha Pg. 11/92 8/10/2003


12/92

comumente dividido em forjamento a frio e forjamento a quente. Por volta de1970 surgiu o chamado forjamento semi-aquecido (ou a morno). Ele combina asvantagens do forjamento a quente (alto grau de conformao) com as do forjamentoa frio (bom acabamento superficial). A temperatura para os aos fica entre 650 a900 oC.Desvantagem: grande quantidade de refugo.

Forjamento a quente Forjamento a frioProduo de peas Produo de peasGrande importncia tcnico-econmica

Inclui os processos:- extruso- recalque- cunhagem (troquelagem)

Tenses reduzidasPouco ou nenhum encruamentoMicroestrutura mais homognea

Tenses elevadas e encruamento alta solicitao da ferramenta

Alta forjabilidade Forjabilidade limitadaRetrabalho de peas grandes Peas pequenas de ao ou metaisno ferrosos

Tolerncia de fabricao de ruim amdia

Pouco retrabalho

Superfcie com carepa Boa qualidade superficialTemperaturas de forjamento:Ao > 1000 C (at1050 C)Ligas de alumnio 360 C ... 520 C

Ligas de cobre 700 C ... 800CPodem ser feitas ainda as seguintes distines:

Forjamento livre Forjamento em matriz fechadaSimples, sem relao entre a formada pea e a da ferramenta

Matriz relacionada com a formapea

meta: preparao de tarugos /formas tubulares para a fabricaofinal (forjamento parcial em matriz /usinagem)

meta: possibilita boa preciso dedimensional e de formas.



13/92


14/92

2.3.2 Forjamento em matriz

A ferramental contm a forma da pea com uma gravura em forma total ouparcial. Forjamento com penetrao e escoamento guiado.

Os processos de forjamento em sentido restrito so:

. Recalque em matriz. Forjamento em matriz fechada sem rebarba

. Forjamento em matriz fechada com rebarba

O processo mais empregado na prtica o processo de forjamento em matrizfechada com rebarba. Neste caso:- difcil predizer a dimenso exata da geratriz a ser usada.- o fluxo de material atravs da rebarba pode influenciar.



15/92

Seqencia de trabalho no forjamento em matriz

A seqncia neste caso ser:

- corte do material- preparao da seo transversal (geralmente forjamento livre)- prensagem

o nmero de operaes intermedirias depender da complexidade da pea.

Figura 2.6: Forjamento em matriz fechada

Forjamento em matriz fechadacom rebarba

Forjamento em matriz fechadasem rebarba

Forjamento por recalque em matriz

Matriz superior

peaMatriz inferior

rea de fechamento da matriz

Rebarba

Canal de Rebarba

Mordente de sujeio Matriz recalcadora

Pea recalcada



16/92

Quanto ao fluxo do material conformado, distinguem-se trs processos principais:

- Recalque - Reduo da altura inicial sem grande expansolateral e sem grande deslizamento relativo entrepea e ferramenta.

- Expanso / Alargamento - escoamento lateral do material com grande trechode deslocamento pea-ferramenta.

- Fluxo de material ao movimento da ferramenta.- Expanso com extruso - preenchimento de cavidades ocas da ferramenta

pela ampliao local da altura inicial comdeslocado relativamente longo escoamento lateraldo material aps o preenchimento do canal derebarba.

- Fluxo de material e || ao movimento daferramenta.



17/92

Estes trs processos fundamentais podem ainda aparecer em combinaes.

Figura 2.7: Forjamento em matriz fechada II

Modos bsicos de fluxo do material forjado

Recalque

Expanso

Expanso com extrusoEtapas subseqentes de fabricao

- calibrao- tratamento trmico- retirada da carepa- usinagem de acabamento



18/92

Figura 2.8: Recomendaes de forma para peas forjadas em matriz fechada.

Evitar

preferir

Trinca devidoraio insuficiente

raio correto

Recomendaes de forma para peas forjadas

Prever raios suficientes Prever ngulo de sada Prever transio entre seesas maiores possveis



19/92

Ferramentas para forjamento em matrizA seguir so apresentadas algumas especificidades das matrizes deforjamento:

Figura 2.9: Ferramental de forjamento em matriz fechada

Matriz com (A)e sem rebarba (B)

a. canal de rebarbab. calha de rebarba

Matriz com (A)e sem inserto (B)



20/92

Figura 2.10: Ferramental de forjamento em matriz fechada para forjar uma polia.

Ferramental de fabricao com separao posterior

Pr-formaPea acabada

Matriz inferior

Pea forjada Matriz superior

Matriz superior

Matriz inferior

Pea forjada

Anel

posicionador



21/92

Figura 2.11: Esquematizao dos tipos de ferramental de forjamento

a: perda de materialb: pea final

Influncia da divisosobre o suplemento de material

Evitar a divisoem regies flangeadas da pea

Influncia diviso nas sees transversaisem peas em forma de U ou anel

A: adequadoB: inadequado



22/92

Para a fabricao do ferramental de forjamento em matriz fechada soempregados aos para trabalho a quente, aos altamente ligados, como oao H13, uma vez que durante o processo de forjamento, o ferramental submetido a vrios tipos de solicitaes:

1. solicitao mecnica,Ex.: solicitaes de amortecimento em martelo de forja.

2. solicitao trmica3. Oxidao4. Desgaste atravs do atrito entre pea e ferramenta.



23/92

2.4 Extruso e Trefilao2.4.1 Conceitos, Fundamentos e Exemplos

No processo de extruso e de trefilao a ferramenta conformadora matriz cnicaconvergente (fieira, no caso da trefilao), atravs da qual a pea bruta empurrada oupuxada. As diferenciaes dos processos de extruso e trefilao seguem o tipo e adistribuio das foras, bem como as tenses surgidas no processo.

Figura 2.12: Principio fundamental do processo de extruso e trefilao.

Extruso

TrefilaoHastes de amortecedores

roduzidas or extruso indireta de co o



24/92

Com ambos os processos podem tanto ser produzidas tarugos ou peas acabadas. Oprocesso de extruso serve para a fabricao de tarugos e perfis semi acabados.. Emgeral as peas conformadas por este processo passam por uma melhora em suaresistncia mecnica. Com base nisto, podem fabricadas peas com menor espessurade parede e conseqentemente menor peso.Alm disto peas extrudadas apresentam uma qualidade superficial substancialmente

melhor. O processo de extruso usado principalmente para a fabricao de perfis comdiferentes sees transversais e prximas de um comprimento escolhido. (dependendodo volume extrudado). Perfis extrudados ou peas forma de perfilados.Extrudados so especialmente ligas de alumnio e ligas de cobre, como tambm, aosligados e no ligados. Atravs da extruso podem ser fabricados perfis com geometriasde seo transversal bastante complexas que j alguns aspectos funcionais da pea.Neste sentido podem ser fabricados perfis semi-acabados j ajustados ao objetivo finalde sua aplicao.



25/92

Figura 2.13: Perfis extrudados

Estrutura espacial da carroceria (Audi A2)perfis extrudados de Al e conexes de Al fundido Exemplo de perfis extrudados

Materiais extrudados tpicos: Campo de aplicao:

- ligas de alumnio - automveis

- ligas de cobre - indstria espacial e aeronutica

- ligas de magnsio - construo civil e moveis



26/92

2.4.2 Parmetros dos processos de extruso e trefilaoComportamento Fora versus DeslocamentoNo inicio do processo a fora no puno aumenta devido a forte resistncia deformao elstica na pea e na ferramenta, at que o material da pea comeaa escoar preenche a toda a cavidade da matriz. Aps vencer o atrito de adernciaentre a pea e a ferramenta a resistncia interna ao escorregamento a fora deextruso cai nitidamente. Continuando a crescer o deslocamento do puno afora necessria reduzida, uma vez que a rea sob atrito vai ficando cada vezmenor.O grau extrudabilidade depende do grau de reduo e do processo escolhido.Ex.:

Extruso direta completa Extruso diretacompleta

Trefilao de barras e fios Trefilao de corpos ocos

F F F F0,4 0,45 0,30...0,60 0,15 0,45...0,55 0,15 0,40...0,601,0 0,75 0,5 0,65...0,75 0,50 0,70...0,85

1,5 0,80



27/92


28/92

2.4.3 Extruso

Figura 2.15: Diviso dos processos fundamentais de extruso

Extruso Extruso Extruso(fabricao de pea bruta) (fabricao de pea



29/92


30/92

Na prtica estes processos podem aparecer em combinao uns com os outros ou aindaem combinao com outros processos de conformao (recalque, mandrilagem, etc),resultando em processos tais como a extruso direta completa, extruso indireta emcopo (extruso-forjamento).

Figura 2.16: Processos fundamentais de extruso direta

Extruso diretaExtruso completa Extruso ca Extruso copo

Extruso direta completa Extruso direta ca Extruso direta copo

Puno

Contra-Puno

Pea

Matriz

Ejetor

Forma final daPea

Forma inicialda Pea

Formainicial daPe a

Forma final daPea

Puno

Matriz

Pea

Forma inicialda Pea Forma final da

Pea

Puno

Matriz

Pea



31/92

Figura 2.17: Processos fundamentais de extruso indireta

Figura 2.18: Processos fundamentais de extruso transversal

Extruso Indireta

Extruso Indireta Completa Extruso Indireta ca Extruso Indireta Copo

Forma inicialda pea

Forma finalda pea

Puno

Matriz

Pea

Ejetor

Extruso Indireta Completa Extruso Indireta ca Extruso Indireta Copo

Forma finalda pea

Forma inicialda pea

Puno

Pea

Matriz

Ejetor

Contrapuno

Forma inicialda pea

Forma final dapea

Puno

Pea

Matriz

Ejetor

Extruso Transversal

Extruso Transversal Com leta Extruso Transversal ca Extruso Transversal co o

Extruso Transversal ca Extruso Transversal co oExtruso Transversal Com leta

Ejetor

Forma inicialda pea

Forma finalda pea

Forma inicialda pea Forma final

da pea

Forma finalda pea

Formainicial dapea

Puno

Pea

Matriz

Mandril

Pea

Puno

Mandril

Porta Matriz

Puno

Porta Matriz

Pea

Matriz



32/92

Os processos de extruso podem ainda ser dividido pela temperatura da pea:

Critrio: Temperatura da peaExtruso a frio Extruso semi-aquecida Extruso a

quente. elevada economia

. combinao com outros processos

. alta qualidade dimensional esuperficial

. Fabricao de peas complexasMelhores propriedades mecnicas

Propriedades semelhantes a

dos extrudados a frio.

. Menor tenso de escoamento

. Importncia cada vez maior

melhora da

trabalhabilidade

A compreenso do fenmeno de atrito na extruso a frio de grandeimportncia, devido a grande rea de interface entre pea e ferramentanestes processos.

Limitaes geomtricas da extruso:

. impossibilidade de cantos vivos

. impossibilidade de roscas

. impossibilidade de separaes na parte posterior

. impossibilidade de furos transversais

Material : quase todos os materiais, tambm os frgeis (Ex.: Ferro Fundido)por meio de puno com contra-presso.

Mquina: Prensa mecnica de manivela e excntrica, bem como prensahidrulica.



33/92

Extruso com Reduo livre

A reduo uma variante do processo de extruso direta no qual a peaconformada dentro da matriz ou fieira sem estar apoiada. A extremidade livresobre presso no deve permitir recalque ou flambagem.

ngulo de abertura da matriz (2) e o grau de reduo devem ser pequenos.

Na falha do processo de reduo por extruso ou do uso de um mandril, podemser tentadas outras combinaes possveis. (p. Ex.: extruso em combinaocom recalque, na fabricao de parafusos).

Figura 2.19: Reduo sem mandril dentro do dimetro interno.

2

Extruso de corpos macios Extruso de corpos cos

Puno

Anel guia

Matriz

Pea



34/92

Extruso de produtos semi-acabadosO principio do processo corresponde ao da extruso contnua e analogamentedividido. Diferentemente da extruso de fabricao de peas, neste caso trata-se da produo de extrudados de produtos no planos semi-acabados (barras,tubos e perfis) em uma nica etapa, processados a quente. Predomina nestecaso o processo de extruso direta.

Figura 2.20: Diviso dos processos de extruso com ferramental com espiga slida

Extruso direta Extruso indireta Extruso Transversal

Extruso indireta de corpo macioExtruso direta de corpo macio Extruso transversal corpo macio

coromacio

coroco

Extruso direta de corpo co Extruso indireta de corpo co Extruso transversal corpo co



35/92

Caracterstica de todos os processos de extruso de semi acabados apresso hidrosttica elevada. Esta contribui para o aumento da extrudabilidadequando comparada com outros estados de tenses. Neste sentido, nosprocessos de extruso de semi-acabados podem ser atingidos deformaes deat = 7.

Caso especial: extruso hidrosttica: compresso pura mxima =9

Vantagem : - produo de perfis sees transversais melhores- menor custo de ferramenta

Material : - Quase todos os aos e metais no ferrosos, principalmente:ligas de Al, Mg, Cu, Sn e Pb

Liga mais utilizada: Al 6063 ( = AlMgSi0,5).Mquinas : prensas hidrulicas com sistema direto ou acumulador.



36/92

2.4.4 Trefilao

Na trefilao podem ser distinguidos os seguintes processos fundamentais:

Trefilao em fieira: A trefilao por deslizamento um processo detrefilao de perfil macio ou vazado (trefilado tubular) confinado em umaferramenta slida e convergente (fieira). Ex: barra trefilada, perfil trefilado,tubo trefilado e estirados.

Trefilao por laminao: No lugar da fieira de trefilao se usa trefilaopor laminao um par de cilindros rotativos apoiados em mancais.Comparada com a trefilao em fieira, a trefilao por laminao tm avantagem de que a fora no puno de 10 a 30 % menor devido ao atritoreduzido.Ao contrrio da extruso, na trefilao a pea puxada e conduzida atravs datrefila (fieira de trefilao). Na zona de deformao domina compresso etrao.O processo de trefilao quando feito a temperatura ambiente, resultar emum encruamento do material. Isto ocorre antes de tudo com materiais como oalumnio e o cobre puro, resultando em um aumento de suas resistnciasmecnicas, que para estes materiais s pode ser obtido via conformaoplstica.Tipos de trefilao:

Trefilao de corpos macios em fieira: barras redondas ou perfilados bemcomo arames, trefilados planos de chapas.

Trefilao de corpos ocos em fieira: diferenciao adicional em processos come sem ferramentas interna (mandril).

Trefilao de corpos ocos em fieira sem mandril : inclui trefilados comuns comespessura de parede irregular e superfcie interna rugosa. Visa obter umareduo na seo transversal da pea, sem que isto implique em umaalterao na espessura de parede do trefilado.

Trefilao de corpos ocos em fieira com mandril : neste processo possveluma trefilao com diferentes espessuras de parede. Pelo que possibilita a

fabricao de tubos com espessura precisa e superfcies lisas e regulares.



37/92

Tipos de trefilao de corpos oco com fieira e mandril:

fieira fixa (mandril) O mandril mantido dentro da fieira por uma haste. Aslimitaes do processo so o mximo comprimento da haste do mandril. Quando ahaste do mandril muito grande, a velocidade de trefilao fica muito alta, podendoresultar em vibrao, e implicam numa superfcie defeituosa e marcada. fieira livre flutuante Um corpo oco puxado atravs do orifcio de fieira comum mandril interno solto. Neste caso o mandril mantido centrado e posicionado emseu lugar atravs das foras de compresso e pelas foras de atrito atuando emsentido contrrio. Isto possibilita a fabricao de um dado projeto de tubo com

qualquer geometria teoricamente imaginada, uma vez que o comprimento detrefilao s est limitado pela haste do mandril. com mandril acompanhante neste processo um corpo oco junto com umahaste trefilado atravs da fieira. No ocorre nenhum atrito entre a pea e aferramenta interna, uma vez que os dois esto mesma velocidade. A desvantagem que a haste est embutida na pea e aps a trefilao ter de ser removida. Paraobter-se uma superfcie interna lisa, a haste (mandril) precisa estar completamenteretificada e cromada. Alm disto o comprimento de trefilao est limitado aocomprimento do mandril.Um outro processo de trefilao em fieira a trefilao por estiramento. Neste casoa pea, um corpo oco com flange, puxada junto com um puno atravs da fieirade trefilao. A espessura da parede da pea passa por uma reduo ecomprimento aumentado. Ao contrrio dos outros processos de trefilao, esteprocesso permite a fabricao de peas ou produto final.



38/92

Figura 2.21: Trefilao processos fundamentais.

a) fieirab) peac) haste do mandrild) mandril

Trefilao em fieira(ferramenta fixa) Trefilao Laminao(ferramenta mvel) Trefilao comestiramento

a) fieirab) peac) direo de trefilaod) trefila mvel

a) peab) fieira de estiramentoc) puno



39/92

2.5 Laminao

2.5.1 Conceito, fundamentos, exemplos

Laminao um processo de conformao continuo ou em etapas com umaou mais ferramentas rotativas (cilindros de laminao) e com ou semferramentas adicionais (p.ex.: mandris, calos ou hastes)

Cerca de 90% dos metais produzidos por metalurgia convencional de fusoso processados pelo processo de laminao. Permitindo:

. alcanar as dimenses dos produtos semi acabados ou da pea pronta.

. conformao da estrutura de solidificao do lingote.. caldeamento de rexupes e poros provenientes do processo de lingotamento e

com isto melhora das propriedades mecnicas.

Caracterstico do processo de laminao so as tenses de compresso.Os cilindros de laminao podem tanto ser motores ou ento movidos pelomovimento do material que est sendo laminado.

Figura 2.22: Laminao processos fundamentais

Laminao um processo de conformao continuo ou emetapas com uma ou mais ferramentas rotativas (cilindros de

laminao), com ou sem ferramentas adicionais

Laminao longitudinal Laminao transversal Laminao cisalhante



40/92

Diviso dos processos de laminao

conforme a cinemtica (longitudinal, transversal e cisalhante ) conforme a geometria da ferramenta (laminao plana e de perfis)

conforme a geometria da pea (corpo co ou macio) conforme a temperatura da pea laminao a frio ou a quente laminado continuo e laminados de em lotes.



41/92

Figura 2.23: O processo de laminao exemplo de laminao longitudinal plana.

E : ngulo de laminaoxF: posio da zona de laminao

Cilindro laminador

entrada Zona laminada sada



42/92

2.5.2 Parmetros e fundamentos do processo de laminao

Na laminao ocorre uma reduo de espessura do laminado h, a qualcorresponder tambm uma reduo no esforo de laminao, valendo:h = h0 - h1

Devido ao volume do laminado ser constante e a mudana de largura da chapa

ser desprezvel (vlido se b/xE > 20), a reduo da espessura vai implicar em umaumento do comprimento laminado. Isto implica que o laminado adquire uma outravelocidade v diferente da velocidade inicial do cilindro de vw. Singularmente nazona de laminao estas velocidades so iguais.As tenses x e y so tenses de compresso. Elas crescem at a regio delaminao e depois voltam a cair.Pelo critrio de Tresca a diferena entre as tenses igual a tenso de

escoamento kf.



43/92

2.5.3 Reviso do processo de laminao

laminao a quenteO processo de laminao realizado em uma das muitas etapas do processo doprocesso de fabricao. A laminao, como primeira etapa est ligada diretamente coma usina siderrgica. L se realiza o processo de laminao a quente, aproveitando aindaa temperatura do lingote diretamente, ou aps manuteno em um forno poo. Comoprodutos desta primeira etapa tm-se p. ex.: tiras, chapas, tubos e perfis. Na laminaoa quente empregada a laminao longitudinal e a oblqua.

Laminao de perfis a quenteA laminao de perfis realizada atravs do chamado laminador de calibrao. Esteprocesso compreende a laminao com cilindros, no qual contornos concntricos sousinados no cilindro de laminao. O contorno concntrico no cilindro de laminao chamado de calibre. Durante a laminao o laminado preenche o espao do calibre, emmaior ou menor magnitude dependendo das condies de laminao.Flanges paralelos ou mais largos podem ser laminados adicionalmente no materialconformado.



44/92

Figura 2.24: Laminao de perfilados

Laminador Calibrador

Lamina o de erfilados em um laminador universal



45/92

Laminao de tubos

Os diferentes processos de laminao de tubos podem agrupados em umconceito fundamental comum. Destacando-se os tubos sem costura.Identificam-se trs etapas de conformao:

1. Fabricao de um bloco oco espesso atravs do puncionamento de um

bloco fundido ou laminado macio.2. Laminao longitudinal do bloco oco com um mandril cilndrico interno.formao do lingote

3. Reduo do lingote, tambm com laminao longitudinal sem mandril;surgimento do tubo com o dimetro interno desejado.

Alta capacidade de fabricao:. laminao de tubos com dimetro externo entre 180 e 400 mm.. laminador de passo peregrino para tubos com interno entre 400 e 650 mm.A laminador contm os cilindros de trabalho e o laminador guiado. A

ferramenta interna, tem um mandril mantido com uma haste. Ele forma juntocom os cilindros de trabalho, incluindo o calibrador, um espao anular. Umsuporte pneumtico guia o bloco oco dentro da regio de laminao.O tubo laminado puxado de volta, e girado 90 e com um mandril de 1 a 3mm maior novamente laminado. Finalmente o tubo pronto retirado damquina. Este processo permite fabricar tubos de at 18 m de comprimento.



46/92

Figura 2.25: Laminao de tubos

Eta as de conforma o

1. produo de bloco oco2. laminao longitudinal do

bloco oco com mandril

3. laminao de reduo

a) cilindro motorb) mandrilc) retornod) haste do mandril

e) mancal de encostof) bloco oco



47/92

Figura 2.26: Laminao a frio de produtos planos.

Etapas de fabricao:

Preparao do laminado a frio Laminao a frio Pos tratamento (recozimento,

acabamento)

Eventuais revestimentos (Sn, Zn, etc.)

Propriedades dos laminados a frio :

Superfcie isenta de trincas e poros Rugosidade e textura superficial definida

Estreita tolerncia de espessura da chapa Planaridade

PeaCilindro de apoio

Cilindro de trabalho



48/92

Laminao a frio de chapas

Geralmente so produzidas tiras e chapas espessas na laminao a quente e chapasfinas na laminao a frio.

Preparaes

Afastamento de defeitos. antes da laminao a quente por fresa ou retfica (Al, Titnio). depois da laminao a quente por ataque qumico (ao). antes da laminao a frio por fresa ou plaina (Cobre e ligas de cobre).

Laminao a frioAs tiras e chapas laminadas a frio tm em contraste com as laminadas a quente asseguintes propriedades:. em alguns casos, resistncia mecnica nitidamente mais elevada.

. uma superfcie isenta de trincas e porosidades.

. uma rugosidade definida

. tolerncias de espessuras mais estreitas



49/92


50/92

Figura 2.27: Padres de impresso de rugosidade em chapas finas

Carroceria de carro de passeio

Pretex

EDTLaser LT

SBT EBT



51/92

Revestimentos

Para evitar a corroso as chapas metlicas podem passar por um processo de pos-tratamento com revestimentos metlicos e /ou recobrimentos orgnicos / inorgnicos.

Revestimentos metlicos. imerso em banho fundido , ex.: chapas revestidas com zinco ou alumnio . revestimento eletroltico Ex.: estanho, nquel, cobre ou cromo. CVD deposio qumica de vapor sob vcuo, ex.: ouro ou cromo . Revestimento por laminao, ex.: com alumnio, nquel ou cobreRevestimentos no metlicos:. Esmaltagem. Pintura



52/92


53/92

laminao com ferramenta de encosto

Neste caso so empregados dois encostos (cossinetes ou tarrachas), um dosquais fixo enquanto o outro tem um movimento linear paralelo.

Figura 2.28: Laminao de roscas com encosto plano.

Laminador de roscasLaminador de roscas

Peas

Laminador mvel eencosto plano fixo



54/92

Laminao em gravao nica

Neste processo a pea posicionada entre dois cilindros com a gravao dosfiletes da rosca, os quais giram em mesma velocidade e direo de rotao.Um dos cilindros de laminao est fixo em um mancal, enquanto o outropode se mover radialmente contra o primeiro. A pea apia se em uma rgua

ou est posicionada sobre duas pontas.

Figura 2.29: Principio do processo de laminao de rosca em gravao nica.

Fora de avano

mvelFixo

Fora de avanoSax = avano axial

= ngulo entre os eixos (1-1) e (2-2)

= ngulo de elevao

laminador = ngulo de elevao laminador(esquerda)

laminado = ngulo de elevao laminador

(direita)

= 0 = 0

Sax = 0



55/92


56/92

Laminao sobre compresso (Rolagem)O processo de rolagem especialmente interessante para a fabricao de pinhesde ao. Neste caso, a pea e comprimida contra um rolo compressor. Caracterstico reduo da espessura da pea. Com este processo podem ser fabricadas peascilndricas ou esfricas.

Figura 2.31: Processo de laminao sobre compresso (rolagem)

Rolagem

Forma final Forma intermediria Forma inicial

Mandril

Rolo compressor

Calo

Laminao deengrenamentos

Eixo principal com endentamento produzido porlaminao de um perfil



57/92

Vantagem :- boa uniformidade e circularidade da pea- forte encruamento- pouco refugo de materiala desvantagem a grande gerao de calor pelo atrito elevado, sendo necessrioum sistema de lubrificao adequado.

Laminao a frio de engrenamentosCom este processo podem ser fabricados eixos endentados (engrenamentos).Vantagens:- alta preciso dimensional- bom acabamento superficial- boas propriedades mecnicas (distribuio das fibras e dureza)



58/92

2.6 Tendncias atuais

2.6.1 TixioconformaoNa tixioconformao procede se a conformao de uma pea na faixa de detemperatura entre slido e lquido. A temperatura escolhida em geral para umaproporo de ~ 60 % de fase slida e ~ 40 % de fase lquida.A conformao conseguida em uma nica etapa ou pela prensagem em um moldefechado ou entre duas metades separveis de um molde.Vantagem :- curto tempo de processo- geometrias de peas complexas- Near-Net-Shaping (fabricao prxima da forma final)- boas propriedades do materialDesvantagem:- at o momento apenas Al, ligas de alumnio e algumas ligas de cobre- janela de processo estreita- elevada solicitao trmica da ferramenta



59/92

2.6.2 Forjamento de metais no ferrosos leves (Al, Mg, Li, etc.)

A tendncia pela economia de energia comanda a tecnologia aeronutica e espacial,indstria automobilstica, bem como na engenharia mecnica e de processosqumicos. Para isto materiais com alta resistncia e baixa densidade soespecialmente indicados.Junto com as ligas de alumnio para conformao, aparecem ligas super leves com asligas de Mg-Li (Densidade 1,3 g/cm at 1,5 g/cm). O forjamento de ligas demagnsio encontra-se atualmente em desenvolvimento. Importante neste caso ocontrole da temperatura: em temperaturas muito baixas, a conformabilidade muitoreduzida, enquanto que para temperaturas muito altas, surgem trincas a quente, queem outras ligas de baixo ponto de fuso costumam desaparecer.



60/92

2.6.3 Forjamento de preciso

Forjamento com tolerncias mais estreitas, de tal modo que no seja necessrianenhuma operao posterior de acabamento.

Outros temas importantes no desenvolvimento da conformao volumtrica Fabricao de peas de preciso.

Fabricao por conformao de micro peas (tcnica de micro conformao)



61/92

Figura 2.32: Fabricao de micro peas.

Micro pea extrudada Micro pea produzida por corte fino



62/92

2.7 Questes para estudo dirigido

. Esquematize as tenses em um processo de recalque com e sem atrito.

. Como so definidos os grau de recalque e a razo de recalque ?. Por que na prtica industrial, o forjamento com rebarba preferido, no

obstante a remoo da rebarba ser bastante trabalhosa?. Indique os trs processos fundamentais do forjamento.. Quais os tipos de solicitao que se tm em uma ferramenta de forjamento ?

. Esquematize o diagrama Fora deformao em um processo de extrusodireta de um corpo macio e explique-o.

. Como pode se diferencias a extruso direta de corpo macio da trefilao dechapas.. Cite trs processos de trefilao em fieira para corpos ocos.. Quais as vantagens da laminao de roscas sobre a usinagem de roscas?

. Quais as etapas de fabricao so necessrias na laminao a frio de

produtos planos ?



63/92

3. Conformao de chapasmetlicas

3.1 Introduo3.2 Materiais para conformao de chapas3.3 Propriedades mecnicas das chapas

BIBLIOGRAFIAKalpakjian, S. & Schmid, S. R. Manufacturing Engineering and Technology Ed.Prentice Hall 4 ed. EUA, 2001Parte III Processos e equipamentos de conformao e moldagem pg. 316 a 512.Captulos 16.



64/92

3.1 Introduo

Conformao de chapas definida como a transio de uma dada forma de um semiacabado plano em uma outra forma. Os processos de conformao de chapas tmuma importncia especial na fabricao de carrocerias automotivas e componentes daindustria eletro-eletrnica.

Figura 3.1: Conformao de chapas

Requisitos :

. Tolerncia dimensional

. Qualidade superficial

. Resistncia a corroso

. pea rgida

. otimizao do uso do ferramental

Painis interno e externos daPorta traseira automotiva

Roletes de agulha e anelexternos fabricados por

Dobramento commatriz em V



65/92

3.2 Materiais para a conformao de chapas (Reviso dos materiais tpicos)

Aos

chapas e tiras laminadas a frio: boa conformabilidade a frio coloca o ao emposio de destaque, possibilitando a conformao de peas complexas de espessurareduzida. Para isto necessria uma boa estampabilidade (embutimento e

estiramento). Em parte, pode se obter um bom acabamento superficial atravs dazincagem eletroltico ou a fogo para obter resistncia a corroso. A estampabilidadedepender de propriedades mecnica. Esta avaliao necessita ensaios especficos deestampagem. Uso: carrocerias automotivas. exemplos: aos IF chapas de ao de alta resistncia:A resistncia mecnica destes aos obtida de elementos de liga que provocam oendurecimento por soluo slida, precipitao e o refino de gro. Ex.: Nibio e Titnio.O teor de carbono mantido baixo visando facilitar a conformabilidade e asoldabilidade.Propriedades especiais: alta resistncia e limite de escoamento.

Exemplos atuais: Aos bake-hardeningEmpregos: partes externas na industria aeronutica e elementos de segurana.Aos inoxidveis: So aos resistentes influncia do meio ambiente, mantendo umaboa qualidade superficial.Propriedades: aos ferrticos possuem muito boas propriedades de conformabilidademantendo valores de resistncia mecnica elevados. A conformabilidade dos aosinoxidveis austenticos fortemente dependente do encruamento prvio.Emprego: peas resistentes corroso em uma carroceria.



66/92

Alumnio:Ligas de AlMg no endurecveis: Estas ligas de alumnio sujeitas apenas aendurecimento natural ou no tratvel termicamente. Com o aumento do teor de Mgaumenta a resistncia a trao, limite de escoamento e a dureza. Devido apossibilidade de defeitos superficiais na conformao, este material no usado em

peas de segurana.Liga de AlMgSi endurecveis:Ligas de AlMgSi so endurecveis a quente quanto a frio, exibindo entretanto valoresrelativamente baixos de resistncia mecnica. No estado solubilizado, exibe umaconformabilidade muito boa (Estampagem profunda, embutilibilidade e estirabilidade)sem a formao de defeitos superficiais na pea conformada.Emprego: chapas externas em carrocerias automobilsticas.Cobre e Ligas de cobre:Cobre e as ligas de cobre desempenham um papel essencial na indstria eletro-eletrnica.

Emprego: componentes eletrnicos automobilsticos, conexes, leadframes.



67/92

importante nas chapas metlicas para uma boa conformabilidade uma boaductilidade, elevada resistncia a trao e baixo limite de escoamento.

Chapas de alumnio para a conformao mecnicaResistncia estticaMaterial

Rm / N.mm-2 Rp0,2 /

N.mm- 2

Custorelativo


Al99 F8 80 370 200 8,1 Principal liga deconformao



68/92

Chapas finas de ao laminado a frioResistncia estticaMaterial

Rm / N.mm-2 Rp0,2/N.mm

- 2Custorelativo


St 1405 280 400 240 1,2 Bom acabamento superficial Peas com Estampagem profundaextremaX8 Cr17 450...600 270 - Ao ferritico com boa estampabilidade, resistncia

atravs de soluo slida e precipitao decarboneto de cromo

Alta resistncia mecnica eresistncia a corroso

St 50-2 500... 600 300 1,45 Chapa fina de ao comum pouca conformabilidade

X5CrNi 18 9 500 700 185 - Endurecivel, liga de alta resistncia. Alta resistncia mecnica eresistncia a corroso

X40MnCr1 8 700 900 320 8,6 Paramagnetico, alta tenacidade , boaconformabilidade a quente, resistencia a corrosoruim

Custos relativos ao ao St37, preo por unidade de volume.



69/92

3.3 Propriedades mecnicas das chapas

Para a avaliao da curva de conformabilidade so realizados ensaios detrao com corpos de prova retirados da chapa. Para aos no ligados e debaixa liga, bem como chapas de metais no ferrosos podem ser usadas aproximao da equao de Ludwik. Como na conformao de chapas auniformidade da espessura da pea importante, o valor do coeficiente deanisotropia r, deve na medida do possvel ser o mais elevado possvel.

Figura 3.2: Propriedades das chapas, importantes para a conformabilidade

Especificidade do ensaio de trao de chapas

- avaliao da anisotropia- realizao do ensaio a temperatura ambiente- avaliao do ensaio at antes da estrico.

Equao de Ludwik

Kf = C . n

Kf : tenso de escoamento

: deformao verdadeira (grau de deformao)n : expoente de encruamentoC : fator de resistncia (especfico do material)

Anisotropia vertical

o

o

s

b

s

s

b

b

r

ln

ln

==

anisotropia vertical mdia

4

2 90450 rrrr++

=

anisotropia planar mdia

45900

2rrrr +=

Anisotro iaConseqnciasda Anisotro ia

orelhamento



70/92

3.4 DobramentoO processo de dobramento corresponde a um processo de flexo em estadoplstico.As peas podem ser divididas em:. fios e arames. barras (perfilados macios ou vasados, tubos). chapas (tiras, painis , chapas planas e curvas). peas maciasDiviso dos processos de dobramento:. dobramento com ferramentas de movimentao linear.

(dobramento livre, dobramento em trefila, dobramento em matriz). dobramento em matriz de movimento rotativo.

(dobradeira oscilante, laminador perfilhador)



71/92

Figura 3.3: Reviso dos processos de dobramento

dobramento com ferramentade movimentao linear

dobramento com ferramentade movimentao rotativo

dobramento livre dobramento em trefila

dobramento commatriz em V dobramento commatriz em U

dobramento por rotao

Laminao de perfis



72/92

3.4.1 Dobramento livrePor este processo podem ser produzidos ngulos de dobramento com aprofundidade do da movimentao do puno, pelo que uma ferramenta podefabricar diferentes ngulos de dobramento, o que o torna um processobastante flexvel. A desvantagem que o ngulo de dobramento bastanteimpreciso.

3.4.2 Dobramento em matrizConforme a forma da ferramenta distingue-se o dobramento em V e odobramento em U.

3.4.3 Dobramento em trefilaNeste caso uma tira puxada atravs de uma trefila. Este processo pode sercontnuo possibilitando a fabricao de perfis.

3.4.4 Dobramento com encosto rotativo

No dobramento por rotao, um extremo da pea dobrada fortemente fixadoenquanto o outro girado atravs de um brao articulado girante. A vantagemdeste processo que peas de pequeno comprimento podem tambm serdobrada.

3.4.5 laminao de perfisas chapas metlicas podem ser atravs da laminao em perfilhadorespassar por um processo de dobramento. O processo possibilita a fabricaode quase todas as formas de perfis desejadas. A velocidade de avano ficaentre 8 e 30 m/min e pode processar chapas de ao com espessuras entre0,5 e 12 mm. A largura inicial fica entre 10 e 600 mm.



73/92

3.4.6 Mquinas e ferramentas de dobramentopeas muito pequenas para serem dobradas e com geometrias complicadaspodem ser fabricadas com mquinas especiais de dobramento. Neste caso, apassagem uma bobina de chapa metlica alimentada e processada em umprocesso de conformao multiestao onde gerada a geometria desejada.As mquinas automticas de dobramento possuem diferentes estaes dedobramento com dispositivos de corte por cisalhamento, rosqueamento,juno (solda a laser) e facas combinadas.



74/92

3.4.7 Teoria elementar do dobramento e etapas do processo dedobramentoCondies da teoria elementar do dobramento:. Dobramento apenas atravs de um momento ( dobramento sem forastransversais) . pelo que se estabelece um raio de dobramento unitrio sobtoda a zona deformada. largura infinita da chapa. seo transversal plana permanece plana. a chapa constitui-se de diversas camadas finas.

. Diagrama tenso-deformao simtrico, isto : tenses iguais no campo detrao e no de deformao para um mesmo nvel de deformao.. fibra neutra (sem tenses) coincide com a linha de simetria. a espessura da chapa permanece constante. material homogneo e isotrpico.Com estas simplificaes podem ser calculados as tenses e os momentos

do processo de dobramento. Conforme a teoria elementar do dobramentoorigina-se uma chapa dobrada a chamada fibra neutra na linha de simetria. Alinha da fibra neutra durante o dobramento no deformada e tem tensonula ao longo da sua trajetria.



75/92

Figura 3.4: Teoria elementar do dobramento

Parmetros de um arco de dobramento Distribuio esquemtica dastenses e deformaes

1: campo plstico2 : campo elstico

ri: : raio de dobramento internoro: : raio de dobramento externorm: : raio de dobramento mdioso : espessura da chapa



76/92

Figura 3.5: Retorno elstico

Se o momento de flexo aplicado liberado ao final do dobramento, ocorre a

liberao da deformao elstica residual (efeito mola, retorno elstico).Fatores de influncia:. Geometria s0/rm. propriedades do materialO retorno elstico pode ser compensado atravs:. Dobramento a mais no dobramento livre, isto : deslocamento maior do puno. Prensagem com maior intensidade na dobramento em matriz.

Constante de Retorno Elstico

r

K =

r : ngulo de dobramento apso retorno elstico

: ngulo de dobramento antes

do retorno elstico



77/92


78/92

3.4.8 Dobramento de perfisEm alguns setores industriais, os perfilados so raramente utilizados em formaspredominantemente retas, por isto na maioria das vezes devem passar por umprocesso de dobramento aps a extruso.No dobramento de perfis ocorre problema semelhante ao dobramento de chapas, ex. oretorno elstico

Gerao cinemtica da forma perfilada , ex. : dobramento com 3 / 4 rolos.O contorno da pea produzido no apenas pela forma da ferramenta mas sim pelomovimento relativo entre os elementos do ferramental de dobramento e a pea. Aconformao do dobramento pode ser feita em uma ou mais etapas.

. gerao de forma por conformao (dobramento por repuxo, dobramento porestiramento e dobramento em matriz)Os elementos de forma da matriz contm o contorno efetivo da pea sob carga, no qualdeve estar considerado o efeito de retorno elstico da pea.Vantagem: alta reprodutibilidade e preciso e pouco tempo de processamentoDesvantagem: freqente retrabalho mltiplo na ferramenta durante a operao



79/92

3.5 Estampagem profundaEstampagem profunda definida com como conformao por trao e compresso deum recorte de chapa para chegar a um corpo oco (primeira estampagem) ou vrios(estampagem mltiplas posteriores) com dimetros internos menores.

3.5.1 Descrio do processoA ferramenta compreende um puno de estampagem, um anel da matriz em algunscasos um prensa chapas. A pea introduzida na matriz atravs do movimento dopuno, surgindo um corpo oco ou copo.A fora de estampagem no fundo deste corpo oco e sobre suas laterais do flange,representam a zona de deformao. Nesta regio predominam foras de trao nadireo axial. A funo do prensa chapas constitui evitar a formao de rugas no flangeda pea. As rugas podem surgir devido ao fato do dimetro do recorte (blank) reduzircontinuamente e da surgirem tenses de compresso tangenciais. Alm disto podemsurgir trincas na regio do fundo do copo da estampagem profunda. O atrito entre a peae a matriz faz com que seja necessrio o emprego de lubrificantes.



80/92

3.5.2 Parmetros

razo de estampagem profunda : = d0 / d1limite de estampagem profunda max: quando ultrapassado surgem trincas no fundo da pea .limite de estampagem profunda:A mxima razo de estampagem max depende de:

. espessura da chapa s0. material

. geometria da ferramentapara a primeira estampagem a razo de estampagem fica em torno de 1,7 a 2,2. Se ageometria desejada requer uma proporo maior que max a sero necessrias etapasmltiplas de trabalho.Razo total de estampagem profunda : total = 1 . 2 . ... . n; total < 6,5Para razes de estampagem ainda maiores a pea deve passar por recozimentosintermedirios, aps o que passa a se considerar o processo com o limite deestampagem inicial.

importante alm disto que alm da razo d0/s, determinar a necessidade ou no deum prensa chapas. Numa primeira estimativa grosseira normal se empregar um prensachapas para uma razo entre d0/s > 25 ... 30.



81/92


82/92


83/92


84/92

Figura 3.10: Estampagem profunda

a - Estgio inicial

b - Estgio intermedirioc - Estgio quase final da estampagem

Caso sem prensa chapas

Zona de conformao



85/92

3.5.3 Avaliao do recorte (blank)

Uma avaliao precisa do recorte do blank daschapas muito importante, no sentido deminimizar a razo de estampagem mas tambm

para evitar as trincas no fundo da peaestampada

Exemplo:

Clculo do dimetro de recorte (blank) para pea com geometria fornecida.

Geometria desejada blank (recorte) procurado



86/92

3.5.4 estampagem por estiramento

A estampagem / embutimento um processo de conformao por trao, no qualocorre a formao de uma regio de aprofundamento em uma pea plana.O processo mais importante deste grupo o estiramento

Estiramento

Podem ser identificadas duas variantes :No estiramento simples a chapa fixada em um apoio girante. Um puno tencionadosobre a chapa. O puno opera contra a chapa. O uso de ferramental adicionalpossibilita a fabricao de formas mais complexas.No estiramento tangencial a pea solicitada at o seu limite de escoamento e sento colocada tangencialmente sobre a ferramenta de estiramentoO estiramento ocorre j no inicio do processo, de modo a atingir uma deformaouniforme no material como um todo.

As vantagens do estiramento so a simplicidade e o custo baixo bem como o reduzidoefeito de retorno elstico devido s altas tenses de trao.



87/92

Figura 3.11: Estiramento

pea

Forma inicial da pea Forma final da pea

puno

grampo

Estiramento simples Estiramento tangencial

pea

ferramenta

grampo



88/92

3.6 Conformao hidrosttica

O processo de conformao hidrosttica se aplica na fabricao de componentes daindustria mecnica. Tem uma cadeia de processo mais curta que seus processosconcorrentes, possibilitando um menor nmero de ferramentas

Deste modo podem ser produzidos por exemplo:

. elementos de ramificaes tubulares

. eixos de transmisso automotivos

. tanques de combustvel

. peas do motor e cmbio

Figura 3.12: Conformao hidrosttica por pressurizao interna de peas tubulares.

Integrao de peas

Reduo de peso Alta preciso Elevada rigidez



89/92

3.7 Tendncias atuais3.7.1 Tailored Blanks, recortes de chapas soldados sob medida

Caracterstico deste caso que o tailored blank (blank soldado) possui sempre pelomenos dois tipos diferentes de chapas sendo combinadas e soldadas em nicorecorte. P.Ex.: diferentes espessuras, diferentes revestimentos, acabamentossuperficiais ou tipos de aos.

- Os blanks soldados (tailored Blanks) vem tendo uma aplicao crescente naindustria automobilstica, tendo sua aplicao as seguintes vantagens:. aumento da segurana veicular atravs de insertos de material com tipo,espessura e resistncia mais adequados.. reduo do peso atravs de peas otimizadas.. reduo do nmero de peas e com isto reduo dos custos de fabricao.. Otimizao das tolerncias das peas.



90/92

Figura 3.13: Tailored Blanks

Instalaes para a soldagem a laser tnel longitudinal de automvel

- Unio de chapas diferentes mediante solda a laser- otimizao local das propriedades das chapas conformadas- otmizao do aproveitamento das chapas



91/92


92/92

3.8 Perguntas para estudo dirigido

. O que voc entende por anisotropia?. Porque deseja-se uma valor elevado de r e de n para a estampagem de umachapa?

. Cite pelo menos trs simplificaes que podem ser encontradas na teoriaelementar de dobramento.

. O que entende por orelhamento? Qual a sua origem ?. Por que importante diferenciar as ligas de alumnio em endurecveis e noendurecveis para sua conformao plstica?. O que se entende por Tailored Blank ?

Documents

ap conformacao