Post on 07-Nov-2015
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Processos de fabricao mecnica
Conformao de chapas: estampagem
Prof. Dr.-Ing. Carlos E. H. Ventura
ventura@ufscar.br
2Estampagem
Produo de peas na forma de copos, caixas, formas complexas curvadas e cncavas
A chapa posicionada sobre a cavidade de uma matriz e empurrada em direo abertura com um puno
A chapa fixada em sua posio pela ao de um prensa-chapas
3Estampagem
Prensa-chapas
Puno
Matriz
4Estampagem
Dobramento
Compresso e espessamento do flange
Endireita-mento
A chapa curvada sobre os raios e o permetro do esboo move-se em direo ao centro
5Estampagem
Dobramento
Compresso e espessamento do flange
Endireita-mento
O metal que foi curvado sobre o raio da matriz endireitado, a fim de ser puxado atravs da folga e formar a parede cilndrica do copo.
6Estampagem
Dobramento
Compresso e espessamento do flange
Endireita-mento
Para que o material no flange se mova, necessrio vencer o atrito entre a chapa e as superfcies do prensa-chapas e da matriz
No incio, predomina o atrito esttico e, uma vez iniciado o escoamento, o processo passa a ser controlado por atrito dinmico
7Estampagem
Dobramento
Compresso e espessamento do flange
Endireita-mento
medida que o metal na borda do flange puxado em direo ao centro, seu permetro se torna menor compresso na direo circunferencial
Devido conservao do volume, a espessura do esboo aumenta com a reduo do permetro enrugamento
8Estampagem
Dobramento
Compresso e espessamento do flange
Endireita-mento
Se a fora no prensa-chapas for muito baixa, ocorrer o enrugamento; se for muito alta, impedir que o metal escoe de forma adequada, resultando em estiramento e possvel rasgamento da chapa
9Estampagem
Enrugamento
E
s
p
e
s
s
u
r
a
d
a
c
h
a
p
a
P
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d
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d
a
d
e
d
o
c
o
p
o
Rasgamento
Enrugamento e rasgamento
Produto adequado
Fora no prensa-chapas
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Estampagem
Dobramento
Compresso e espessamento do flange
Endireita-mento
O movimento progressivo do puno resulta em escoamento contnuo do metal. Assim, ocorre o afinamento da parede do copo
Em uma operao realizada com xito, at 25% de afinamento pode ocorrer na parede
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Anlise da estampagem
Razo limite de estampagem
Quanto maior essa razo, sem que ocorram defeitos no estampo, mais severa a operao
O valor limite para uma dada operao depende dos raios do puno e da matriz, condies de atrito, profundidade do estampo e caractersticas do metal (recomendado < 2)
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Anlise da estampagem
Reduo
Razo espessura-dimetro
(recomendado < 50%)
(recomendado > 1%)
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Anlise da estampagem
Nos casos em que os limites da razo de estampagem,reduo e razo espessura-dimetro so excedidos noprojeto de uma pea estampada, o esboo deve serconformado em dois ou mais estgios, s vezes comrecozimento entre os estgios
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Anlise da estampagem
Fora de estampagem
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Anlise da estampagem
Estimativa da fora mxima de estampagem
Estimativa da fora de aperto no prensa-chapas
0,7
De = dimetro do esbooDp = dimetro do punot = espessura do esboor = limite de resistncia trao0,7 = fator de correo para levar em conta os efeitos do atrito
0,015 2,2 2
(0 = tenso de escoamento do material; Rm = raio de arredondamento da matriz)
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Anlise da estampagem
Estados de tenso
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Anlise da estampagem
Estados de tenso
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Anlise da estampagem
Estados de tenso
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Anlise da estampagem
Para a obteno das dimenses finais do estampo de forma cilndrica, necessrio o dimetro correto do esboo
Considerando que o volume do produto final o mesmo que o volume do esboo, ento o dimetro do esboo pode ser calculado a partir da regra de conservao do volume
Assume-se que ocorre um afinamento desprezvel da espessura na parede
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Anlise da estampagem
Variao da espessura das paredes do copo
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Defeitos de estampagem
Enrugamento no flange
Rugas que se formam radialmente no flange no estampado da pea devido a tenses compressivas
Enrugamento na parede
Rugas que aparecem quando um flange enrugado estampado em um copo
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Defeitos de estampagem
Rasgamento
Trinca aberta na parede vertical, prximo ao fundo do copo, devido a elevadas tenses trativas que causam afinamento e fratura nessa regio
Orelhamento
Formao de irregularidades na borda superior, provocadas por anisotropia plstica da chapa
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Defeitos de estampagem
Riscos nas superfcies
Riscos ou arranhes podero ocorrer se o puno e a matriz no forem lisos ou se a lubrificao for insuficiente
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Operaes realizadas com ferramental rgido
Estampagem com estiramento de parede
1. O flange comprimido pela ao do movimento radial do esboo em direo abertura da matriz
2. A regio prxima borda fica mais espessa
3. Se a espessura do esboo for maior que a folga entre puno e matriz, ela ser comprimida
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Operaes realizadas com ferramental rgido
Estampagem com estiramento de parede s vezes conduzido em uma etapa posterior estampagem
Matriz
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Operaes realizadas com ferramental rgido
Corte e estampagem para fabricao de ressaltos
Operao combinada de corte e dobramento, realizada em um nico estgio
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Operaes realizadas com ferramental elstico
Processo Guerin
Usa uma almofada espessa de borracha para conformar a chapa sobre um bloco de forma positiva
O processo limitado a formas relativamente rasas, pois as presses no so suficientes para evitar o enrugamento em peas profundas
Custo baixo
Produo em pequena escala
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Operaes realizadas com ferramental elstico
Processo Guerin
Almofada de borracha
Bloco de moldar
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Operaes realizadas com ferramental elstico
Hidroconformao
Emprega um diafragma de borracha pressionado com fluido hidrulico no lugar de uma almofada
O puno se movimento e conforma a pea
A presso uniforme fora o esboo a ter contato completo com o puno, evitando o enrugamento, aumentando o atrito e reduzindo as tenses de trao que causam rasgamento estampos mais profundos
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Operaes realizadas com ferramental elstico
HidroconformaoVlvula de entrada
Cavidade
Diafragma de borracha
Prensa-chapas
Puno
Fluido hidrulico
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Ferramental
Fixao no pisto da prensa
Suporte do puno
Puno
Ejetor
Tira de metal
Matriz
Suporte da matriz
Base da prensa
Esboo
Batente
Pinos-guia
Bucha
Componentes de trabalho
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Ferramental
Fixao no pisto da prensa
Suporte do puno
Puno
Ejetor
Tira de metal
Matriz
Suporte da matriz
Base da prensa
Esboo
Batente
Pinos-guia
Bucha
Asseguram o alinhamento entre puno e matriz
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Ferramental
Fixao no pisto da prensa
Suporte do puno
Puno
Ejetor
Tira de metal
Matriz
Suporte da matriz
Base da prensa
Esboo
Batente
Pinos-guia
Bucha
Evita que a chapa fique presa ao puno quando este for removido
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Ferramental
Fixao no pisto da prensa
Suporte do puno
Puno
Ejetor
Tira de metal
Matriz
Suporte da matriz
Base da prensa
Esboo
Batente
Pinos-guia
Bucha
Detm a chapa medida que ela avana entre os ciclos da prensa
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Ferramental
Matriz composta Executa duas operaes em uma nica posio, como p. ex.,
recorte e puncionamento (arruela)
Matriz combinada Realiza duas operaes em duas posies distintas na matriz,
como p. ex., recorte do lado esquerdo e direito de uma pea
Matriz para conformao progressiva Realiza duas ou mais operaes em duas ou mais posies a cada
percurso da prensa (a chapa avana para a prxima operao)
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Ferramental
Suporte do puno
Punes
Ejetor
Tira de metal
Matriz
Suporte da matriz
SemientalhePuncionamento quadrado
Puncionamento redondo
SeparaoPea acabada
Tira de metal
Layout de chapa
Matriz para conformao progressiva
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Prensas
Motor
Estrutura
Volante
mbolo
Porta-matriz
Fundao
Fora mecnica ou hidrulica
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Prensas
Estrutura em C
Fornece bom acesso matriz
Acesso pelas laterais para alimentao de tiras ou bobinas
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Prensas
Estrutura em montantes retos
Lados cheios
Maior resistncia e rigidez estrutural
Capacidade de carga elevada
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Sistemas de fora e acionamento
Prensa hidrulica Acionamento do martelo por pisto e cilindro Golpes longos Capacidade completa de carga por todo o curso Aplicada em estampagem profunda
Prensa mecnica Converso do movimento de rotao de um motor em movimento
linear do martelo (biela-manivela) Foras elevadas no fim do golpe Aplicada em operaes de recorte e puncionamento