TÍTULO: DESENVOLVIMENTO DE UM PROTÓTIPO DE EQUIPAMENTO PARA HIDROCONFORMAÇÃODE CALOTAS METÁLICAS POR EXPLOSÃOTÍTULO:

CATEGORIA: CONCLUÍDOCATEGORIA:

ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURAÁREA:

SUBÁREA: ENGENHARIASSUBÁREA:

INSTITUIÇÃO: FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI BLUMENAUINSTITUIÇÃO:

AUTOR(ES): THIAGO RAFAEL DEMMAUTOR(ES):

ORIENTADOR(ES): MARCELO DE BRITO STEILORIENTADOR(ES):

1. RESUMO

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um equipamento protótipo para a

conformação mecânica de chapas através do processo de hidroconformação por

explosão. Para tal foi construída uma câmara de hidroconfomação e uma matriz em

aço. Foram realizados testes com explosivo a base de pólvora, conhecidos

popularmente como rojão, conformando chapas de aço inoxidável ferrítico, de alumínio

da classe 1000 e de cobre puro que indicaram a possibilidade do uso deste processo

para a conformação de chapas.

2. INTRODUÇÃO

A indústria da conformação mecânica vem desenvolvendo melhorias contínuas em

seus processos, bem como buscando aplicações a processos não convencionais, para

se adaptar a novos desafios em design e produtividade. Um desses processos não

convencionais para a conformação de metais é a hidroconformação, desenvolvido

inicialmente nos anos 50 para a fabricação de torneiras.

O processo de hidroconformação se caracteriza pela alteração do formato da peça

metálica, a partir de uma chapa ou tubo, mediante a aplicação de força hidráulica de

um fluido que conforma o metal contra uma matriz [1].

Atualmente estão se consolidando aplicações do processo de hidroconformação na

indústria automobilística, na conformação de tubos, barras estruturais, coletores de

escape, apoios de motor, assentos e quadros de motocicletas, além das tradicionais

torneiras em “T” de cobre.

A hidroconformação possibilita a obtenção de dois objetivos em uma etapa produtiva:

ela imprime o formato à peça metálica e, ao mesmo tempo, por conta do encruamento

ao qual o metal é submetido, obtém-se também um aumento na resistência mecânica

chegando a 600 MPa em peças de aço.

3. OBJETIVOS

Desenvolver uma aplicação piloto do processo de hidroconformação utilizando como

energia de conformação a detonação controlada de explosivos.

4. METODOLOGIA

Quanto à sua natureza, este trabalho insere-se no campo da pesquisa aplicada,

também conhecida como tecnológica. Já em relação aos objetivos o trabalho

compreende-se como uma pesquisa experimental em laboratório[ 2].

5. DESENVOLVIMENTO

A peça escolhida a ser conformada foi uma calota com 120 mm de diâmetro e 0,5 mm

de espessura com um rebaixo central de 10 mm, visto na Figura 1.

Figura 1: Calota a ser conformada

Fonte: Do Autor.

Para a produção da calota, se utilizará como matéria prima uma chapa redonda com

135 mm de diâmetro e os mesmos 0,5 mm se espessura, como se vê na Figura 2.

Figura 2: Matéria prima

Fonte: Do Autor.

Inicialmente desenvolveu-se uma câmara de hidroconformação na forma de um copo

cilíndrico de aço ABNT 1020 de 400 mm de altura, com diâmetro interno de 150 mm e

diâmetro externo de 170 mm visto na Figura 3.

Figura 3: Câmara de hidroconformação

Fonte: Do Autor.

A matriz utilizada para a conformação da chapa foi produzida a partir de uma bolacha

de aço ABNT 1045 e foi torneada com 148 mm de diâmetro e 30 mm de altura, com o

rebaixo da usinado em uma das faces planas. O diâmetro externo da matriz deve

ajustar-se com certa folga ao diâmetro interno da câmara de conformação.

Figura 4: Matriz

Fonte: Do Autor.

A bolacha de aço é posicionada sobre a matriz como pode se observar na Figura 5.

Figura 5: Matriz e chapa a ser conformada

Fonte: Do Autor.

Para a energia de conformação optou-se por utilizar pequenas quantidades de pólvora

na forma de um cilindro de papelão popularmente conhecido por rojão.

A arquitetura do experimento conta, portanto, com o tubo de aço como câmara de

hidroconformação, dentro da qual, ao fundo, é posicionada a matriz e sobre ela a

chapa de aço na forma de uma bolacha plana.

O tubo é então cheio com água e, imerso no líquido, na metade da coluna, é

posicionado o explosivo, como se vê na Figura 6.

Figura 6: Processo de hidroconformação

Fonte: Do Autor.

Após a detonação do explosivo as ondas de choque imprimem uma pressão hidráulica

sobre a chapa, que comprimida contra a matriz, a conforma em calota, como se vê na

Figura 7.

Figura 7: Conformação após a explosão

Fonte: Do Autor.

6. RESULTADOS

Foram desenvolvidos testes com êxito em chapas de aço inoxidável ferritico, alumínio e

cobre, possibilitando uma análise crítica do processo de hidroconformação a explosão.

O melhor resultado foi obtido com o inoxidável ferritico, como se vê na Figura 8.

Figura 8: Calota de aço inoxidável ferrítico hidroconformada

Fonte: Do Autor.

Os testes em alumínio apresentaram uma qualidade de conformação inferior ao aço

inoxidável ferrítico, como se vê na Figura 9, onde o rebaixo não foi completamente

reproduzido.

Figura 9: Calota de alumínio hidroconformada

Fonte: Do Autor.

As calotas em cobre hidroconformadas reproduziram satisfatoriamente as curvas da

matriz, como se vê na Figura 10.

Figura 10: Calota de alumínio hidroconformada

Fonte: Do Autor.

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Concluiu-se que o processo de hidroconformação é viável para a conformação

mecânica de chapas metálicas. Observou-se também a necessidade da inclusão de um

dispositivo prensa-chapas para evitar o enrugamento que se observa na calota

hidroconformada.

8. FONTES CONSULTADAS

[1] J.M.L.Ramalheira, Comportamento Mecânico de Peças Hidroformadas (2008)

[2] PINHEIRO, José Maurício. Da iniciaçao cientifica ao TCC: uma abordagem para os cursos de

tecnologia. Rio de Janeiro (RJ): Ciência Moderna, 2010. 161 p. ISBN 9788573938906.