P.C.U - Estampagem

UNIP Campus Tatuap Engenharia Mecnica (6/7 semestres) Prof. Luciano - 2014/1

ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U

Estampagem

1 - CONCEITOS INICIAIS DA ESTAMPAGEM

Os processos de conformao plstica de chapas podem ser inicialmente classificados em dois grandes grupos:

estampagem profunda ou embutimento (ou estiramento)

conformao em geral.

Na tcnica de fabricao de peas por conformao plstica a partir de chapas, contudo, o processo de corte da chapa

sempre est presente. As operaes de conformao plstica da pea so sempre feitas a partir de um pedao de

chapa cortada, que se pode denominar disco ou esboo (a segunda denominao se refere a uma forma qualquer).

O grupo de estampagem profunda (Figura 1) constitudo pelos seguintes processos: conformao por estampagem,

reestampagem e reestampagem reversa de copos; conformao com estampagem e reestampagem de caixas;

conformao rasa com estampagem e reestampagem de painis; conformao profunda com estampagem de painis

CONFORMAO DE COPOS (VISTAS EM CORTES DE PERFIL COM SIMETRIA AXIAL)

CONFORMAO DE CAIXAS (2 VISTAS EM CORTES DE PERFIL DE CADA PEA)

Figura 1 - Processos de estampagem profunda.

Os processos do grupo de conformao em geral, ao contrrio do grupo anterior, cujos processos utilizam ferramentas

acionadas por prensas, podem ser realizados em prensas viradeiras, rolos conformadores ou outros tipos mais

especficos de mquinas e ferramentas de conformao. Os tipos principais de processos pertencentes a esse grupo

so: dobramento, flangeamento, rebordamento, enrolamento parcial ou total, nervuramento, estaqueamento,

pregueamento, abaulamento, corrugamento, gravao, conformao de tubos e outros processos mais especficos

(Figura 2)

Nos processos classificados no grupo de conformao em geral, esto sempre presentes, na zona de deformao da

pea, esforos de flexo que dobram a regio a ser deformada, criando tenses de trao numa superfcie e de

compresso na superfcie oposta. Na estampagem profunda esto associados aos esforos tpicos desse processo os

esforos que caracterizam os processos de conformao em geral. Nesse processo, verifica-se invariavelmente a ao

de um dispositivo da ferramenta denominado prensa-chapas ou sujeitador, que ocasiona o surgimento de esforos

adicionais.


ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U Os esforos que surgem nas operaes de conformao so de natureza complexa e variam com o decorrer da

operao.

Normalmente as operaes de conformao de chapas so efetuadas a frio, utilizando-se como matria-prima

laminados delgados de ao, ligas de alumnio, ligas de cobre e outros materiais.

Uma descrio da natureza do processo e das formas obtidas permite melhor compreender a classificao dos diversos

processos de conformao de chapas.

1.1 - Estampagem profunda

Os copos conformados a partir de discos planos so de formato cilndrico, podendo se constituir de vrios cilindros de

diferentes dimetros, ter o fundo plano ou esfrico e ter ainda as paredes laterais inclinadas, modificando a forma do

copo para o tronco de cone; de qualquer modo a forma obtida uma figura de revoluo

As tenses existentes em qualquer plano vertical, passando pelo eixo de simetria, so iguais em decorrncia da

uniformidade geomtrica; e as possibilidades de aparecimento de enrugamento no flange, durante a estampagem, ou

de fissura, na regio lateral adjacente ao fundo do copo, so as mesmas. essa uniformidade de estados de tenso

que caracteriza a verdadeira estampagem em oposio conformao de caixas, em que a distribuio de estados de

tenso ao longo dos planos verticais de corte das peas, passando pelo seu centro, diferente para os diversos planos.

As reestampagens de copos, caixas e painis so feitas a partir, respectivamente, de copos, caixas ou painis j

estampados. Essas peas tm somente a sua parte central deformada em dimenses menores, causando uma forma

geomtrica semelhante parte maior.

A reestampagem reversa de copos consiste em formar um copo menor e concntrico, dentro do copo maior tomado

como pea inicial ao processo, realizando a deformao, no entanto, a partir do fundo e para dentro da pea, ao

contrrio da reestampagem simples, em que a deformao se realiza a partir do fundo e para fora desta. Os painis

se distinguem das caixas por apresentarem forma irregular; as caixas, ao contrrio, so constitudas de figuras na

forma retangular ou trapezoidal, respectivamente, para caixas e painis.

Figura 2 - Processos de conformao em geral

1.2 - Conformao em geral

Na conformao em geral, as peas iniciais, ou seja, os esboos podem ser simples pedaos de tiras, que sero

dobrados ou rebordados ou, ento, todos os pedaos de tubos que sero abaulados ou pregueados. Podem ser, ainda,

discos que sero estampados e depois pregueados (como as pequenas tampas metlicas de garrafas de cerveja e

refrigerantes).

O dobramento pode ser feito em qualquer ngulo, com raios de concordncia diversos. Quando o dobramento feito

numa pequena parte ou numa pequena dimenso da extremidade do esboo, denominado flangeamento. O

rebordamento (ou agrafamento) um dobramento completo da borda de um esboo. Essa borda dobrada pode ser


ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U redobrada e unida outra pea nessa operao para formar uma junta agrafada, como na juno de fundos e laterais

de recipientes cilndricos ou latas pequenas. O enrolamento da ponta, parcial ou total, muitas vezes realizado para

reforar a borda da pea ou conferir o acabamento final a ela, isentando-a de bordas cortantes que impedem a sua

manipulao. O nervuramento feito para dar pea maior rigidez e tambm para lhe conferir aparncia, de acordo

com os conceitos do projeto de sua forma.

O estaqueamento mais uma operao de dobramento visando a formao de duas ou mais peas e o enrugamento

tem a finalidade, em geral, de permitir a montagem da pea em um conjunto. O abaulamento, realizado em tubos,

tem a finalidade de conferir forma para fins funcionais da pea e o corrugamento aplicado a chapas, principalmente

para a fabricao de telhas metlicas onduladas ou serrilhadas. A conformao de tubos bastante variada, podendo

ser constituda de dobramento simples, expanso de suas extremidades, abaulamento de uma parte central, retrao

de suas extremidades, reduo do dimetro, a partir de certo comprimento do tubo, e juno ou amassamento de

suas paredes na extremidade ou parte central.

Os esforos que surgem nessas operaes criam diversos estados de tenso nas diferentes partes das peas. Isso torna

complexa e difcil a previso do esforo resultante e necessrio conformao e dos esforos nos pontos crticos que

podem conduzir ruptura da pea na conformao. Contudo, pode-se notar que, simplificadamente, o tipo de esforo

predominante o de flexo, conduzindo ao surgimento de foras de trao e compresso em lados opostos da chapa

ao longo da direo e atravs da dimenso de espessura. Como a flexo se realiza at a deformao plstica da pea,

convenciona-se chamar o processo, de um modo geral, de dobramento.

2 - MECNICA DA ESTAMPAGEM

A mecnica da estampagem pode ser descrita para duas condies: estampagem profunda e dobramento

2.1 - Estampagem profunda de chapas

As condies de estampagem so tpicas quando se parte de um esboo circular, ou disco, e se atinge a forma final de

um copo. O disco metlico, por meio da ao do puno na sua regio central, deforma-se em direo cavidade

circular da matriz, ao mesmo tempo em que a aba ou flange, ou seja, a parte onde no atua o puno mas somente o

sujeitador, movimenta-se em direo cavidade (Figura 3)

Na regio da aba ocorre uma reduo gradativa da circunferncia do disco, medida que sua regio central penetra

na cavidade da matriz. Nessa regio atuam esforos, na direo das tangentes dos crculos concntricos regio

central, denominados de compresso circunferencial e que tendem a enrugar a chapa. Para evitar esse enrugamento,

aplica-se uma tenso de compresso, atravs do sujeitador, denominada presso de sujeio.

Figura 3 - Regies do copo sob estampagem com diferentes estados de tenso



Figura.4 Esforos atuantes nas diversas regies do copo

A presso de sujeio deve ser suficientemente baixa para permitir o movimento da aba do disco em direo regio

central e suficientemente alta para evitar o aparecimento das rugas. Ainda na aba atuam os esforos de trao, que

trazem essa parte para a regio central, denominados como tenses de estiramento radial, e tambm os esforos de

atrito que dependem do nvel da tenso de sujeio, dos estados das superfcies (da chapa, da matriz e do sujeitador

quanto rugosidade superficial) e do tipo de lubrificante empregado.

Para as chapas finas a tenso de sujeio maior do que para as chapas mais espessas, e para as chapas grossas no

h necessidade de utilizar sujeitador, pois no ocorre o enrugamento da aba.

O disco inicial sofre um, estiramento, e esse fato pode ser demonstrado verificando-se que uma dada linha traada,

segundo um dimetro do disco inicial, apresentar um comprimento maior quando medida ao longo da seco do

copo depois de conformado. A deformao plstica ocorrida, entretanto, no devida somente ao de estiramento,

mas tambm de extruso causada pela compresso do sujeitador e pela compresso circunferencial. A ao da tenso

circunferencial tende a aumentar a espessura da chapa nessa regio, mas isso ocorre apenas em pequena intensidade

diante da ao restritiva da presso do sujeitador.

Nas regies de dobramento na matriz e no puno, agem tenses de trao na superfcie externa das regies dobradas

e tenses de compresso na superfcie interna. A essas tenses se associam os esforos de atrito.

Nas laterais do copo atuam as tenses de trao, ao longo dessas laterais (que provocam o estiramento das paredes

do copo) e tambm tenses de compresso, perpendiculares superfcie das laterais (que provocam um afinamento

da espessura da parede). Agem ainda nessa regio os esforos de atrito entre a superfcie externa da lateral do copo

e a da cavidade da ferramenta e entre a superfcie interna da lateral do copo e a da lateral do puno. A existncia

desses esforos de compresso, e consequentemente de atrito, depende da folga existente entre as dimenses da

cavidade da matriz e do puno. Se a folga existente for maior do que a espessura da chapa na lateral do copo que

penetra na cavidade da matriz, ento no ocorrer o efeito de afinamento e de atrito.


ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U No fundo do copo, o esforo predominante a tenso de compresso exercida pela extremidade do puno, que

transmitida s demais partes do copo atravs de tenses de trao radiais.

A maior parte dos esforos de atrito se origina entre o seu sujeitador e a aba, e entre esta e a superfcie superior da

matriz. O esforo total exercido pelo puno, ou seja, o esforo de estampagem igual soma dos esforos atuantes

em todas as partes do copo. Se o esforo de estampagem provocar em qualquer parte do copo uma tenso superior

ao limite de resistncia do material da chapa, ocorrer a fissura desta nessa parte.

Figura 5 - Esforos atuantes e linha neutra no dobramento

A fora mxima de estampagem exercida pelo puno ocorre logo no incio da operao de estampagem para, logo a

seguir, assim que o puno comea a penetrar na matriz, cair visivelmente de intensidade. Portanto, a condio de

tenso mxima ocorre no incio do processo de conformao, e a devem surgir os efeitos de enrugamento da aba ou

de fissuramento da lateral em formao, que dificilmente ocorrem nos estgios finais da operao.

Em decorrncia dos diversos estados de tenso nas diversas partes do copo, ao longo da operao de estampagem,

as paredes do copo conformado, com ou sem flange, apresentam-se com espessuras diferentes. Nota-se que

geralmente o fundo mantm a mesma espessura do disco inicial, e as laterais apresentam-se mais espessas na borda,

e na parte inferior, junto dobra de concordncia com o fundo, menos espessa. Na borda superior age a maior tenso

de compresso e na parte inferior da lateral a maior tenso de trao (Figura 4 - acima).

O nvel de esforo de estampagem pode ser utilizado como ndice de verificao da severidade do processo de

estampagem, sendo que o seu nvel depende essencialmente das condies de atrito - entre a chapa e a matriz, o

puno e o sujeitador - e da intensidade da presso de sujeio. Outros fatores de influncia tambm devem, no

entanto, ser considerados, pois sero utilizados para a reduo da severidade de conformao de uma pea por

estampagem, da seguinte forma: maiores raios da matriz e do puno nas regies de dobramento (principalmente da

matriz), adoo de certa inclinao na superfcie superior da matriz e do puno, utilizao de uma cavidade cnica

da matriz antes da cavidade cilndrica, emprego de um sujeitador que inicia a conformao, e aplicao de clivemos

estgios de operao de conformao (como na tradicional fabricao de cartucho). Nos casos de fabricao de peas

de formatos particularmente irregulares, pode-se restringir a deformao de um dos lados, ou de todos, se for o caso,

aumentando o atrito entre a chapa e a superfcie da matriz atravs da usinagem de uma superfcie rugosa na matriz.

2.2 Dobramento de chapas

No dobramento de uma pea inicial na forma de uma tira, os esforos so aplicados em duas direes opostas para

provocar a flexo e a deformao plstica consequente, mudando a forma de uma superfcie plana para duas

superfcies concorrentes, em ngulo, e formando, na juno, um raio de concordncia (Figura 5 - acima). Os esforos

de conformao se concentram na regio de concordncia das duas superfcies. Na parte interna da regio de

concordncia, surgem esforos de compresso e, na externa, de trao. A eventual fratura da pea ocorre na parte

externa e o possvel enrugamento na parte interna

Como a parte externa atua uma fora num sentido (de trao) e na interna em outro sentido (de compresso), existe

um ponto, ao longo de uma linha perpendicular chapa - portanto, na direo do raio -, em que as tenses so nulas.


ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U Este ponto denominado ponto neutro. A linha de unio de todos os pontos neutros ao longo da chapa (em um corte

feito pelo plano transversal e que contenha as foras e o raio de curvatura) denominada linha neutra. O comprimento

da linha neutra, antes e aps o dobramento, admitido permanecer o mesmo. As linhas correspondentes aos cortes,

porm, entre as superfcies externa e interna e o plano transversal, no mantm o mesmo comprimento inicial: a linha

correspondente superfcie externa tem seu comprimento aumentado aps o dobramento e a correspondente

superfcie interna diminudo. A linha neutra utilizada como referncia - pois o seu comprimento no varia na

conformao, para a verificao do desenvolvimento da pea conformada, ou seja, para a determinao das

dimenses do esboo inicial que atingem, depois de conformado, as dimenses da pea considerada. Antes da

conformao, a posio da linha neutra coincide com a linha de simetria, que divide a espessura da chapa em duas

partes iguais. Aps a conformao, no entanto, a linha neutra se desloca em direo superfcie interna.

A deformao plstica que surge na regio do dobramento causa a uma reduo de espessura da chapa, devido

ao das tenses de trao; as tenses de compresso, por outro lado, tendem a aumentar a largura da chapa. Como

a largura muito maior que a espessura, o efeito de deformao plstica desprezvel num sentido, concentrando-se

quase que somente ao longo da espessura, e causando pequenas distores na seco transversal da chapa.

A possibilidade do fissuramento na superfcie externa existe se as tenses nessa regio ultrapassam o limite de

resistncia trao do material da chapa; na parte interna existe a possibilidade de surgimento de enrugamentos

devido ao dos esforos de compresso principalmente para as chapas de espessuras menores. Obtm-se menores

nveis de deformao plstica no dobramento da chapa quando se tem: maior raio de curvatura de dobramento,

menor espessura de chapa e menor ngulo de dobramento.

O ngulo de dobramento tem que ser maior na operao de conformao do que o determinado para a pea

conformada, em virtude da recuperao da deformao elstica, que tanto maior quanto maior for o limite de

escoamento do material da chapa, quanto menor for o raio de dobramento, quanto maior for o ngulo de dobramento

e quanto mais espessa for a chapa. O mtodo usual de compensar a recuperao elstica, durante as operaes de

conformao, a aplicao de uma intensidade de dobramento maior, ou seja, a adoo de um ngulo de dobramento

maior.

A fora de dobramento, medida na matriz, aumenta quase instantaneamente quando o puno toca o esboo,

decrescendo posteriormente at o nvel zero, quando se completa o dobramento e o puno se retira. A rpida queda

de nvel da tenso de compresso na matriz seguida do surgimento de tenses de trao, que tambm ocorrem aps

as operaes de corte de chapas, mas no surgem nas operaes de estampagem. Na operao de estampagem, o

decrscimo da tenso de compresso na matriz, ao contrrio do que ocorre nas operaes de dobramento e corte,

mais lento, no causando o efeito de retrocesso rpido do nvel de tenso, que provoca, por sua vez, reduo da vida

da ferramenta devido a fadiga.

3 - MQUINAS DE ESTAMPAGEM

As mquinas de estampagem para trabalhos com chapas so de diversos tipos, e algumas operaes podem ser feitas

em mais de um tipo de mquina. A classificao geral dessas mquinas a seguinte:

mquinas de movimento retilneo alternativo - a esse grupo pertencem as prensas excntricas, prensas de frico,

prensas hidrulicas, prensas a ar comprimido, guilhotinas e viradeiras retas;

mquinas de movimento giratrio contnuo - laminadoras, perfiladoras, curvadoras e outros tipos adaptados s

operaes de conformao em geral.

Os tipos de mquinas mais importantes so as prensas mecnicas e hidrulicas.

Estas podem, ou no, ter dispositivos de alimentao automtica das tiras cortadas das chapas ou bobinas.

A seleo do tipo de mquina depende da forma, da dimenso e da quantidade de peas a ser produzida e est

tambm associada ao tipo de ferramenta concebida.


ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U As prensas mecnicas de efeito simples so aquelas que funcionam com um nico carro acionado por um eixo

excntrico, utilizando a energia mecnica acumulada em um volante.

As prensas de duplo efeito possuem dois carros, em duas mesas superiores, uma correndo dentro da outra, para

permitir a combinao das operaes de forma sucessiva. As prensas mecnicas so utilizadas para as operaes de

corte, dobramento e estampagem rasa.

As prensas hidrulicas, mais usadas para estampagem profunda, podem ser de simples, duplo ou triplo efeito. Apoiam

- se nos princpios da leo-dinmica e so acionadas por sistemas hidrulicos constitudos de bomba, cilindros e

vlvulas reguladoras arranjadas de forma a ser possvel o controle do deslocamento, da presso e da velocidade de

operao. Em consequncia, essas prensas apresentam uma melhor condio de controle das variveis mecnicas do

processo do que as prensas mecnicas excntricas, apesar de operarem a velocidades menores.

4 - FERRAMENTAS DE ESTAMPAGEM

As ferramentas de estampagem so de trs tipos: ferramentas de corte, ferramentas de dobramento e ferramentas

de estampagem profunda.

4.1 - Ferramentas de corte

As ferramentas de corte por estampagem, ou comumente denominadas "estampas de corte", so constitudas

basicamente de uma matriz e um puno (Figura 6). A mquina de conformao mais usada uma prensa excntrica.

Figura 6 - Ferramenta de corte

As formas de seces transversais do puno e da matriz determinam a forma da pea a ser cortada. O fio de corte

constitudo pelos permetros externos do puno e pelo permetro interno do orifcio da matriz. Para completar o

estampo, existem ainda guias para o puno e para a chapa.

Um parmetro importante de projeto de ferramenta a folga entre puno e matriz, determinada em funo da

espessura e do material da chapa.

O esforo de corte para vencer a resistncia do material da pea, associado ao esforo do atrito, faz com que o estampo

perca o fio de corte depois de haver produzido um grande nmero de peas. A partir da, as peas cortadas comeam

a apresentar um contorno pouco definido e com rebarbas. necessrio ento fazer nova retificao, tmpera e afiao

do puno e da matriz, para que adquiram outra vez os cantos-vivos.

Uma ferramenta pode produzir de vinte mil a trinta mil peas sem necessidade de retificao (no caso de um puno

cilndrico de pequenas dimenses). Como normalmente possvel realizar at quarenta retificaes em um estampo.

O nmero mdio de peas produzidas por essa ferramenta de um milho.

A distribuio das peas (obtidas por corte) na chapa deve ser feita de modo a haver um maior aproveitamento do

material; e a quantidade de peas produzidas numa nica operao de corte (batida da prensa) define uma maior ou

menor complexidade da ferramenta.


ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U 4.2 - Ferramentas de dobramento

O dobramento realizado em ferramentas denominadas estampos de dobramento. A Figura 7 apresenta um desses

estampos, que se compe de uma parte superior (macho) e uma inferior (fmea). As mquinas de conformao

podem, nesse caso, ser prensa excntrica ou prensa viradeira.

Durante a operao de dobramento, deve-se evitar que a chapa sofra um alongamento excessivo, o que provocaria

uma variao em sua espessura. Para que isso no ocorra, necessrio um controle rigoroso das ferramentas e uma

regulagem exata do curso da prensa.

Figura 7 - Ferramenta de dobramento adaptada prensa excntrica (a) ou prensa viradeira (b)

Para o dobramento deve-se levar em conta o raio de curvatura utilizado para a pea e a elasticidade do material. Deve-

se, ainda, evitar os cantos-vivos, sendo, portanto necessrio fixar os raios externos de curvatura, a fim de que no

ocorra ruptura durante o dobramento. O raio de curvatura deve ser entre uma e duas vezes a espessura da chapa para

materiais moles, e entre trs e quatro vezes para materiais duros.

Aps a deformao, que provoca o dobramento, a pea tende a voltar a sua forma primitiva, em proporo tanto

maior quanto mais duro for o material da chapa, devido recuperao elstica. Portanto, ao se construir os estampos

de dobramento, deve-se fixar um ngulo de dobramento mais acentuado, de modo que, uma vez cessada a presso

de conformao, possa se obter uma pea com o ngulo desejado.

Para se conformar uma pea muitas vezes necessrio efetuar o dobramento por etapas, em diversos estampos.

4.3 Ferramentas de estampagem profunda

A Figura 8 apresenta uma ferramenta de embutimento de um copo. O disco ou esboo que se deseja embutir

colocado sob o sujeitador (ou prensas-chapas), o qual prende a chapa pela parte externa. O puno est fixado no

porta-puno e o conjunto fixado parte mvel da prensa. A matriz fixada na base, que, por sua vez, fixada na

mesa da prensa. A mquina de conformao uma prensa excntrica para peas pouco profundas ou uma prensa

hidrulica para embutimento mais profundo.



Figura 8 - Ferramenta de estampagem profunda de um copo (figura simplificada).

A fabricao de uma pea pode exigir diversas etapas de embutimento, o que torna necessria a utilizao de uma

srie de ferramentas com dimetros, da matriz e do puno, decrescentes. O nmero de etapas depende do material

da chapa (normalmente no estado recozido) e das relaes entre o disco inicial e os dimetros das peas estampadas.

Na fabricao da ferramenta, importante a obteno de superfcies lisas e o controle das tolerncias dimensionais

do conjunto puno-pea-matriz. Esses dois fatores, associados a uma lubrificao abundante, podem reduzir

sensivelmente os esforos de conformao e o desgaste da ferramenta.

No projeto da ferramenta so considerados os esforos de conformao e os esforos de sujeio: se o sujeitador

aplicar uma presso excessiva, pode ocorrer a ruptura da pea na conformao e, se a presso for muito pequena,

podem surgir rugas nas laterais da pea.

4.4 - Materiais para ferramentas de estampagem

Os materiais para as ferramentas de estampagem so selecionados em funo dos seguintes fatores: tamanho e tipo

de ferramenta (corte, dobramento, embutimento), temperatura de trabalho (na estampagem geralmente o processo

conduzido a frio) e natureza do material da pea.

Os dois componentes mais importantes da ferramenta so o puno e a matriz e, dependendo do tipo do processo,

as solicitaes mecnicas podem ser de desgaste, de choque e de fadiga.

Os materiais de uso mais comum para o conjunto puno-matriz so aos-liga da categoria "aos para ferramentas".

Para os demais componentes estruturais so normalmente utilizados aos de baixo e mdio carbono e para os

elementos mais solicitados (molas, pinos, etc.) aos-liga de uso comum na construo mecnica. Para elevar a

resistncia do desgaste, particularmente das ferramentas de corte, empregam-se alguns tipos de metal duro

(carboneto de tungstnio aglomerado com cobalto), na forma de pastilhas inseridas em suportes de ao.

5 - CONTROLE DO PROCESSO DE ESTAMPAGEM

Enquanto as etapas de processamento, j descritas, so relativamente simples de se compreender, o controle do

processo exige uma anlise mais detalhada.

O processo de estampagem de chapas metlicas controlado por diversos fatores de natureza mecnica e

metalrgica. Entre os fatores de natureza mecnica pode-se mencionar: a forma e as dimenses da pea, a mquina

de conformao (o tipo de prensa empregado), a forma e dimenses das ferramentas (puno e matrizes) e as

condies de lubrificao. Esses fatores tm influncia direta na definio dos estados de tenso e deformao


ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U existentes em cada instante do processo nas diversas regies da pea em formao. O estado de tenso altera as

condies de escoamento e, portanto, de comportamento plstico do material da pea.

Os fatores da natureza metalrgica, relacionados ao material da pea, so a sua composio qumica e a sua estrutura,

fatores estes que dependem, por sua vez, dos processos de fabricao e de laminao associados aos tratamentos

trmicos de recozimento, que afetam as propriedades mecnicas do material da chapa que so de importncia

fundamental em seu comportamento na estampagem. De natureza metalrgica ainda a influncia- dos tratamentos

trmicos de recozimento intermedirios quando o processo dividido em diversas etapas de estampagem.

No que se refere forma da pea, pode-se afirmar que, quanto mais complexa for, mais difcil se torna a determinao

dos esforos necessrios conformao e dos limites mximos admissveis de deformao plstica, ou seja, da

conformabilidade na estampagem (estampabilidade). complexidade da forma, associa-se a complexidade da

natureza de evoluo do processo, que se caracteriza por uma condio no-estacionria: a cada instante, durante a

penetrao do puno na matriz, a pea em processamento se apresenta de uma forma diferente e intermediria

entre o recorte de chapa inicial e a pea final. O estudo da estampagem de um copo, a partir de um esboo na forma

de um disco plano, corresponde a uma condio simplificada, porm tpica, do processo de estampagem. Nessa

condio, no que se refere ainda forma e dimenses da pea, importante estabelecer a reduo de dimenses, em

termos de relao porcentual, entre a diferena do dimetro do disco e do dimetro do copo, em relao ao dimetro

do disco. A reduo mxima admissvel, isto , aquela em que no provoca a ruptura da chapa, um ndice da

estampabilidade da chapa. Outro ndice de natureza geomtrica, que pode ser adotado, a relao entre a altura e o

dimetro do copo conformado. A espessura da chapa exerce, por sua vez, a seguinte influncia: medida que

aumenta, cria condies menos favorveis ao enrugamento da pea, mas eleva, ao mesmo tempo, o esforo de

conformao.

A conformao de peas a partir de chapas pode ser feita utilizando-se prensas mecnicas ou hidrulicas. Para a

estampagem profunda, so preferidas as prensas hidrulicas de dupla ao, pois estas conferem ao processo

condies de velocidade de deformao controlada e constante, e uma maior uniformidade na aplicao da presso

de sujeio. Alm disso, apresentam uma larga faixa de capacidade de conformao, e podem tambm apresentar

grandes espaos para a colocao da ferramenta de conformao e distncias elevadas entre a mesa superior e inferior

da prensa. A capacidade da prensa determinada comumente em funo do clculo da mxima fora necessria

fabricao de uma pea, atravs de expresses empricas que permitem calcular, superestimando, a fora mxima de

conformao. A velocidade da prensa depende de algumas das condies de operao, tais como: tipo do material da

chapa, forma da pea (particularmente quanto simetria) e natureza do lubrificante.

A ferramenta de conformao exerce uma influncia muito grande atravs dos raios do puno e da matriz. Enquanto

que o dobramento da chapa sobre o raio de concordncia do puno praticamente estacionrio, sobre o raio da

matriz de estampagem profunda ocorre um intenso deslizamento da chapa. Tal fato demonstra a importncia de se

considerar o raio da matriz como um fator de influncia no processo de estampagem. Como se mencionou em item

anterior, esses raios devem ser suficientemente grandes para no elevar exageradamente o esforo de conformao

e, consequentemente, no reduzir a capacidade de estampagem de uma determinada pea.

A lubrificao concorre decisivamente para reduzir os esforos de atrito entre a chapa e a matriz e entre o puno e o

sujeitador. A natureza do lubrificante determinada em aps a conformao, com relativa facilidade. Essas

caractersticas so comumente contraditrias, na medida em que os lubrificantes que suportam melhor as elevadas

funo do nvel do esforo de conformao so os que apresentam maior dificuldade para a sua remoo posterior.

6 - PRODUTOS ESTAMPADOS

6.1 - Classificao dos produtos estampados

A classificao muito simples e se baseia na forma da pea e, consequentemente, no tipo do processo de

conformao aplicado, como foi descrito no item referente aos conceitos iniciais do processo.

Os materiais metlicos de uso mais comum nas chapas so os aos de baixo carbono que, para as operaes de

estampagem profunda, devem possuir caractersticas de elevada conformabilidade plstica. O lato 70-30 (liga de


ESTAMPAGEM - Notas de aula..............P.C.U cobre com 30% de zinco) o material que apresenta um dos maiores ndices de estampabilidade, sendo por isso

empregado em peas cujos requisitos justifiquem a seleo de um material de custo elevado. O cobre, o alumnio, o

zinco e outros metais no-ferrosos, e suas ligas (na forma de chapas, tiras e folhas), podem ser tambm submetidos

com facilidade, dependendo do tipo de liga, ao processo de estampagem profunda e conformao por estampagem

em geral.

6.2 - Defeitos na estampagem profunda

Os principais defeitos encontrados em peas embutidas originam-se basicamente de defeitos preexistentes na chapa,

de defeitos no projeto e construo da ferramenta e de defeitos na conservao das ferramentas.

Os principais defeitos em peas embutidas, as causas e as recomendaes para sua preveno so as seguintes: pregas,

furos alongados, estrias, diferenas de espessuras nas laterais da pea, e rompimento do fundo da pea.

6.3 - Propriedades dos produtos estampados

Como o processo de estampagem realizado a frio, na regio de formao plstica da pea ocorre uma elevao da

resistncia mecnica (encruamento). Nessa regio, a pea apresentar ento uma resistncia mecnica maior do que

a da chapa inicial (comumente no estado recozido). Como, para efeito de clculo da resistncia da pea, toma-se

normalmente como base a resistncia do material da chapa, o projeto da pea realizado a favor da segurana.

Convm destacar que muito comum na concepo de peas grandes (painis, coberturas, etc.) a utilizao de perfis,

conformados de chapas, ou nervuras ou rebaixos na prpria pea para aumentar a rigidez.

O controle das propriedades mecnicas das peas estampadas no um procedimento rotineiro, sendo o controle de

defeitos o procedimento habitual de verificao da qualidade.

Bibliografia:

CONFORMAO PLSTICA DOS METAIS - ETTORE BRESCIANI FILHO; IRIS BENTO DA SILVA; GILMAR FERREIRA BATALHA;

SRGIO TONINI BUTTON

Observao: o texto deste captulo foi elaborado com base na experincia profissional dos autores e em referncias, algumas mais antigas,

utilizadas na poca da primeira edio impressa, e outras mais recentes: (ALTAN, 1983,2008; BOLJANOVIC, 2004; EARY & REED, 1958; Forming

and Forging, 2005; HOSFORD,2007; HU, 2002; Metal Forming Practice, 2006; PETERSON, 1994; RODRIGUES & MARTINS, 2005; ROSSI, 1979;

SCHULER, 1998; SZUMERA, 2002).

Documents

P.C.U - Estampagem