SEMINRIO PLANO NACIONAL DE EDUCAO 2011-2020

SEMINRIO

ESTAMPAGEMANHANGUERA FACULDADE DE ENGENHARIA MECNICA9 SEMESTRE1PROFESSORA PATRICIA

GRUPO

ENGINEER FUTURE

ESTAMPAGEM

DESCRIO DO PROCESSO Corte de chapas O corte de chapas corresponde obteno de peas geomtricas a partir de chapas submetidas ao de uma ferramenta ou puno de corte, aplicados por intermdio de uma prensa que exerce presso sobre a chapa apoiada numa matriz e presa por intermdio de uma anti-ruga. Conformao em geral Na conformao em geral, as peas iniciais (esboos) podem ser simples tiras de metal a serem dobrados ou recortados, pedaos de tubos a serem abaulados ou pregueados, ou ainda discos a serem estampados e posteriormente pregueados (tome-se, como exemplo, as pequenas tampas metlicas de garrafas de cerveja e refrigerantes).

3ESTAMPAGEM PROFUNDA o processo de estampagem em que as chapas metlicas so conformadas na forma de copo, ou seja, um objeto oco. 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 uma figura de revoluo.

Exemplo de Prensa de EstampagemCARACTERSTICAS DO PROCESSO

Caractersticas do dobramentoAlgumas fases de operaes simples do dobramento procura manter a espessura da chapa ou evitar qualquer outra alterao dimensional. Em operaes mais simples, para obteno de elementos curtos, usam-se matrizes, montadas em prensas de estampagem. No dobramento, dois fatores so importantes: o raio de curvatura e a elasticidade do material. Devem-se sempre evitar cantos vivos; para isso, devem-se usar raios de curvatura que correspondem 1 a 2 vezes a espessura da chapa, tratando-se de materiais moles, e 3 a 4 vezes, para materiais duros.As chapas desses materiais mais duros comumente, depois de realizado o esforo do dobramento, tendem a voltar s suas formas primitivas, de modo que recomendada a construo de matrizes com ngulos de dobramento mais acentuados, alm da realizao da operao em vrias etapas.

Caractersticas da estampagem

Uma das caractersticas marcantes dos processos de estampagem a uniformidade de tenses. Em decorrncia da uniformidade geomtrica, as tenses existentes em qualquer plano vertical, passando pelo eixo de simetria, so iguais, e as possibilidades de aparecimento de enrugamento na 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.

Propriedades dos produtos estampados

Como o processo de estampagem geralmente realizado a frio, na regio de formao plstica da pea ocorre uma elevao da resistncia mecnica. Nessa regio, a pea apresentar ento uma resistncia mecnica maior do que a da chapa inicial. muito comum na concepo de peas grande a utilizao de perfis, conformados de chapas, nervuras ou rebaixos na prpria pea para aumentar a rigidezMateriais envolvidos

As chapas metlicas de uso mais comum na estampagem so:As feitas com as ligas de ao de baixo carbono;Os aos inoxidveis;As ligas alumnio-mangans;Alumnio-magnsio;E o lato70-30, que tem um dos melhores ndices de estampabilidade entre os materiais metlicos.

METALURGIA DO PROCESSO

Dobramento 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. Na parte interna da regio de concordncia, surgem esforos de compresso e, na externa, de trao. A eventual fratura de pea ocorre na parte externa e o possvel enrugamento na parte interna.

METALURGIA DO PROCESSO

Estampagem profunda 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, atravs 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. Portanto, conforme j descrito anteriormente, a estampagem profunda uma combinao de encolhimento e dobramento do flange.

EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS E SEUS DESDOBRAMENTOS

Mquinas de estampagemAs mquinas de estampagem para trabalhos com chapas so de diversos tipos, e algumas operaes podem ser feitas em mais de um tipo de mquina e, em geral, classificam-se como segue: 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, que podem ter, ou no, dispositivos de alimentao automtica das tiras cortadas das chapas ou bobinas. EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS E SEUS DESDOBRAMENTOS

Mquinas de estampagemA 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. As prensas mecnicas de efeito simples so aquelas que funcionam com 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 de duplo efeito so utilizadas para as operaes de corte, dobramento e estampagem rasa. As prensas hidrulicas, mais usadas para estampagem profunda, podem ser de duplo ou triplo efeito. So acionadas por sistemas hidrulicos constitudos de bomba, cilindros e vlvulas reguladoras arranjadas de forma a ser possvel o controle de deslocamento, da presso e da velocidade de operao. Como 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 menoresEQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS E SEUS DESDOBRAMENTOS

Ferramentas de Corte As ferramentas de corte de estampagem so constitudas de uma matriz e de um puno

EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS E SEUS DESDOBRAMENTOS

Ferramentas de Dobramento As ferramentas que realizam o dobramento so os chamados estampos de dobramento, compostas de duas partes: um macho, localizado superiormente, e uma fmea, localizada inferiormente.

EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS E SEUS DESDOBRAMENTOS

Ferramentas de Estampagem Profunda A mquina de conformao de estampagem pode ser uma prensa excntrica, para peas pouco profundas, ou uma prensa hidrulica, em caso contrrio. mesa da prensa, fixada a matriz. O puno fixado no porta-puno e o conjunto fixado parte mvel da prensa

Materiais para ferramentas de estampagemOs materiais para as ferramentas de estampagem so selecionados em funo dos seguintes fatores: tamanho e tipo de ferramenta (corte, dobramento, embutimento), temperatura de trabalho 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 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, na forma de pastilhas inseridas em suportes de ao.

Aos USIMINAS

A ttulo de exemplo, podem-se citar os aos desenvolvidos pela USIMINAS para suas aplicaes em estampagem. Os aos da USIMINAS dividem-se em duas grandes categorias: USI-STAR e USI-R-COR. Esses so aos desenvolvidos junto indstria automobilstica, visando a atender s necessidades de maior resistncia mecnica e corroso atmosfrica. Aos USI-STAR

So aos de baixa liga, com 400 e 450 N/mm2 de resistncia, para aplicao em peas estruturais de veculos automotores, visando a diminuio do peso e, consequentemente, a reduo do consumo de combustveis.

Aos USI-R-COR

So aos laminados a frio, resistentes corroso atmosfrica, que aps fosfatizao e pintura, apresentam maior resistncia corroso que os aos carbono comuns em condies idnticas. A aplicao principal na indstria automobilstica coma fabricao de peas crticas corroso e na de eletrodomsticos.

NVEL DE AUTOMAO E CONTROLE DO PROCESSOO conceito de controle de processo de estampagem atualmente difundido : habilidade de controlar como se deformar o material atravs da determinao do ferramental e dos parmetros do processo durante o perodo de design e a habilidade de variar parmetros durante os processos de conformao. Comparada com a usinagem, a flexibilidade do ferramental de estampagem bem limitada pela sua rigidez e pela forma como a energia transferida chapa metlica. Em geral, o objetivo eliminar os prottipos de ferramental atravs da utilizao cada vez mais frequente de softwares integrados e de simulao numrica. O objetivo da simulao numrica, por sua vez, produzir processos de conformao sem falhas e reduzir, ou eliminar, mudanas de projeto no ferramental. Em se entendendo a mecnica da deformao dos metais e, principalmente, em se tendo confiana nos processos de simulao numrica, pode-se realizar todo o design utilizando-se de mtodos numricos. Os processos de estampagem esto, finalmente, cada vez mais automatizados. A tendncia, conforme j descrito anteriormente, a utilizao de sistemas integrados que controlem todos os passos do processo de fabricao, desde o projeto das peas e ferramental, at inspeo final das peas produzidas; ainda no existe, entretanto, tal sistema integrado, e muitos esforos tm sido feitos no sentido de alcan-lo.

PRINCIPAIS FALHAS E DEFEITOS NAS PEAS DE ESTAMPAGEM

Os defeitos nos processos industriais em geral Na operao industrial de prensagem, ocorrem muitos defeitos nas peas obtidas, dando origem a retrabalhos posteriores, ou mesmo sucateamento do material, o que onera o fluxo e o tempo na produo. Muitos defeitos tm origem na qualidade do material; outros, provm do processo de conformao; a anlise da origem de defeitos, portanto, exige conhecimento detalhado tanto do processo quanto do material para que se consiga caracteriz-los e evit-los convenientemente.

superfcie quebrada, linhas de distenso, estufamento localizado, ondulaes, rugas e defeitos superficiais variados (arranhes, marcas)

empeno, efeitos de mola e baixa resistncia mecnica da pea conformada.

PRINCIPAIS FALHAS E DEFEITOS NAS PEAS DE ESTAMPAGEM 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;

de defeitos na conservao da ferramenta.

MECANISMOS DE CONTROLE DE QUALIDADE

Nos ltimos 50 anos, foram desenvolvidos um sem nmero de testes de laboratrio visando avaliar a priori o desempenho do material em escala industrial. a maioria deles esbarra sempre na dificuldade de que o processo de conformao industrial complexo e um teste de laboratrio, alm do efeito de escala, avalia apenas uma caracterstica do material e no pode prever o comportamento do material em condies diferentes daquela caracterstica. Pode-se classificar a avaliao do material em escala de laboratrio em trs grupos distintos: testes simulativos: visam simular, em escala de laboratrio, as deformaes que o material vai sofrer em escala industrial;

testes relativos s propriedades bsicas do material: em geral, so obtidos atravs dos testes de trao;

avaliao da severidade da deformao: feita comparando-se curvas limite de conformao realizada em laboratrio com os resultados obtidos em experincias em escala industrial.

Testes simulativos

esses testes visam simular, em escala de laboratrio, as deformaes que o material vai sofrer em escala industrial. Esses tipos sofrem a influncia de uma srie de variveis devida, principalmente, ao efeito de escala. Entre elas, podem-se citar: acabamento superficial, condies de lubrificao, velocidade de deformao, revestimentos superficiais, etc.

Tipos de testes simulativos

Testes de Estiramento: o material submetido a um sistema biaxial de tenses de trao, atravs de um puno slido hemisfrico ou presso hidrulica;

Testes de Estampagem: nestes testes, a presso no sujeitador mnima, para evitar a formao de rugas e permitir que o material flua para dentro da matriz o mais livremente possvel; realizam-se uma srie de ensaios, gradativamente aumentando-se o tamanho do esboo, at que o material no seja mais estampado, ou seja, at que ele se rompa antes de ser embutido;

Testes Combinados: so testes em que se procura simular, ao mesmo tempo, estampagem e estiramento; o mais conhecido destes testes conhecido como Fukui, utilizando puno de cabea esfrica.

Testes de Flangeamento: utilizam um esboo com um furo central, variando o formato e dimenso do puno e do esboo; o teste mais conhecido chamado KWI (neste teste, mede-se a expanso percentual do furo);

Testes de Dobramento: consiste em dobrar vrias chapas retangulares atravs de uma cunha com raios de curvatura decrescentes at o dobramento por sobre a prpria espessura, medindo-se o menor valor em que o material consegue ser dobrado sem se romper.

Fluidos de lubrificao

A lubrificao concorre decisivamente para reduzir os esforos de atrito entre a chapa e a matriz e entre o puno e o sujeitador, garantindo a qualidade da operao de estampagem. A natureza do lubrificante determinada em funo do nvel do esforo de conformao e da necessidade de poder ser retirado da pea, aps a conformao, com relativa facilidade. Essas caractersticas so comumente contraditrias, na medida em que os lubrificantes que suportam melhor as elevadas presses de conformao, no permitindo a aderncia entre a chapa e as partes da ferramenta, so os que apresentam maior dificuldade para a sua remoo posterior.BIBLIOGRAFIA BRESCIANI Filho, Ettore [et al]. Conformao Plstica dos Metais, 5 edio, Editora da Unicamp, 1997. CAO, Jian [et al]. Next generation stamping dies - controllability and flexibility, Robotics and Computer Integrated Manufacturing 17, 2001. p. 49-56. CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecnica, Volume 1, McGraw Hill, 1977. FRANCO, Egberto, LINO, Jorge da Costa, KAMEI. Koyo et AL. Estampagem dos Aos. So Paulo.PROVENZA, Francesco. Estampos I, II e III. So Paulo: Pro Tec, 1996.BRITO, Osmar de. Estampos de Corte. So Paulo: Hemus.