Aula - Estampagem

8/18/2019 Aula - Estampagem

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EstampagemEstampagemEngenharia MecânicaEngenharia Mecânica

Conformação de Metais e Modelagem de PolímerosConformação de Metais e Modelagem de Polímeros


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EstampagemEstampagem

Introdução

A fabricação de peças produzidas a partir de uma chapa fina,em uma ou mais etapas, é denominada de estampagem ouconformação de chapas.

eças e per s var a os po em ser a r ca as por erentesprocessos mas originam-se, comumente, de um elementoprimário blan!" com geometria espec#fica desenho", parafacilitar e garantir a completa e$ecução.

% blan! ideal é a&uele &ue não gera refugos ap's aconformação e pode ter &ual&uer forma.

(anguinetti, )*1*"

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2


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Estampagem

%s processos de conformação plástica de chapas podem ser

inicialmente classificados em dois grandes grupos+

• stampagem profunda ou embutimento ou estiramento"

•

onformação em geral



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EstampagemEstampagemEstampagem

stampagem profunda ou embutimento ou estiramento"

% grupo de estampagem profunda é constitu#do pelos seguintesprocessos+

• onformação por estampagem

• eestampagem e reestampagem reversa de copos

• onformação com estampagem e reestampagem de cai$as

•

onformação rasa com estampagem e reestampagem depaineis

• onformação profunda com estampagem de painéis



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stampagem profunda ou embutimento ou estiramento"



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onformação geral

%s processos do grupo de conformação em geral, são processosutilizam ferramentas acionadas por prensas, podem ser

realizados em prensas viradeiras, rolos conformadores ououtros tipos mais espec#ficos de má&uinas e ferramentas deconformação. %s tipos principais de processos pertencentes aesse grupo são+ dobramento, flangeamento, rebordamento,

enrolamento parcial ou total, nervuramento, esta&ueamento,pregueamento, abaulamento, corrugamento, gravação,conformação de tubos e outros processos mais espec#ficos.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros


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onformação geral

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros !


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EstampagemEstampagemM"#uinas de estampagem

As má&uinas de estampagem para trabalhos com chapas são dediversos tipos, e algumas operaç/es podem ser feitas em mais deum tipo de má&uina. A classificação geral dessas má&uinas é aseguinte+

0á&uinas de movimento retil#neo alternativo+A esse grupo pertencem as prensas e$cntricas, prensas de fricção,prensas hidráulicas, prensas a ar comprimido, guilhotinas eviradeiras retas2

0á&uinas de movimento girat'rio continuo+

3aminadoras, perfiladoras, curvadoras e outros tipos adaptados asoperaç/es de conformação em geral.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros $


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M"#uinas de estampagem

%s tipos de ma&uinas mais importantes são as prensas

mec4nicas e hidráulicas. stas podem, ou não, ter dispositivos

de alimentação automática das tiras cortadas das chapas ou

bobinas.

A seleção do tipo de má&uina depende da forma, da dimensão e

da &uantidade de peças a ser produzida e está também

associada ao tipo de ferramenta concebida.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros %


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As prensas mecânicas de efeito simples sãoa&uelas &ue funcionam com um 5nicocarro acionado por um ei$o e$cntrico,utilizando a energia mec4nica acumulada

em um volante.As prensas de duplo efeito possuem dois

carros, em duas mesas superiores, umacorrendo dentro da outra, para permitir a

combinação das operaç/es de formasucessiva. As prensas mec4nicas sãoutilizadas para as operaç/es de corte,dobramento e estampagem rasa.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &'


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As prensas hidr"ulicas, mais usadas paraestampagem profunda, podem ser desimples, duplo ou triplo efeito. Ap'iam-se nos princ#pios da oleodin4mica e sãoacionadas por sistemas hidráulicos

válvulas reguladoras arran6adas de formaa ser poss#vel o controle dodeslocamento, da pressão e davelocidade de operação.

m conse&7ncia, essas prensas apresentamuma melhor condição de controle das

variáveis mec4nicas do processo do &ueas prensas mec4nicas e$cntricas, apesarde operarem a velocidades menores.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &&


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(erramentas de estampagem

As ferramentas de estampagem são de trs tipos+

(erramentas

de

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &2

(erramentas

de

Estampagem

Corte

(erramentas

de

)o*ramento

(erramentas

de

Estampagem Profunda


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EstampagemEstampagem(erramentas de corte

As ferramentas de corte por estampagem, ou comumente denominadas

8estampas de corte8, são constitu#das basicamente de uma matriz e umpunção+

A má&uina de conformação mais usada e a prensa e$cntrica.


omponentes da ferramenta

1 9 Punção

) 9 0atriz

: 9 ;uia do punção e retentor da chapa cortada< 9 ;uia da chapa matriz


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EstampagemEstampagem(erramentas de corte

Consideraç,es gerais-As formas de secç/es transversais do punção e da matriz determinam a forma da peça a ser cortada. % fio de

corte é constitu#do pelos per#metros e$ternos do punção e pelo per#metro interno do orif#cio da matriz. Para

completar o estampo, e$istem ainda guias para o punção e para a chapa.

=m par4metro importante de pro6eto de ferramenta e a folga entre punção e matriz, determinada em função daespessura e do material da chapa. % esforço de corte para vencer a resistncia do material da peça, associadoao esforço do atrito, faz com &ue o estampo perca o fio de corte depois de haver produzido um granden5mero de peças. A partir dai, as peças cortadas começam a apresentar um contorno pouco definido e com

. , ,ad&uiram outra vez os cantos-vivos.

=ma ferramenta pode produzir de vinte mil a trinta mil peças sem necessidade de retificação no caso de umpunção cil#ndrico de pe&uenas dimens/es". omo normalmente é poss#vel realizar ate &uarenta retificaç/esem um estampo. % numero médio de peças produzidas por essa ferramenta é de um milhão.

A distribuição das peças obtidas por corte" na chapa deve ser feita de modo a haver um maior aproveitamento domaterial2 e a &uantidade de peças produzidas numa 5nica operação de corte batida da prensa" define uma

maior ou menor comple$idade da ferramenta.

$emplo+



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EstampagemEstampagem(erramentas de do*ramento% dobramento é realizado em ferramentas denominadas estampos de dobramento. A

figura abai$o apresenta um desses estampos, &ue se comp/e de uma parte superiormacho" e uma inferior fmea".

As má&uinas de conformação podem, nesse caso, ser prensa e$cntrica ou prensa

viradeira.


omponentes da ferramenta

1 9 Punção

) 9 0atriz

: 9 (u6eitador

> 9 sboço da forma de um

pedaço de tira blan!"


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EstampagemEstampagem(erramentas de do*ramentoConsideraç,es-

?urante a operação de dobramento, deve-se evitar &ue a chapa sofra um alongamento

e$cessivo, o &ue provocaria uma variação em sua espessura. Para &ue isso não ocorra, énecessário um controle rigoroso das ferramentas e uma regulagem e$ata do curso daprensa.

Para o dobramento deve-se levar em conta o raio de curvatura utilizado para a peça e aelasticidade do material. ?eve-se, ainda, evitar os cantos-vivos, sendo, portantonecessário fi$ar os raios e$ternos de curvatura, a fim de &ue não ocorra ruptura durante o

dobramento. % raio de curvatura deve ser entre uma e duas vezes a espessura da chapapara materiais moles, e entre trs e &uatro vezes para materiais duros.

Ap's a deformação, &ue provoca o dobramento, a peça tende a voltar a sua forma primitiva,em proporção tanto maior &uanto mais duro for o material da chapa, devido arecuperação elástica. Portanto, ao se construir os estampos de dobramento, deve-se fi$ar

um angulo de dobramento mais acentuado, de modo &ue, uma vez cessada a pressão deconformação, possa se obter uma peça com o 4ngulo dese6ado.

Para se conformar uma peça é muitas vezes necessário efetuar o dobramento por etapas, emdiversos estampos.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &


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A figura ao lado representa uma

ferramenta de embutimento de umcopo.

% disco@esboço@blan! &ue se dese6aembutir e colocado sob o su6eitador

-

(erramentas de estampagem profunda

chapa pela parte e$terna. % punçãoesta fi$ado no porta punção e ocon6unto é fi$ado a parte m'vel daprensa. A matriz é fi$ada na base,&ue, por sua vez, é fi$ada na mesa daprensa.

A ma&uina de conformação é uma prensae$cntrica para peças poucoprofundas ou uma prensa hidráulicapara embutimento mais profundo.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &!


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EstampagemEstampagem(erramentas de estampagem profunda

Consideraç,esA fabricação de uma peça pode e$igir diversas etapas de embutimento, o &ue torna

necessária a utilização de uma serie de ferramentas com di4metros, da matriz e dopunção, decrescentes. % n5mero de etapas depende do material da chapanormalmente no estado recozido" e das relaç/es entre o disco inicial e osdi4metros das pecas estampadas.

a fabricação da ferramenta, é importante a obtenção de superf#cies lisas e o controledas toler4ncias dimensionais do con6unto punção-peça-matriz. sses dois fatores,associados a uma lubrificação abundante, podem reduzir sensivelmente osesforços de conformação e o desgaste da ferramenta.

o pro6eto da ferramenta são considerados os esforços de conformação e os esforçosde su6eição+ se o su6eitador aplicar uma pressão e$cessiva, pode ocorrer a rupturada peça na conformação e, se a pressão for muito pe&uena, podem surgir rugasnas laterais da peça.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &$


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Materiais das ferramentas

(ão selecionados em função dosseguintes fatores+

.amanho e

.ipo de

(erramenta

(erramentas de estampagem

>amanho e tipo de ferramenta+

orte, dobramento, embutimento

>emperatura de trabalho

a estampagem geralmente o

processo e conduzido a frio

atureza do material da peça.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros &%

(erramenta(erramenta

dede

EstampagemEstampagem.emperatura

de

.ra*alho

/ature0a

do material

da peça+


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EstampagemEstampagem(erramentas de estampagem

Materiais das ferramentas

%s dois componentes mais importantes da ferramenta são o punção e amatriz e, dependendo do tipo do processo, as solicitaç/es mec4nicas

, .

%s materiais de uso mais comum para o con6unto punção-matriz são aços-ligada categoria 8aços para ferramentas8. Para os demais componentesestruturais são normalmente utilizados aços de bai$o e médio carbono epara os elementos mais solicitados molas, pinos, etc." aços-liga de usocomum na construção mec4nica.

Para elevar a resistncia do desgaste, particularmente das ferramentas decorte, empregam-se alguns tipos de metal duro carboneto de tungstnioaglomerado com cobalto", na forma de pastilhas inseridas em suportes deaço.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2'


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EstampagemEstampagemControle dos processos de estampagem

% processo de estampagem de chapas metálicas é

controlado por diversos fatores &ue são+

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2&

B Mecânica

Cator de natureza

B Metal1rgica

Cator de natureza


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ntre os fatores de natureza mec4nica pode-se mencionar+

B Mecânica

Cator de natureza

•

A forma e as dimens/es da peça• A má&uina de conformação o tipo de prensa empregado"

• A forma e dimens/es das ferramentas punção e matrizes"

• As condiç/es de lubrificação.

sses fatores tem influncia direta na definição dos estados de tensão edeformação e$istentes em cada instante do processo nas diversas regi/esda peça em formação. % estado de tensão altera as condiç/es deescoamento e, portanto, de comportamento plástico do material da peça.



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%s fatores da natureza metal5rgica, relacionados ao material da peça, são+

B Metal1rgica

Cator de natureza

•

A sua composição &u#mica• A sua estrutura

Catores estes &ue dependem, por sua vez, dos processos de fabricação e delaminação associados aos tratamentos térmicos de recozimento, &ue afetamas propriedades mec4nicas do material da chapa &ue são de import4ncia

fundamental em seu comportamento na estampagem.?e natureza metal5rgica é ainda a influencia dos tratamentos térmicos de

recozimento intermediários &uando o processo é dividido em diversas etapasde estampagem.



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EstampagemEstampagem)efeitos na estampagem profunda

%s principais defeitos encontrados em peças embutidas

-

na chapa tipo 1", de defeitos no pro6eto econstrução da ferramenta tipo )" e de defeitos na

conservação das ferramentas tipo :".



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%s principais defeitos em peças embutidas, as causas eas recomendaç/es para sua prevenção são asse uintes+

1" Pregas gretas transversais no corpo"+

Dnclus/es na chapa @ na laminação, trabalhar commaterial mais puro.

>ipo 1 9 defeito na chapa"



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)" Curos alongados ou gretas+

Poros finos na chapa ou corpos estranhos duros por

e$emplo, grãos de areia" &ue penetram durante aestampagem no interior dela @ cuidar da limpeza dos

locais e armazenagem da chapa




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:" ?iferenças de espessuras na chapa+

Aba de largura irregular, formam-se gretas entre as

regi/es da aba de diferentes espessuras ou cilindrosdesgastados @ e$igir produto laminado com

toler4ncias dimensionais estreitas


Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2!


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E" uptura no fundo+

% fundo rompido é unido ao resto da peça por uma

lado. A relação de embutimento é grande demaispara a chapa empregada @ introduzir mais uma etapa

de embutimento ou escolher uma chapa de maior

capacidade de embutimento.

>ipo ) 9 defeito no pro6eto e construção da ferramenta"

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 2%


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F" >rincas no fundo depois de se ter conseguido &uasetodo o corpo+%corres pouco em peças redondas e mais fre&7entes em peçasretangulares. Gariação de espessura na chapa ou folga de embutimentoentre o punção e a matriz muito estreita em peças retangulares,estreitamento da folga em embutimento devido a formação de uma pastade '$idos" @ revisar a espessura da chapa, eventualmente alargar o orif#ciode embutimento e em peças de formato retangular, limpar sempre as

arestas de ferramenta.


Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 3'


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H" Cormato abaulada+

Colga de embutimento demasiadamente larga @

algumas vezes o problema é eliminado com oaumento da pressão de su6eição. ?eve-se trocar a

matriz ou o punção.


Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 3&


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I" strias de embutimento+

?esgaste da ferramenta e chapa o$idada @

tratamento superficial para endurecimento dasarestas da matriz, melhorar o processo de

decapagem, melhorar as condiç/es da lubrificação,

empregar eventualmente pel#culas de embutir.

>ipo : 9 defeito na conservação da ferramenta"



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J" elevos unilaterais nas rupturas do fundo por

dentro"+

Posição e$cntrica do pinhão com relação K matriz deembutimento @ soltar a su6eição da ferramenta e

centrar a matriz corretamente com relação ao

punção.




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1*" Cormação de pregas na aba+

Pressão de su6eição insuficiente aumentar a

pressão do su6eitador.




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11" Pregas e trincas na aba+

Colga de embutimento muito larga ou

arredondamento muito grande das arestas de

embutimento @ trocar a matriz do embutimento.




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11" Ampolas no fundo e as vezes também abaulamento

+

0á aeração @ melhorar a sa#da do ar com fre&7ncia

é melhorada se a distribuição do lubrificante forma

mais uniforme.




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EstampagemEstampagemPropriedades dos produtos estampados

omo o processo de estampagem e realizado a frio, na região de formaçãoplástica da peça ocorre uma elevação da resistncia mec4nicaencruamento". essa região, a peça apresentará então uma resistnciamec4nica maior do &ue a da chapa inicial comumente no estadorecozido". omo, para efeito de cálculo da resistncia da peça, toma-senorma men e como ase a res s nc a o ma er a a c apa, o pro e o a

peça é realizado a favor da segurança. onvém destacar &ue e muitocomum na concepção de pecas grandes painéis, coberturas, etc." autilização de perfis, conformados de chapas, ou nervuras ou rebai$os napr'pria peça para aumentar a rigidez.

% controle das propriedades mec4nicas das peças estampadas não e umprocedimento rotineiro, sendo o controle de defeitos o procedimentohabitual de verificação da &ualidade.

Conformação de Metais e Moldagem de Polímeros 3!

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