Escola Tcnica So Luiz

Projetos de Ferramentas

Estampagem dos Aos

Estampagem um conjunto de operaes de conformao a frio (corte, furao, dobramento e repuxo), realizadas na regio plstica de deformao dos materiais, pela imposio de uma deformao permanente de uma chapa, com o objetivo de produzir peas com determinada forma. As ferramentas que permitem a obteno da forma desejada so denominadas estampos e as mquinas que fornecem a energia e os movimentos necessrios para a conformao so denominadas prensas. De uma maneira geral, os aos inoxidveis podem ser estampados de forma semelhante aos aos carbono. Pequenas adaptaes no processo so necessrias em funo de peculiaridades nas suas propriedades mecnicas, conforme mencionado anteriormente.

Comportamento Mecnico dos Aos.Os processos de conformao dos diversos metais so realizados a partir de suas respectivas caractersticas mecnicas. Particularidades relativas ao comportamento estrutural de cada liga metlica definem os esforos mnimos necessrios para o dimensionamento dos equipamentos e ferramentas a serem utilizados. Com o ao inox no diferente: Os processos de sua conformao mecnica so semelhantes aos dos aos carbono, cuja tecnologia de domnio geral. As diferenas de comportamento mecnico existentes entre as duas ligas, ao carbono e ao inox, definem diferentes parmetros de utilizao de equipamentos em cada caso. O comportamento estrutural dos aos inoxidveis, a exemplo dos aos carbono, definido pela curva tenso deformao. Um corpo de prova do material com dimenses padronizadas submetido a um esforo de trao crescente at a sua ruptura.

O ensaio revela dois domnios bem definidos: O domnio elstico (0-A) onde as deformaes no so permanentes. Cada tenso corresponde a uma deformao prpria de cada ao. Cessado o esforo, o corpo de prova retorna s dimenses iniciais; O domnio plstico (B-C) onde para cada tenso corresponde uma deformao permanente. Uma vez cessado o esforo, em qualquer momento deste domnio, o corpo de prova no retorna s dimenses iniciais; Na transio entre os dois domnios (A-B), existe um ponto para o qual o corpo de prova sofre deformao sem nenhum acrscimo de tenso. Diz-se que o material escoa neste ponto. Nos aos inoxidveis, esta transio no to visvel e define-se o limite de escoamento (LE) como o ponto na curva determinado pela interseco de uma paralela reta que define o domnio elstico (0-A) a 0,2% de deformao permanente.

O ponto C determina o fim do regime plstico e definido como limite de resistncia (LR). A curva tenso-deformao tpica para cada ao. O LE dos aos carbono (1008) so ligeiramente mais elevados do que os aos inox (tipos 430 e 304) para a condio de aos recozidos. Porm, o LR dos aos inoxidveis so superiores aos dos aos carbono. A reside uma diferena bsica que vai influir em todos os processos de conformao onde ocorrem deformaes permanentes: o ramo plstico B-C para os aos inoxidveis muito maior do que para os aos carbono. Isto significa que eles suportam deformaes maiores sem ocorrer falha do componente. Dentre os aos inoxidveis, os aos austenticos (por exemplo o 304) apresentam este ramo plstico maior do que os aos ferrticos (por exemplo o 430) sendo especificados para conformaes profundas.

Nas operaes de conformao onde ocorrem corte e, no caso de dimensionamento de parafusos, rebites e pinos de fixao, que so submetidos a esforos cortantes, a tenso para a qual ocorre a ruptura chamada de tenso de cisalhamento. Esta tenso cerca de 65 a 70% do LR para os aos inox e de 55 a 60% do LR para os aos carbono. Uma das diferenas marcantes de comportamento s solicitaes entre os vrios tipos de ao o encruamento - aumento das caractersticas (dureza, limites de escoamento, de resistncia e de cisalhamento) pelo efeito de trabalho mecnico. A figura a seguir mostra a evoluo do LE e do LR com a variao de deformaes a frio impostas a aos inoxidveis tipos 301 (austentico) , 409, 430 (ferrticos) e ao carbono 1008.

Comparao dos encruamentos de aos: austentico (301), ferrticos (430 e 409) e baixo carbono (1008)

Essas diferenas de comportamento ao trabalho mecnico a frio, que os esforos necessrios para a conformao dos aos inoxidveis so consideravelmente maiores que os exigidos para os aos carbono. Alm dos aos inox apresentarem o LR superior aos dos aos carbono em condies equivalentes, tanto o LE quanto seu LR crescem a uma taxa maior que o crescimento destes parmetros dos aos baixo carbono. Dentre os aos inoxidveis, os aos austenticos aceitam maiores deformaes que os aos ferrticos e assim diz-se que eles so mais dcteis. Este efeito conferido pelo nquel contido nos aos austenticos e ausente nos aos ferrticos.

Corte e Furao

Corte e furao por estampagem, so processos semelhantes que fazem a separao de material por cisalhamento utilizando um macho, uma matriz e uma prensa para a produo em srie de peas. A tenso de cisalhamento uma das caractersticas mais importantes na avaliao da capacidade do material de ser cortado ou furado. Para os aos inoxidveis, a tenso de cisalhamento cerca de duas vezes maior que a observada nos aos carbono. Por este motivo, a fora exigida para o corte ou furao de aos inoxidveis de 50 a 100% maior que aquela necessria para executar o mesmo servio em ao carbono. A prtica de aquecer a chapa a ser perfurada ou cortada a uma temperatura de cerca de180C, reduz a fora de corte necessria e, por conseguinte garante uma sobrevida tanto s ferramentas quanto s prensas utilizadas. Em contrapartida, esta prtica exige investimentos em operaes complementares de aquecimento e posterior polimento para a eliminao dos xidos produzidos pelo aquecimento. Sua adoo exige um estudo econmico para atestar sua viabilidade. Os principais parmetros a serem considerados nas operaes de corte e furaes por estampagem so: Aproveitamento mximo da chapa (lay out de tira) Folgas entre puno (macho) e matriz Foras envolvidas na operao de corte Dimensionamento da matriz Escolha de molas para prensa-chapas

Aproveitamento da chapa (Lay-out de Tira).O estudo econmico, tambm chamado de layout de tira, o estudo que proporciona o aproveitamento mximo da chapa ou, em outras palavras, a obteno da maior quantidade de peas em uma mesma chapa. Este estudo visa encontrar a melhor

distribuio das peas na chapa bem como calcular as distncias timas entre as vrias peas. As distncias mnimas necessrias para um corte eficiente e correto so apresentadas na tabela da Figura abaixo.

Tabela

Estudo do Aproveitamento.Consideremos a pea mostrada na Figura abaixo a ser produzida a partir de uma tira de comprimento L e largura B

Soluo 1 P = Passo da ferramenta = X + 1 x C F = B = Fita = Y + 2 x b

Soluo 2 P = Passo da ferramenta = X + Z + 2C F = B = Fita = Y + 2 x b

O nmero de peas n para cada situao ser:

L = a + (n - 1) x P

(L = comprimento da tira)

O rendimento , para cada situao medido por:

L = 1000 mm A soluo 2 apresenta um rendimento de 71% enquanto que a soluo 1 apresenta um rendimento de apenas 49%. A seguir mostramos alguns exemplos para vrios tipos de geometria de peas.

Folga entre o Puno e a Matriz.As folgas so definidas em funo da espessura das chapas a serem perfuradas. Recomenda-se, para furos, que as folgas totais no superem a 10% da espessura (5% por face) para impedir que um excesso de material resultante da perfurao escoe para dentro da matriz, acompanhando o movimento do puno. Para espessuras inferiores a 1,00 mm, a folga deve estar situada entre 0,03 e 0,04 mm do raio. A seo dos furos funo das folgas adotadas entre puno e matriz. O grfico a seguir, mostra o perfil do corte com as trs zonas bem distintas: regio deformada, regio cisalhada e regio fraturada.

Perfil de uma chapa cortada O dimensionamento de puno e matriz deve levar em conta as tolerncias da pea a ser obtida.

Exemplo aplicao: Vamos dimensionar o ferramental para a produo de uma arruela de ao inox com dimetro externo de 30 mm e dimetro interno de 10 mm, com uma espessura de 1,00 mm.

Considerando-se F (folga) de 5% da espessura por face, tem-se:

x F = 1,00 x 0,05 = 0,05 mmPara a determinao do dimetro do macho (puno), deve-se tomar a medida mxima do furo. Para as dimenses externas, parte recortada da pea, a medida da matriz deve estar na faixa mnima da tolerncia. Esta precauo se deve ao fato de haver desgaste tanto do macho como da matriz, medida que se estampam as arruelas. Desta forma, as dimenses de macho (puno) e matriz devem ser:

Foras envolvidas na Operao de Corte:A fora de corte depende diretamente do tipo de material, da espessura da chapa e do permetro de corte. A espessura da chapa e o permetro de corte so grandezas facilmente conhecidas. A influncia do material na fora de corte vem por meio de um valor tabelado chamado Presso Especfica de Corte (Kc), que uma funo da tenso de ruptura (SR). O valor de Kc foi determinado experimentalmente em

Presso Especifica Kc

Fora de corte (Fc).Desta forma, o clculo da fora de corte Fc pode ser feito a partir da frmula abaixo, que funo da espessura da chapa, do permetro de corte e da presso especfica de corte:

Onde: e = espessura da chapa em mm; p = permetro de corte em mm

kc = presso especfica de corte ( kgf / mm Tambm de forma experimental, foram determinadas as expresses para o clculo das:

Fora do Prensa - Chapa (Fpc).Fora de prensa-chapa (Fpc), definida como sendo a fora necessria para manter a chapa presa sobre a matriz durante a operao.

Fora de extrao (Fex).Fora de extrao (Fex ), como sendo a fora necessria para retirar a chapa cortada ou furada do macho no retorno da prensa, cujos valores so obtidos por:

para (d/e) > 8 para 2 (d/e) 8

Usualmente = A prtica de se construir as arestas de corte inclinadas, tanto para o puno como para a matriz, diminui a fora de corte necessria por possibilitar um corte progressivo. Conforme mostra a figura abaixo, podem-se dispor arestas inclinadas tanto na matriz quanto no puno. Quando a parte cortada a pea final, a inclinao deve ser feita na matriz (9-a). Entretanto, quando a parte cortada retalho, a inclinao deve ser feita no puno (9-b).

Compara as foras envolvidas quando se utilizam ou no arestas inclinadas.

Matrizes acima de 200 mm so necessariamente construdas em partes (postios), em funo tanto de distores provenientes de tratamento trmico quanto da diminuio da altura necessria para suportar o esforo de corte. Isto porque o dimensionamento da altura do postio feito em funo da fora de corte incidente sobre ele. Ou seja, cada postio dever suportar os esforos correspondentes ao permetro de corte que ele possui.

A figura a seguir mostra alguns modelos de postios:

Escolha da Mola.As molas utilizadas em estampos devem ser escolhidas entre as molas comerciais de forma criteriosa. Existem vrios tipos e tamanhos de molas para estampos que so comercializadas de forma a atender a maioria das aplicaes. As molas possuem caractersticas especficas que so:

Constante elstica; Curso til da mola.

A constante elstica mostra a fora que esta mola vai exercer em seus apoios quando sofrer uma unidade de comprimento de compresso. Esta caracterstica pode ser representada em grficos. No grfico, pode-se determinar a fora que a mola exerce quando se encontra comprimida de um certo valor. O curso total da mola o valor que a mola pode ser comprimida at que suas espiras se encostem, curso que nunca deve ser atingido. Toda a nomenclatura para as partes da mola e dimenses especficas se encontra na figura abaixo.

A escolha de uma mola pode ser obtida seguindo-se o exemplo abaixo:

Exemplo de Aplicao. Deseja-se estampar um furo de 4mm de dimetro em uma chapa de ao inox de 0,5 mm de espessura com kc = 50 kgf / mm. Soluo: 1. Clculo das foras de corte e de extrao: Fc = .d.e.kc x 4 x 0,5 x 50 = 314 kgf Fex = 5% Fc 314 x 0,050 = 15,7 kgf 2. Calculo das foras de cortes e de extrao: O bom senso indica escolher uma mola com carga til de pelo menos 3 vezes a fora de extrao. Seja a mola com as seguintes caractersticas: D = 30 mm da = 6 mm f = 0,5 mm por espira F = 50 kgf (carga til da mola para a flecha f indicada) Adota-se uma pr-tenso f1 para garantir a extrao da pea, cujo valor definido por: f1 / Fex = f / F f1 = (f . Fex) / F f1 = (0,50 x 15,7) / 50 = 0,157 mm

Para garantia de que as espiras no se toquem, impe-se um curso til por espira de: fu = f - (f1 + f2) sendo f2 = 0,1 mm. Nesta situao, fu = 0,5 - (0,157 + 0,1) = 0,245 mm A distribuio dos cursos mencionados pode ser vista no quadro abaixo, que apresenta o grfico de carga (fora) x curso (compresso ou flecha).

Grfico de distribuio dos cursos por espira

3. Clculo do nmero de espiras: Supondo-se um curso de extrao no estampo de 1 mm, 0,5 mm de espessura da pea e 0,5 mm de penetrao do puno na matriz, calcula-se o nmero de espiras da mola para atender este curso determinado, como se segue: n = Curso de extrao = 1,000 Fu 0,245 N = 4 espiras Com o valor do passo da mola p = da + f (figura acima) = 6 + 0,5 = 6,5, calcula-se comprimento livre da mola, atravs da frmula a seguir: L = (n 1) p + 1,5 da L = (4 1) x 6,4 + 1,5 x 6 L = 28,5mm

4. Determinao do alojamento da mola no estampo O curso de pr-tenso para as 4 espiras da mola definido por: Fpre = F1 x 4 = 0,157 x 4 Fpre = 0,628 mm e o comprimento pr-tensionado da mola ser: Lpre = L - Fpre = 28,5 - 0,628 Lpre = 27,87 mm O valor de Lpre deve ser a altura do alojamento da mola no estampo. As molas podem ser montadas de duas formas nos estampos: montagem simples (fig 16-a) e montagem em paralelo (fig 16-b), que permite a utilizao de um nmero maior de molas menores montadas lado a lado.

Alm das molas tradicionais, helicoidais de arames de seo circular ou retangular, existem molas de poliuretano e mola tipo prato que podem ser utilizadas em estampos. Para estes tipos de mola, o clculo semelhante ao apresentado anteriormente, sendo as particularidades de cada uma delas fornecidas pelos fabricantes.

DobramentoNo dobramento, a chapa sofre uma deformao por flexo em prensas que fornecem a energia e os movimentos necessrios para realizar a operao. A forma conferida mediante o emprego de puno e matriz especficas at atingir a forma desejada. Para comprimentos de dobra considerados pequenos, utilizam-se estampos que possuem a forma a ser dobrada. Para fabricao de perfis dobrados ou alguns tipos de peas com comprimentos de dobras considerados grandes, utilizam-se prensas dobradeiras / viradeiras, com matrizes e machos (punes) universais. O dobramento pode ser conseguido em uma ou mais operaes, com uma ou mais peas por vez, de forma progressiva ou em operaes individuais.

Na operao de dobramento devem-se levar em conta quatro fatores importantes: A capacidade elstica do material; O raio interno mnimo da pea a ser dobrada; Linha neutra ou Linha base; O comprimento desenvolvido da pea; As foras que atuam na operao de dobramento.

Capacidade Elstica do Material.O dobramento uma operao onde ocorre uma deformao por flexo. Quando um metal dobrado, a sua superfcie externa fica tracionada e a interna comprimida. Estas tenses aumentam a partir de uma linha interna neutra, chegando a valores mximos nas camadas externa e interna. Em outras palavras, em um dobramento a tenso varia de um mximo negativo na camada interna para zero na linha neutra e da sobe a um mximo positivo na camada externa.

Retorno elstico

Desta forma, uma parte da tenses atuantes na seo dobrada estar abaixo do limite de escoamento (LE) e a outra parte supera a este limite, conferindo pea uma deformao plstica permanente. Uma vez cessado o esforo de dobramento, a parte da seo que ficou submetida a tenses inferiores ao LE por ter permanecido no domnio elstico, tende a retornar posio inicial anterior ao dobramento. Como resultado, o corpo dobrado apresenta um pequeno retorno elstico ou efeito mola (spring back) que deve ser compensado durante a operao de dobramento.

Como indicao, a tabela da figura acima mostra o retorno elstico de alguns tipos de aos inoxidveis austenticos ( usado tambm para aos carbonos) em relao ao raio interno de dobra e espessura da chapa.

Em alguns casos, utilizada a prtica de se efetuar uma calibragem em estampo especfico, j compensado o retorno elstico, para dar as dimenses finais da pea. Este procedimento viabilizado em produo seriada onde o custo do estampo calibrador pode ser diludo no preo do unitrio da pea.

Raio Interno Mnimo.Quanto menor o raio de dobramento, maiores so as tenses desenvolvidas na regio tracionada. Um excessivo tracionamento provocado por um pequeno raio de dobramento pode vir a romper as fibras externas da chapa dobrada. Define-se o raio interno mnimo de dobra, como o menor valor admissvel para o raio para se evitar

grande variao na espessura da chapa na regio dobrada. Este valor funo do alongamento que o material sofre ao ser tracionado e da espessura da chapa que est sendo dobrada. Para a determinao do raio mnimo, podemos utilizar a relao: onde R min = Raio mnimo Al% = Alongamento % da chapa e = Espessura da chap

Por exemplo, o raio de dobramento mnimo para uma chapa de 1,5 mm de ao inox 304 com alongamento garantido de 60% de: R min = (50 x 1,5) / 60 - 1,5 / 2 = 0,94 mm

Comprimento Desenvolvido.Permetro. A extenso da circunferncia, ou seja, seu permetro, pode ser calculada atravs da equao: Permetro = Diam . 3,14 Onde D o dimetro da circunferncia, ou seja, D = 2 x Raio. Tambm temos que 3,14 a constante pi. De modo geral usaremos: Permetro = Diam . 3,14 . / 360 Linha Neutra ou Linha Mdia (LLN). Para obter uma chapa dobrada segundo um determinado perfil, necessrio cortar a chapa com tamanho certo. Para isto necessrio conhecer as dimenses da pea desenvolvida. Na conformao da dobra, todas as fibras do material padecem solicitaes de compresso ou trao, sofrendo conseqentemente alongamento ou encurtamento.ou

Permetro = 2 . Raio . 3,14 .

/ 360

As nicas fibras que permanecem inalteradas so as que esto localizadas no plano neutro, ou, tratando-se de elementos lineares, na linha neutra. As fibras ali localizadas no sofrem deformaes, portanto o desenvolvimento desta linha nos fornecer o comprimento exato da chapa ou da tira a ser cortada. A Figura abaixo apresenta de forma esquemtica a posio da linha neutra em uma pea dobrada.

A linha neutra no se encontra sempre na metade da espessura da chapa. Atravs de ensaios prticos, chegou-se a concluso que:

A localizao da linha neutra LLN ser na metade (1/2) da espessura da chapa quando for at 1 mm; Para espessura acima de 1 mm a localizao da linha neutra LLN ser 1/3 da espessura 1/5 da curvatura interna quando a dobra obtida com ferramentas providas de sujeitadores ou prensa-chapa.

Exemplo. Calcular o comprimento desenvolvido da chapa utilizada para fabricar o perfil U.

Material: ao chapa 1020 Alongamento = 37,5% Espessura e = 3 mm Largura b = 20 mm Comprimentos C = 40 m; Altura D = 20 mm

Raio mnimo (Rm): Rm = (50 x 3 / 37,5) - (3 / 2) = 2,5 mm Localizao da Linha Neutra ( LLN): LLN = 3 x 1 / 3 = 1 mm Comprimento desenvolvido: b-a = 20 mm c-b = Raio neutro = Raio interno + LLN = 2,5 + 1 = Rn 3,5 mm b-c = 7 x 3,14 x 90 / 360 = 5,49 mm

d-c = 40 mm e-d = c-b = 5,49 mm f-e = 20 mm Comprimento f-a = 20 + 5,49 + 40 + 5,49 + 20 = 90,98 mm A largura da chapa onde o perfil vai ser dobrado b = 20 mm Neste caso, especifica-se uma chapa de 3,0 x 20 x 90,98 mm de ao chapa 1020 para fabricar o perfil da figura mostrada acima.

Foras que atuam na Operao de Dobra.As principais foras que atuam na operao de dobramento so:

Fora de Dobramento (Fd); Fora de prensa-chapa (Fpc) e, Fora lateral (Flat)

Numa dobra simples em matriz, parte da chapa fica presa pelo prensa chapa e a outra parte permanece livre, todo o conjunto funcionando como uma viga em balano conforme figura a seguir. Dobra em L:

LLN = 1/5 . e Fd = 1_ . 2 . r . esp . larg 6 Flat = _Fd_ 2 Fpc = 5,4 . e . p Dobra em U: A = 4,5 . e Fd = 2 . ( 1_ . 2 . r . esp . larg) 6 Flat = _Fd_ 2 Fpc = 1,20 . Fd

______________ h1 = 1,5 . Fd . altura larg . f Dobra em V:

______________ H = 0,75 . Fd . comp larg . f

V ferr. = 20 . e Fd = 2_ . 2. r . (esp) . larg 3 Av Flat = _Fd_ 2 Fpc = =1,20 . Fd Exemplo:1-

Calcular as foras necessrias para fabricar o perfil U (r = 40 Kgf / mm)

Fd = 1_ . 2 . 40 . 1,8 . 30 = 720 Kgf 6 Flat = _720_ = 360 Kgf 2 Fpc = 5,4 . 1,8 . 160 = 1555,2 Kgf2-

Calcular as foras necessrias para fabricar o perfil L (r = 35 Kgf / mm)

A = 4,5 . 2,5 = 11,25 mm Fd = 2 . (1. 2 . 35 . 2,5 . 30) = 1750 Kgf 6 Flat = _1750_ = 875 Kgf 2 Fpc = 1,20 . 1750 = 2100 Kgf 03- Calcular as foras necessrias para fabricar o perfil L (r = 45 Kgf / mm)

V ferr. = 20 . 2,2 = 44 mm Fd = 2 . 2. 45 . (2,2) . 25 = 181,5 Kgf 3 . 40 Flat = _181,5_ = 90,75 Kgf 2 Fpc = =1,20 . 181,5 = 217,8 Kgf O puno ao descer exerce a fora de dobramento (Fd) sobre a parte em balano da chapa, que comea a se deformar. Parte desta fora transferida parede lateral da matriz (Flat) medida que a chapa se deforma. A fora lateral mxima quando a chapa atingir uma posio de 45 com a horizontal conforme a figura a seguir.

A tenso necessria para vencer o limite elstico e o encruamento do material para que haja deformao plstica (permanente) a tenso de dobramento , cujos valores so definidos pelas relaes da tabela da Figura abaixo, que levam em considerao coeficientes de segurana para garantir o sucesso do processo.

A calibragem corresponde ao endireitamento da pea dobrada (fundo do U ou laterais de V, por exemplo). A operao de dobramento com calibragem minimiza o efeito do retorno elstico. Para o calculo, consideram-se:

Comprimento da dobra (b); Espessura da dobra (e); Distncia entre o ponto de aplicao da fora at a regio engastada que, no caso a prpria espessura da chapa (e) Distncia do centro da mola do prensa chapa at a face da matriz (a) e definemse:

Ferramenta de CorteO estampo a ferramenta usada nos processos de corte e de dobra, compe-se de um conjunto de peas ou placas que, associado s prensas ou balancins, executa operaes de corte e de dobra para produo de peas em srie. O corte um processo de fabricao em que uma ferramenta, com duas cunhas de corte, que se movem uma contra a outra, provoca a separao de um material por cisalhamento. O cisalhamento a deformao que um corpo sofre devido ao de foras cortantes opostas. As cunhas de corte so tambm chamadas de faca ou puno e matriz. O puno pressionado contra o material e a matriz, de tal modo que para efetuar o corte preciso aplicar certa fora. A essa fora se d o nome de esforo de corte. Um parmetro importante de projeto de ferramenta a folga entre puno e matriz, determinada em funo da espessura e do material da chapa. As matrizes determinam as dimenses das peas e os punes determinam as dimenses dos furos. A folga entre punes e matrizes no processo de corte pode ser obtida de acordo com o grfico. As matrizes de corte tero as dimenses correspondentes ao limite inferior da tolerncia das peas. Por outro lado, os punes de furao tero as dimenses correspondentes ao limite superior da tolerncia das peas. De modo geral, os estampos de corte so formados por cinco conjuntos de peas:

Conjunto superior; Conjunto inferior; Elementos normalizados; Elementos de fixao; Dispositivos de alimentao automtica.

Observe a figura abaixo ferramenta e seus respectivos elementos.

Durante o processo, o material cortado de acordo com as medidas das peas a serem estampadas, a que se d o nome de tira. Quando cortamos numa tira de material as formas de que necessitamos, a parte til obtida recebe o nome de pea. O restante de material que sobra chama-se retalho, como na figura a seguir.

Conjunto SuperiorO conjunto superior a parte mvel do estampo. fixada mquina, realiza movimentos de sobe-desce e apresenta os seguintes componentes: espiga, placa superior, placa de choque, placa porta-punes , punes e faca de avano.

- Espiga uma pea geralmente cilndrica de ao 1020 a 1045 que, introduzida e presa no alojamento do cabeote da prensa, sustenta o conjunto superior.

Dimensionamento da espiga: Dim. Espiga = 4 x Prensa / 3,14 x r Para o exemplo usaremos: Ao 1020 trefilado ;

r 9 kgf / mm ;

Fp 12500 Kgf;

Dimetro Espiga = 4 x 12500 / 3,14 x 9 = 42 mm (usaremos dimetro de 50 mm, conforme tabela dimensional).Tabela dimensional da espiga

- Placa superior (Ps) uma placa de ao 1020 a 1045 que tem por finalidade fixar a espiga e unir, por meio de parafusos, a placa de choque e a placa porta-puno.

Espessura mnima 20 mm

Dimensionamento da placa superior: A experincia aconselha: FORA DE CORTE DA PRENSA 20 a 30 ton. 30 a 50 ton. 50 a 80 ton. ESPESSURA DA PLACA SUPERIOR 30 mm 45 mm 55 mm

- Placa de Choque (Pc) uma placa de ao 1060 a 1070, temperada e retificada, que tem a funo de receber choques produzidos pelas cabeas dos punes no momento em que eles furam ou cortam a chapa, evitando sua penetrao na placa superior. A espessura da placa de choque no pode ser menor que cinco milmetros e varia conforme o material a ser cortado.

Dimensionamento da Placa de Choque; Placa de Choque = _ 4 x Fora corte__ Permetro de corte Para o exemplo usaremos: Fora de corte no puno crtico = 530 Kgf ; Dimetro do puno = 4 mm. Placa de Choque = 4 x 530 / 3,14 x 4 = 13 mm - Placa porta-punes (Ppp) uma placa de ao 1020 a 1045 situada logo abaixo da placa de choque ou da placa superior. fixada por parafusos e tem como funo sustentar punes, cortadores, cunhas e pode ter as mesmas dimenses da matriz.

Espessura mnima 20 mm

- Puno (Pu) uma pea de ao com elevado teor de carbono (Ao Rpido), temperada e revenida, que faz o corte quando introduzido nas cavidades da placamatriz, dando forma ao produto. O puno pode ser classificado em simples, quando sua forma no apresenta dificuldade de construo. classificado como puno com peas postias quando apresenta partes frgeis que sero submetidas a grandes esforos. - Faca de avano (Fa) um puno cuja largura equivale ao passo da matriz. Deve ser usada em estampos progressivos para obter maior rapidez no trabalho. As facas podem ser simples ou duplas.

A faca de avano faz um corte lateral na tira com a mesma medida do passo. Isso possibilita o deslocamento da tira em passos constantes para obteno de peas padronizadas.

W = 0,08 x L Tabela Mdulo de Elasticidade: Me AOS COBRE ALUMINIO BRONZE LATO Dimensionamento do puno.

Y = 0,10 x L 22.000 Kgf / mm 10.000 Kgf / mm 6750 Kgf / mm 9.000 Kgf / mm 8.000 Kgf / mm

O puno e comprimido axialmente, necessrio, portanto, que seja dimensionado de modo a resistir aos esforos de compresso. Sendo o puno um elemento esbelto e carregado axialmente, pode flambar. Para evitar este inconveniente, limita-se o comprimento do puno ao valor dado pela formula: ____________________ Altura do puno = L = ( 9,85 x Me x Mi / F. Corte) / 0,75 Momento de Inrcia (Mi). O Momento de Inrcia (Mi) mede a distribuio da massa de um corpo em torno de um eixo de rotao, mede a sua rigidez, ou seja, a sua resistncia flexo em relao a esse eixo.

Mi = 3,14 x (R) / 4

Mi = (h) / 12

Mi = 0,1098 x (R)

Mi = b x h / 12Para o exemplo usaremos:

Mi = 0,5413 x (R)

Seco retangular de 6 x 3 mm destinado a furar chapa de ao carbono; Espessura de 2,5 mm; Modulo de elasticidade 22.000 Kgf / mm Momento de inrcia 13,5 mm4; Fora da prensa 1600 Kgf; Resistncia de corte 32 Kgf / mm Altura do puno = ( 9,85 x 20.000 x 13,5 / 1600) / 0,75 = 54 mm Baricentro (equilbrio das foras). Baricentro ou Centro de gravidade representado pela letra C.G. O baricentro de uma figura o ponto por onde passa a resultante da fora-peso. Quando a pea a ser estampada apresentar vrios pontos de fora (vrios punes de corte), devemos equilibrar essas foras, de maneira que, cada puno receba fora equivalente para o corte. Exemplo:

Conjunto Inferior

O conjunto inferior a parte imvel do estampo. fixada mquina e apresenta os seguintes componentes: placa-guia, guias laterais, placa-matriz e placa-base.

- Placa-guia (Pg) uma placa de ao 1020 a 1045 que tem a funo de guiar os punes e pilotos centradores nas cavidades cortantes da matriz. A espessura da guia

varia conforme o tamanho do estampo, o curso e a funo dos punes, em um projeto simples pode seguir as mesmas dimenses da matriz, observe a figura a seguir.

Espessura mnima 20 mm

- Guias laterais so duas peas de ao 1040 a 1060 colocadas na lateral da placa-matriz. Podem ser temperadas e revenidas. Sua funo guiar a tira de material a ser cortado.

Em geral: A espessura H H = 6mm (e < 3mm) H = 1,5 + e (e. 3,5 4 mm) H = 2 + e (e. 5,0 6,5 mm) H = 2,5 + e (e. 7,0 8,0 mm) A abertura A A = a + 0,5 (e. > 1,0 1,5 mm) A = a + 1,0 (e. 1,6 3 mm) A = a + 1,5 (e. 3 5 mm)

- Placa-matriz (Pm) uma placa de ao com elevado teor de carbono, temperada, revenida e retificada, com cavidades que tm a mesma seco dos punes. A placa matriz, tem a funo de reproduzir peas pela ao dos punes.

Observe que a matriz apresenta, nas arestas internas de corte, uma parte cnica (ngulo de sada de 0,30 a 15) para facilitar a passagem da pea ou do retalho.

Espessura mnima 20 mm

O dimensionamento a determinao da espessura, comprimento e largura da matriz, que obtida pela relao a seguir. A distncia de uma aresta de corte com as laterais da matriz depende do tipo de aresta: Circular (raio ou circunferncia); Face paralela; Encontro de arestas em ngulo. Para as distncias entre os furos de parafusos, pinos de guia e arestas de corte, as diferentes distncias entre elementos da matriz conforme desenhos abaixo.

M = 1,5 . Diam paraf N = 2 . Diam paraf _______ Em = F corte Y = 1,2 . Em Cm = N de passos + (2 . Y) Lm = B +(2 . t) + (2 . Y)

As placas-matrizes podem ser inteirias, quando constitudas de uma nica pea, ou seccionadas, quando constitudas de vrias peas utilizadas nos estampos de grandes dimenses.

- Placa-base (Pb) uma placa que serve de apoio placa-matriz e fixada a ela por meio de parafusos e pinos de guia. construda em ao 1020 a 1045 ou ferro fundido 26FF. Quando a pea j cortada sai pela parte inferior da matriz, a placa-base tem sempre uma cavidade com dimenso maior para facilitar a sada, conforme figura a seguir. Dimensionamento da placa base:

Espessura mnima 25 mm

A experincia aconselha: FORA DE CORTE DA PRENSA 20 a 30 ton. 30 a 50 ton. 50 a 80 ton. ESPESSURA DA PLACA BASE 35 mm 50 mm 75 mm

ESTAMPO MISTO.Existem estampos mistos cujas estruturas so o resultado da unio dos estampos de corte e de dobra. Os estampos mistos realizam as duas operaes, tanto de corte como de dobra. Na figura ao lado, vemos um estampo em corte e seu produto correspondente.

Ferramenta de Dobra

A dobra um processo de fabricao em que uma ferramenta composta por um conjunto de duas ou mais peas exerce uma fora sobre uma superfcie, alterando-as. A figura ao lado apresenta um conjunto de dobra. A chapa, plana, alterada, obtendo-se a mesma forma encontrada tanto no puno quanto na matriz. As operaes de dobra so utilizadas para dar forma a peas e a perfis. Partes do Estampo de Dobra O estampo de dobra tambm conhecido como dobrador . formado de puno e matriz e, geralmente, guiado pelo cabeote da prensa ou placa-guia. O puno uma pea de ao, temperada e revenida, cuja parte inferior tem um perfil que corresponde a superfcie interna da pea. Pode ser fixado diretamente no cabeote da prensa ou por meio da espiga. A matriz de ao e sua parte superior tem a forma da parte exterior da pea. Pode ser fixada diretamente sobre a mesa da prensa. Geralmente, sobre a matriz que se fixam as guias do material da pea, que so elementos adaptados ao estampo para dar uma posio adequada de trabalho.

Ferramenta de Corte e de Dobra O estampo a ferramenta usada nos processos de corte e pode ser acompanhado com o processo de dobra. Compe-se de um conjunto de peas ou placas que, associado s prensas ou balancins, executa operaes de corte e de dobra para produo de peas em srie.

Bases Normalizadas

BASE NORMALIZADA (BE1).

BASE NORMALIZADA (BE2).

BASE NORMALIZADA (BE3).

BASE NORMALIZADA (BE4).

BASE NORMALIZADA (BE5).

PROJETO 01: Projetar a ferramenta para corte e dobra conforme desenho.

PROJETO 02: Projetar a ferramenta para corte conforme desenho.

PROJETO 03: Projetar a ferramenta para dobra conforme desenho.

PROJETO 04: Projetar a ferramenta para corte e dobra conforme desenho.

PROJETO 05: Projetar a ferramenta para corte e dobra conforme desenho.

Questes

Pesquise a respeito e responda o questionrio a seguir.1- O que voc entende pelo processo de estampagem? Quais suas principais operaes? 2- Quais as principais vantagens e desvantagem do processo de estampagem? 3- Descreva a nomenclatura bsica da ferramenta de estampagem. 4- Descreva a operao de corte no processo de estampagem. 5- Qual a funo da folga entre o puno e a matriz no processo de estampagem. Quais suas implicaes? 6- Como consigo calcular a fora necessria para o corte (estampo)? 7 - Como reduzir a fora de corte no processo de estampo? Quais as principais caractersticas do artifcio? 8- Por que importante o estudo do "layout" das chapas ou matria prima? 9 - No processo de estampo muitas vezes, as peas devem ser separadas umas das outras, descreva as principais caractersticas. 10 - Descreva a operao de dobramento. 11 - Qual a principal caracterstica da operao de dobramento. 12- Porque importante a linha neutra da pea no processo de dobramento? 13- Qual a influencia do raio para o dobramento 14- O que voc entende por retorno elstico (Spring-back) nas operaes de dobramento? 15- Nos processos de estampagem quais as caractersticas das prensas excntricas, prensas de frico ou parafusos e hidrulicas.

BIBLIOGRAFIA. Fabrication of Chromium Nickel Stainless Steel - 300 Series - International Nickel Publication Forming of Stainlen Steel and heat resisting alloys - Metal Handbook vol 4 Mexinox El Embutido de Aceros Inoxidables Mxico Elaborado por El Dr. Rafael R. Ruiz Vzquez Berruti Aldo - Stampi e Presse Oehler - Kaiser - Herramientas de Troquelar, Estampar y Embutir Bortoloto J. A. - Apostila de Estampagem.

Esta apostila direito exclusivo da escola So Luiz de ensino tcnico, e de uso dos seus professores e alunos regularmente matriculados.