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PUC GoiásENGENHARIA DE CONTROLE E
AUTOMAÇÃODisc.: Processos de Fabricação
Prof. Jorge Marques
Aula 9Processos de Conformação Mecânica
Estampagem
Referências:CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. IITelecurso 2000. Processos de Fabricação.
BENAZZI JR. Tecnologia de Estampagem – Fatec-SO
Estampagem - Introdução
Assuntos a estudar
• Processos de Estampagem: corte, dobra, repuxo.• Ferramentas de corte: punção/matriz,
posicionadores, dispsitivos de avanço e paradas. Ferramentas de múltiplo estágio.
• Layout de chapa, layout de tiras.
Introdução
• Estampagem corresponde a um conjunto de operações que provoca transformações em uma chapa sem arranque de cavaco.
• A operação é realizada por meio de ferramentas (estampos) acionados por prensas mecânicas, hidráulicas ou pneumáticas.
• A estampagem é normalmente realizada a frio
Prensas
São as máquinas utilizadas para executar a estampagem. Existem vários tipos e tamanhos de prensas.
Estampo
Ferramenta que executa a estampagem.
Bases para estampos
Componentes do Estampo
Distribuição das forças na estampagem
Para evitar problemas diversos, como rebarbas excessivas, desgastes severos da ferramenta, vibrações e desbalanceamentos, é preciso distribuir as forças segundo um baricentro.
𝑥𝐺=𝑃1𝑥1+𝑃2𝑥2+𝑃3 𝑥3
𝑃1+𝑃2+𝑃3
𝑦 𝐺=𝑃1 𝑦1+𝑃2 𝑦2+𝑃3 𝑦3
𝑃1+𝑃2+𝑃3
= força de estampagem
Operações de Corte
Operações de Corte• Corte• Entalhe• Puncionamento• Recorte• Transpasse
Operações de Corte
Operações de Corte
Operações de Corte
Operações de Corte
Operações de Corte
Operações de Deformação
• Dobramento• Repuxo• Extrusão• Cunhagem• Forjamento a frio
Operações de Deformação
Operações de Deformação
Operações de Deformação
Operações de Deformação
Cunhagem: Obtenção de figuras em alto ou baixo relevo, por meio do amassamento do material
Operações de Deformação
Forjamento a frio: obtenção de formatos de forma drasticamente diferente do inicial. Exemplo: cabeça de parafuso, etapas iniciais de fabricação de esferas e porcas, etc.
Características do Processo de Estampagem
• Elevada capacidade de produção.• Baixo custo em escalas médias e altas.• Intercambiabilidade facilitada.• Ausência de cavaco.• Precisão e leveza nas peças obtidas.
Matéria Prima da Estampagem
• Chapas de metal maleável, dúctil (principalmente para repuxo), com bom acabamento superficial:– Aço– Cobre – Alumínio– Níquel e suas ligas– Zinco– Metais preciosos
Dimensões comerciais das chapas
• Chapas:– 700 x 2000 mm– 850 x 2000 mm– 1000 x 2000 mm, etc.
• Bobinas de 800 a 1200 mm de largura, ou outras larguras, com massa de aproximadamente 14 toneladas.
Fonte: Benazzi Jr.
Operações de Corte
Operações de Corte
• Como observa-se na figura anterior, o material sofre inicialmente deformação plástica, depois cisalhamento e, posteriormente, destacamento. Sendo bem definida cada região com cantos arredondados, faixa brilhante e faixa áspera respectivamente.
• O alcance de cada região é função da dureza.
Força de corte
= Força de corte = Tensão de ruptura por cisalhamento = a área de corte
Força de Corte na Tesoura Guilhotina faca inclinada
Força de CorteTesoura Guilhotina
= espessura da chapa
Puncionamento
• Operação realizada com o estampo (punção-matriz)
Força de corte no puncionamento
= perímetro de corte
Layout de corte
Layout de corte
• O arranjo das peças a estampar, respeitando os espaçamentos, definem uma tira de estampagem.
• A largura da tira é limitada pela capacidade da máquina ou pelas características da ferramenta de estampagem.
• As tiras são cortadas a partir de chapas ou bobinas.• Obter o máximo aproveitamento do material é o
objetivo do layout de corte.• Softwares comerciais podem auxiliar nesta tarefa.
Layout de Chapas
• O estudo do layout visa obter o máximo aproveitamento (rendimento) da chapa.
• O layout depende de:• Limites das prensas (carga e dimensões);• Volume de produção;• Sentido da laminação (em alguns casos);• Características dos materiais (espaçamentos).
• = rendimento da chapa.
Exemplos de layout
• Estampos simples, com um punção
• Estampos com dois punções
Exemplos de layout
• Estampos com 3 carreiras de punções
– Mais carreiras de punções = mais rendimento Mas também exigem estampos mais caros e complexos. Analisar o volume/escala.
Exercício
– Dimensões da chapa: 2000 x 1000 mm.– Largura máxima da tira: 320 mm (limitação máq.).– Espaçamento requerido entre peças e nas bordas
da tira s = 2 mm.
Dados o desenho da peça e demais informações abaixo, faça um layout de estampagem e calcule o rendimento da chapa.
Estampos Progressivos
Estampos Progressivos• Utilizados para peças complexas e/ou extração de
peças a partir de resíduos de outras maiores.
Estampos Progressivos
• Outro exemplo
Grandes Produções
• Estampos com alimentadores automáticos e tiras na forma de bobinas.
Estampagem
DOBRAMENTO
Operações de Dobra
• Enquanto no corte as forças são de cisalhamento, na dobra, utiliza-se de dos conceitos de flexão para dimensionamento dos esforços necessários.
• Igualmente importantes no projeto de ferramentas e seleção de máquinas para operações de dobra são:– Raio mínimo dos materiais,– Retorno elástico.
• Os dimensionamentos dos esforços e os detalhamentos e características de projeto de ferramentas e máquinas não serão tratados nesta disciplina.
Desenvolvimento de blanks
• No dobramento, há alongamento da chapa numa face e contração na outra. Numa região próxima do centro da espessura da chapa permanece com o comprimento inicial; é a camada linha neutra.
• O pedaço de chapa que, depois de dobrada, se transforma na peça final é chamada de blank.
Desenvolvimento de blanks• Um comprimento desenvolvido L é calculado
conforme o esquema abaixo
Exercício: Calcule o comprimento desenvolvido L da peça abaixo
Estampagem
REPUXOEstampagem Profunda
Operação de Repuxoou estampagem profunda
• Na operação de repuxo obtêm-se peças ocas, partindo-se de placas ou chapas planas.
Operação de Repuxoou estampagem profunda
• Durante a operação de repuxo o material (chapa) sofre esforços de compressão (nas bordas da matriz) e esforços de estiramento.
Determinação do Blank para repuxo
• Quase sempre a espessura final da peça repuxada permanece a mesma da chapa. Neste caso;Área superficial da peça = área superficial do blank
• Quando há mudança de volume (menos comum) é preciso fazer,
Volume de metal da peça = volume de metal do blank
• Trabalharemos apenas com os casos de área constatnte.
Exemplo: Calcule o blank da peça
Resolução• A peça é cilíndrica, logo o blank será também
cilíndrico, um disco
Exemplo (cont.)
Área do blank = Área da peça (um superfície)
Exemplo (cont.)
Exercícios
• Determinar o blank necessário para produzir a peça ilustrada, de 50 mm de diâmetro. Considerar sobremetal de 10 mm para operação de rebarbação (recorte)
Estágios de Repuxo
• Peças de grandes profundidades de repuxo devem ser repuxadas em várias operações. O número de operações depende da profundidade de repuxo e das características do material da chapa.
• Coeficiente de repuxo: é a menor relação possível entre o diâmetro do punção e o diâmetro do blank
Valores típicos de coeficiente de repuxo
Esxemplo
• Calcular o número de operações necessárias para obtenção da peça repuxada abaixo.
Exemplo (resolução)
Estampagem
EQUIPAMENTOS
Prensa Excêntrica.Acionamento mecânico por rotação de eixos excêntricos.Golpes rápidos por impacto (tipo martelamento)Limitadas às características da ferramenta e sistemas de alimentação.
Prensa hidráulica
Acionada por pistão hidráulico.
Golpes em velocidade constante e controlada.
Dobradeiras
• Permitem executar diversas formas (perfis com um conjunto simples de matrizes e punções. Quando aliadas a CNC, as operações são simplificadas e precisas.
Dobradeiras
Perfiladeiras
Calandras
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