PROCFAB.05.1 Estampagem Extra

ESTAMPAGEM

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Estampagem: Introdução

• Quando alguma coisa é produzida, você nunca tem apenasuma operação envolvida nessa fabricação.

• Geralmente, o que se tem são produtos intermediários, comona laminação, em que as chapas laminadas, após bobinadas,são usadas na fabricação de peças para a indústriaautomobilística, naval, eletrónica e mecânica em geral.

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Estampagem: Introdução

• Para que as chapas adquiram o formato desejado, énecessário que elas passem por um processo de conformaçãomecânica que visa dar-lhes forma final.

• Esse processo é chamado de ESTAMPAGEM.

• Estampagem é um processo de conformação mecânica,geralmente realizado a frio, que engloba um conjunto deoperações, onde a chapa plana adquire uma nova formageométrica, plana ou oca.

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Estampagem: materiais mais utilizados

• As chapas metálicas de uso mais comum na estampagemsão:

• As feitas com as ligas de aço de baixo carbono;

• Os aços inoxidáveis;

• As ligas alumínio-manganês;

• Alumínio-magnésio;

• E o latão70-30, que tem um dos melhores índices deestampabilidade entre os materiais metálicos.

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Estampagem

• Além do material, outro fator que se deve considerar nesseprocesso é a qualidade da chapa.

• Os itens que ajudam na avaliação da qualidade são:

A composição química, as propriedades mecânicas, asespecificações dimensionais, acabamento e aparência dasuperfície.

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Estampagem Qualidade da chapa

• Composição química

Deve ser controlada no processo de fabricação do metal.

• A segregação de elementos químicos, por exemplo, quepode estar presente no lingote que deu origem à chapa,causa o comportamento irregular do material durante aestampagem.

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Estampagem Qualidade da chapa

• Propriedades mecânicas

A dureza e resistência à tração, são importantíssimas naestampagem.

Determinadas por meio de ensaios mecânicos, juntamentecom dados sobre a composição química, geralmente sãofornecidos nas especificações dos materiais, presentes noscatálogos dos fabricantes das chapas e padronizados atravésde normas.

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Estampagem Qualidade da chapa

• Especificações das dimensões

Ajudam no melhor aproveitamento possível do material,quando é necessário cortá-lo para a fabricação da peça.

• O ideal é obter a menor quantidade possível de sobras eretalhos que não podem ser aproveitados.

• O aproveitamento ideal envolve também o estudo dadistribuição das peças na chapa.

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EstampagemAproveitamento da chapa

• Aproveitamento máximo da chapa (lay out de tira)

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EstampagemAproveitamento da chapa

• Aproveitamento máximo da chapa (lay out de tira)

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EstampagemQualidade da chapa

• Defeitos de superfície prejudicam não só a qualidade dapeça estampada, como também influenciam no acabamentoquando o produto deve receber pintura ou algum tipo derevestimento como a cromação, por exemplo.

• Por isso, esse é um fator que também deve ser controlado.

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Operações de estampagem

• Realizadas por meio de prensas que podem ser mecânicas ouhidráulicas, dotadas ou não de dispositivos de alimentaçãoautomática das chapas, tiras cortadas, ou bobinas.

• A seleção de uma prensa depende do formato, tamanho equantidade de peças a serem produzidas e,conseqüentemente, do tipo de ferramentas que será usado.

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Operações de estampagem

• Normalmente, as prensas mecânicas são usadas nasoperações de corte, dobramento e estampagem rasa.

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Operações de estampagem

• As prensas hidráulicas são mais usadas na estampagemprofunda.

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Estampagem: operações básicas

• Corte;

• Dobramento;

• Estampagem profunda (ou "repuxo").

• Isso só é possível devido a plasticidade.

• Nem todo material pode passar pelas operações deestampagem.

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Corte de chapas

• O corte é a operação de cisalhamento de um material na qualuma ferramenta ou punção de corte é forçada contra umamatriz por intermédio da pressão exercida por uma prensa.

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Corte de chapas

• Em princípio, a espessura da chapa a ser cortada deve serigual ou menor que o diâmetro do punção.

• As peças obtidas por corte, podem, eventualmente, sersubmetidas a uma operação posterior de estampagemprofunda.

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Corte de chapas

• O corte permite a produção de peças nos mais variadosformatos. Estes são determinados pelos formatos do punção eda matriz.

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Corte de chapas

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Matriz para corte

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Matriz para corte

• O punção deve apresentar secção conforme o contornodesejado da peça a ser extraída da chapa; do mesmo modo, acavidade da matriz.

• É muito importante o estabelecimento da folga entre opunção e a matriz.

• Essa folga depende da espessura da chapa e do tipo dematerial, que pode ser duro ou mole.

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Matriz para corte

• O gráfico abaixo permite a determinação da folga entre opunção e a matriz, em função do tipo de material e daespessura da chapa.

Curvas:Superior –aço duro;Média –aço macio e latão;Inferior –alumínio e metais leves.

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Matriz para corte

• Folgas muito grandes provocam rebarbas que podem ferir osoperadores.

• As folgas pequenas provocam fissuras, ou seja, rachaduras,que causarão problemas nas operações posteriores.

• Quanto menores forem as espessuras das chapas e odiâmetro do punção, menor será a folga e vice-versa.

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Matriz para corte

• Um corte, por mais perfeito que seja, sempre apresenta umasuperfície de aparência "rasgada". Por isso, é necessário fazera rebarbação, que melhora o acabamento das paredes docorte.

• Pode-se cortar papel, borracha e outros materiais nãometálicos com um punção de ângulo vivo. Nesse caso, omaterial fica apoiado sobre uma base sólida de madeira ououtro material mole.

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Matriz para corte

Rebarbação Corte com punção de ângulo vivo

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Ferramentas especiais: Estampos

• Constituição básica:

• Punção (macho);

• Matriz

• Classificação das ferramentas de acordo com o tipo deoperação a ser executada:

• Ferramentas para corte;

• Ferramentas para dobramento;

• Ferramentas para estampagem profunda.

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Ferramentas especiais: Estampos

• Na prensa, o punção geralmente é preso na parte superior queexecuta os movimentos verticais de subida e descida.

• A matriz é presa na parte inferior constituída por uma mesafixa.

• Estas ferramentas devem ser resistentes ao desgaste, aochoque e à deformação, ter usinabilidade e grande dureza.

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Ferramentas especiais: Estampos

• Os estampos são fabricados com aços ligados, chamados deaços para ferramentas e matrizes.

• O fio de corte da ferramenta é muito importante e seudesgaste, com o uso, provoca rebarbas e contornos poucodefinidos das peças cortadas.

• A capacidade de corte de uma ferramenta pode serrecuperada por meio de retificação para obter a afiação.

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Dobramento

• No dobramento, a chapa sofre uma deformação por flexãoem prensas que fornecem a energia e os movimentosnecessários para realizar a operação.

• A forma é conferida mediante o emprego de punção e matrizespecíficas até atingir a forma desejada.

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Dobramento

• Para comprimentos de dobra considerados pequenos,utilizam-se estampos que possuem a forma a ser dobrada.

• Para fabricação de perfis dobrados ou alguns tipos de peçascom comprimentos de dobras considerados grandes, utilizam-se prensas dobradeiras / viradeiras com matrizes e machos(punções) universais.

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Dobramento

Prensa dobradeira / viradeira Dobramento de perfis

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Dobramento

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Dobramento

• Os cantos vivos ou raios pequenos podem provocar a rupturadurante o dobramento.

• Materiais mais dúcteis como o alumínio, o cobre, o latão e oaço com baixo teor de carbono, necessitam de raios menoresdo que materiais mais duros como os aços de médio e altosteores de carbono, aços ligados, etc.

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Dobramento

• O dobramento pode ser conseguido em uma ou maisoperações, com uma ou mais peças por vez, de formaprogressiva ou em operações individuais.

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Dobramento

Dobramentos em prensas dobradeiras em várias operações

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Dobramento

• Até atingir o formato final, o produto pode ser dobrado como auxílio de apenas um estampo em uma única ou em maisfases ou, então, com mais de um estampo.

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Dobramento

• E para obter os variados formatos que o dobramentoproporciona, realizam-se as seguintes operações:

Dobramento simplese duplo

Dobramento em anel (aberto ou fechado)

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Dobramento

NervuramentoCorrugamento

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Dobramento

• Numa dobra simples em matriz, parte da chapa fica presapelo prensa-chapa e a outra parte permanece livre, todo oconjunto funcionando como uma viga em balanço.

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Encurvamento

• A operação de encurvamento segue, em linhas gerais, osmesmos princípios e conceitos explicados na operação dedobramento.

Curvatura total de uma chapa realizada com uma única matriz

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Estampagem Profunda

• O repuxo ou embutimento é uma operação de estampagemonde uma chapa, inicialmente plana, é transformada em umcorpo oco sem que haja aparecimento de rugas e trincas.

• Ela é realizada a frio e, dependendo da característica doproduto, em uma ou mais fases de conformação.

• Por esse processo, produzem-se panelas, partes das latariasde carros como guarda-lamas, capôs, portas, e peças comocartuchos e refletores parabólicos.

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Estampagem Profunda

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Operação de repuxo

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Estampagem Profunda

• Desenho esquemático de uma matriz simples paraestampagem profunda.

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Blank e peça após a estampagem

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Estampagem Profunda

• As tensões que atuam no processo, são diferentes em cadaregião da peça, gerando variações na sua espessura.

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Estampagem Profunda

• Basicamente, existem quatro regiões com deformaçõesdistintas:

1 - Parte plana do fundo da peça cuja espessura final épraticamente a mesma do blank, quase não apresentandodeformação;

2 - O raio do fundo da peça onde ocorre significativa deformaçãona espessura;

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Estampagem Profunda

3 - O raio da matriz onde se verifica um aumento de espessurapelas diferenças entre as tensões de tração, compressão e acomponente tangencial;

4 - As paredes laterais onde ocorre um decréscimo gradual daespessura até o fundo da peça.

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Embutimento

• Formas maiscomuns depunções emprocessos deembutimento.

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Folga matriz-punção

• A Figura a seguir apresenta, como referência, os intervalosrecomendados para o raio da matriz Rm, o raio do punção r ea folga matriz-punção δ em função da espessura e do blank.

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Folga matriz-punção

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Estampagem com chapa retangular

• O erro demonstrado abaixo ocorre porque somente emchapas de perímetro arredondado é possível obter um copocom arestas perfeitas (onde indica a aresta B, na figura).

(A) Chapa retangular sem pré-cálculo de geometria, (B) Chapa retangular com pré-cálculo de geometria .

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Exemplo de aplicação de estampagemprofunda

• 1) Lubrificador:

Neste exemplo, 6 operações de estampagem com 2recozimentos entre as operações 2 e 3, depois 4 e 5.

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Exemplo de aplicação de estampagemprofunda

• 2) Dedal de costura:

A partir do corte da chapa, 7 operações são realizadas. Aquinta operação é mais conhecida por cunhagem.

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Exemplo de aplicação de estampagemprofunda

• 3) Cartucho:

Para fabricação deste componente, 11 operações contendoembutimentos, estiramentos e reduções são necessárias. Asoperações de 1 a 5 são de embutimento-estiramentos. As de6 a 9 procuram formar a base do cartucho. Da décimaoperação em diante, a redução da frente do cartucho érealizada. Uma observação interessante é que a bala que iráser montada no cartucho também necessita de 8 operaçõesde estampagem para ser conformada.

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Exemplo de aplicação de estampagemprofunda

• Cartucho

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Reestampagem

• A Reestampagem usa-se quando a profundidade doembutimento é maior que o diâmetro da peça, e sãonecessárias várias operações sucessivas para obtê-Ia.

• A redução teórica máxima que se obtém numa únicaoperação de estampagem é cerca de 50% e mesmo nascondições mais favoráveis não ultrapassa 60%.

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Operações de reestampagem

Reestampagemdireta ou deação simples

Reestampagemdiretacom matriz cônicaoude ação dupla

ReestampagemInversa.

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Reestampagem inversa

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ESTAMPAGEM

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FIM

Muito obrigado pela atenção prestada.

Espero ter sido útil para a revisão da matéria…