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Resumo base para a segunda prova de conformação....

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Resumo de Conformação Mecânica Estampagem: É um processo de conformação que visa dar a forma final às chapas. Geralmente realizado a frio, engloba um conjunto de operações, onde a chapa adquire uma nova geometria. Os materiais mais utilizados para esse processo de estampagem são: alumínio, magnésio, aço baixo carbono, aços inoxidáveis, latão (principalmente o latão 70-30 – possui um dos melhores índices de estampabilidade). A qualidade da chapa é um fator que desse ser considerado no processo. Os itens utilizados para a avaliação da qualidade da chapa são: composição química, propriedades mecânicas, especificações dimensionais, acabamento e aparência da superfície. Composição Química: Deve ser controlada no processo de fabricação do metal; A segregação de elementos químicos, por exemplo, que pode estar presente no lingote que deu origem à chapa, causa o comportamento irregular do material durante a estampagem. Propriedades Mecânicas: A dureza, resistência à tração e plasticidade são propriedades importantíssimas na estampagem. Especificações das dimensões: Ajudam no melhor aproveitamento possível do material, quando é necessário cortá-lo para fabricação da peça. O ideal é obter a menor quantidade possível de sobras e retalhos que não podem ser aproveitados. Acabamento e aparência da superfície: Defeitos de superfície prejudicam não só a qualidade da peça estampada, como também influenciam no acabamento quando o produto deve receber a pintura ou algum tipo de revestimento.

Vantagens: - Alta produção - Reduzido custo da peça - Acabamento bom, não necessitando processamento posterior - Maior resistência das peças devido à conformação, que causa o encruamento no material - Baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da produção e a facilidade de detecção de desvios.

Operações de estampagem: São realizadas por meio de prensas que podem ser mecânicas ou hidráulicas, dotadas ou não de dispositivos de alimentação automática das chapas, tiras cortadas ou

bobinas. A seleção de uma prensa depende do formato, tamanho e quantidade de peças a serem produzidas e, consequentemente, do tipo de ferramental que será usado. Normalmente as prensas mecânicas são usadas nas operações de corte, dobramento e estampagem rasa. As prensas hidráulicas são mais utilizadas na estampagem profunda. As operações são classificadas como: Dobramento, estiramento, repuxamento, embutimento e corte.

Estampagem por corte:

é um processo de conformação mecânica com

separação de massa onde o material sofre cisalhamento sob a ação de ferramentas de corte. O corte é uma operação de preparação para receber o blank (blank = disco plano de dimensões conhecidas onde será estampada a peça). A aresta de corte apresenta três regiões: uma rugosa (correspondente à superfície da trinca da fratura), uma lisa (formada pelo atrito da peça com as paredes da matriz) e uma região arredondada (formada pela deformação plástica inicial). A qualidade das arestas cortadas não é a mesma das usinadas, entretanto, quando as lâminas são mantidas afiadas e ajustadas é possível obter arestas aceitáveis. Quanto menor a espessura da chapa, maior é a qualidade da bordas cortadas. A espessura da chapa a ser cortada deve ser igual ou menor o diâmetro do punção. Nos processos que usam prensas simples, o corte acontece no máximo a 1/3 da espessura da chapa, sendo o restante “quebrado” por efeito de tensões de tração (“estouro”). Já nos processos de corte fino o estouro é limitado a no máximo 10% da espessura da chapa, gerando peças com qualidade da aresta cortado muito superior no convencional. O processo de estampagem por corte é usado na obtenção de formas geométricas em chapas por meio de uma ferramenta de corte, ou punção de corte (macho), por intermédio de uma prensa exercendo pressão na chapa apoiada numa matriz.

Etapas da estampagem por corte: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

Recorte (peça desejada é retirada da chapa) Puncionamento ou perfuração Entalhamento Seccionamento (separa uma peça da chapa segundo duas linhas abertas, balanceando as forças e deixando refugo) Cisalhamento Aparamento (remoção do material em excesso, incluindo as rebarbas) Refilamento Recorte Progressivo Recorte fino

Aproveitamento da chapa Os principais parâmetro a serem considerados na operação de estampagem por corte são: aproveitamento máximo da chapa; folgas entre punção e matriz; forças envolvidas na operação e dimensionamento da matriz. O aproveitamento da chapa, é o estudo econômico que proporciona o aproveitamento máxima de chapa ou, em outras palavras, a obtenção da maior quantidade de peças em uma mesma chapa. Este estudo visa encontrar a melhor distribuição das peças na chapa bem como calcular as distâncias ótimas entre as várias peças. Folga de corte: é o termo utilizado para designar a diferença dimensional entre o punção e a matriz. A folga proporciona a propagação das trincas que se iniciam na borda das lâminas e vão através do metal até próximo da região central da espessura, ocasionando um corte muito mais eficiente e sem deformações não previstas. A luz de corte é um termo utilizado para designar a relação da folga de corte X espessura do material a cortar. O valor da folga é função da espessura da chapa, do processo de corte e do material da capa. Grandes folgas levam a aumento do recalque, havendo risco de quebra da ferramenta devido ao aumento da força necessária para o corte, além de provocar rebarbas que podem ferir os operadores e também, em folgas grandes, há dificuldade de propagação da trinca, o que provoca defeito na peça. Folgas pequenas aumentam o atrito substancialmente acarretando aumento da força e degeneração da aresta gerada na peça, implicando perda de qualidade. Não existe uma regra geral para selecionar o valor da folga pois são vários os parâmetros de influência, são eles: espessura da chapa, aspecto superficial de corte, operações posteriores, imprecisões, aspectos funcionas e tipo de material da peça.

Curvas: Superior –aço duro; Média –aço doce e latão; Inferior –alumínio e metais leves.

Estampagem por dobramento: É um processo de conformação onde uma força é aplicada a uma chapa ou tira de metal, dobrando-a a um ângulo para atingir uma forma determinada. Basicamente, trata-se de uma deformação por flexão. Peças obtidas por dobramento: Gabinetes de CPU, estojos, painéis de fotos, gabinete de maquinas de café, etc. A calandra é uma das máquinas de conformação mais usadas na caldeiraria. Calandrar significa curvar a chapa, ou seja, de uma chapa plana cria-se um tubo por exemplo. Calandra de passo: mais conhecida como calandra inicial, nela a folga entre os rolos pode ser ajustada para as diversas espessuras e diâmetros resultantes. Calandra piramidal: o rolo superior pode ser ajustado para exercer menor ou maior pressão obtendo as peças de diferentes diâmetros.

No dobramento, a tensão varia de um máximo negativo na camada interna para zero na linha neutra a um máximo positivo na camada externa.

Efeito Mola (K) O efeito mola ocorre em todos os processos de conformação, mas no dobramento é mais facilmente detectado e estudado. O efeito mola é comumente representado pela letra K. Uma parte das tensões da seção dobrada estará abaixo do limite de escoamento e outra supera este limite, conferindo à peça uma deformação plástica. Uma vez que cessado o esforço de dobramento, a parte da seção que apenas sofreu deformação elástica tende a retorna à posição anterior ao dobramento. Em alguns casos, é utilizada a prática de se efetuar uma calibragem em estampo específico, já compensando o retorno elástico para das as dimensões finais da peça. Este

procedimento é viabilizado em produção seriada onde o custo do estampo calibrador pode ser diluído no preço unitário da peça.

Raio de Dobramento Existe um raio de dobramento abaixo do qual o metal trinca na superfície externa. É o raio mínimo de dobramento expresso geralmente em múltiplos da espessura da chapa. Um raio de dobramento de 3t indica que o metal pode ser dobrado formando um raio de três vezes a espessura da chapa sem que haja o aparecimento de trincas. O raio mínimo de dobramento é portanto um limite de conformação, que varia muito para os diversos metais. Alguns metais muito dúcteis apresentam raio mínimo de dobramento igual a zero. Isto significa que as peças podem ser achatadas sobre si mesmas.

Dobrador: É formado por punção e matriz e, geralmente, guiado pelo cabeçote da prensa ou placa-guia. O punção é uma peça de aço, temperada e revenida, cuja parte inferior tem um perfil que corresponde à superfície interna da peça. Pode ser fixado diretamente no cabeçote da prensa ou por meio da espiga. A matriz é de aço e sua parte superior tem a forma de parte exterior da peça. Pode ser fixada diretamente sobre a mesa da prensa. Geralmente, é sobre a matriz que se fixam as guias do material da peça, que são elemento adaptados ao estampo para dar uma posição adequada ao trabalho.

Imagem: espiga, punção guia Placa-guia, matriz Slide 29 - dobramento

Existem estampos mistos cujas estruturas são o resultado da união dos estampos de corte e de dobra. Os estampos mistos realizam as duas operações, tanto de corte como de dobra.

EMBUTIMENTO:

O embutimento ou estampagem profunda é o processo de

conformação que imprime sobre uma chapa plana formas diversas através de deformações plásticas. Neste caso, não há aparecimento de trincas ou rugas. É realizada a frio. A operação de embutimento consiste em transformar uma chapa plana de espessura “t” num corpo côncavo. E por esse processo, produzem-se panelas, partes das latarias de carros como para-lamas, etc. Para melhor rendimento, é importante que se tenha boa lubrificação. Com isto reduzem-se os esforços de conformação e o desgaste da ferramental. A espessura da chapa varia: 1) No centro do fundo é igual a espessura do blank (chapa plana) 2) Próximos às bordas do fundo, a espessura é menor do que a do blank 3) A espessura das paredes laterais aumentam a partir da borda do fundo e podem chegar a 1,25 da espessura do disco A distinção entre estampagem rasa e profunda é arbitrária. A estampagem rasa geralmente se refere à conformação de um copo com profundidade menor do que a metade do seu diâmetro com pequena redução de parede. Na estampagem profunda o copo é mais profundo do que a metade do seu diâmetro. Dependendo do material, e da espessura da chapa, existe um limite de redução de diâmetros de uma peça, denominado limite de embutimento. Por isso, muitas vezes

é necessário realizar várias operações de estampagem profunda seguidas em uma série a fim de obter uma redução maior do diâmetro.

Prensa-chapas: - função de manter a chapa sob pressão para fazer com que esta deslize apenas para o interior da cavidade da matriz.

Projeto de matrizes de embutimento Nas matrizes de embutimento o raio de concordância é de grande importância. Um raio muito pequeno aumenta o esforço de embutimento e com ele a tendência de travar o punção e/ou destacar do fundo do copo. Deve-se ter cuidado com o ferramental para que haja folga suficiente entre a matriz e o punção. Este detalhe da ferramenta é fundamental para o processo, pois folgas grandes demais provocam enrugamento da peça, problemas de rebarbas e etc; folgas pequenas podem causar surgimento das tensões cisalhantes ocasionadas pelo atrito que levem à ruptura do metal em prensa, travamento do sistema e até danos na máquina. Materiais para estampos: Aço Cr-W com altos teores de carbono e de cromo Aço Mn-Cr-V com altos teores de carbono e manganês Aço Cr-Mo-V com altos teores de carbono e de cromo Velocidades: Aço inoxidável: 200mm/s Aço doce: 280mm/s Alumínio e ligas: 500mm/s

Defeitos em produtos embutidos: Defeitos pré-existentes nas chapas Pregas: inclusões na chapa laminada. Deve-se trabalhar com material de melhor qualidade. Furos alongados: Poros finos na chapa ou corpos estranhos duros que penetram durante a estampagem. Deve-se cuidar da limpeza dos locais de armazenamento da chapa. Diferenças de espessuras na chapa: Aba de largura irregular, formam-se gretas entre as regiões da aba de diferentes espessuras. Deve-se exigir produto laminado com tolerâncias dimensionais estreitas. Defeitos no projeto e construção da ferramenta Desprendimento do fundo: o punção de embutir atua como punção de corte, o raio de curvatura é muito pequeno no punção e na aresta embutida. Solução: arredondar melhor as arestas do punção de embutir e na matriz de estirar Ruptura do fundo: o fundo rompido é unido ao resto da peça apenas por um lado. Solução: introduzir mais uma etapa de embutimento ou escolher uma chapa de maior capacidade de embutimento. Trincas no fundo: Variação de espessura na chapa ou folga de embutimento entre o punção e a matriz muito estreita. Solução: revisar a espessura da chapa, eventualmente alargar o orifício de embutimento e, em peças de formato retangular, limpar sempre as arestas da ferramenta. Forma abaulada: Folga de embutimento demasiadamente grande. Solução: algumas vezes o problema é eliminado com o aumento da pressão de sujeição. Em casos extremos, deve-se trocar a matriz ou punção. Defeitos de conservação da ferramenta: Estrias de embutimento: desgaste da ferramenta e chapa ou chapa oxidada. Solução: tratamento superficial para endurecimento das arestas da matriz, melhorar o processo de decapagem, melhorar as condições de lubrificação, empregar eventualmente películas de embutir.

Repuxamento: É um processo que consiste na conformação de chapas metálicas em cilindros sem costuras, cones, semi-esferas ou outras formas circulares, utilizando uma combinação de rotação e esforço mecânico. O processo é geralmente levado a efeito em torno, em cujo cabeçote se prende a uma placa circular do metal a ser repuxado, ao mesmo tempo em que a ferramenta é forçada ao encontro à placa.

Utiliza-se geralmente um mandril de forma pré-estabelecidas. Entretanto, formas mais simples podem ser obtidas sem mandril. O repuxamento manual é empregado para conformação de flanges, abas, copos, cones e superfícies de dupla curva de revolução, como sinos. Qualquer metal dúctil que possa ser conformado a frio por outro processo, presta-se para ser repuxado. O processo pode ainda ser mecanizado, com o emprego de equipamento especialmente construído para esse fim, permitindo a conformação de uma grande variedade de objetos, desde pequenas ferragens até grandes componentes para aplicações mais sofisticadas. A figura abaixo mostra o repuxamento feito manualmente.

ESTIRAMENTO:

é um processo de conformação mecânica que consiste na

aplicação de forças de tração, de modo a esticar o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz). Neste processo, o gradiente de tensões é pequeno, o que garante a quase total eliminação do efeito mola. Como predominam tensões de tração, grandes deformações de estiramento podem ser aplicadas apenas para materiais muito dúcteis.

Ferramental: O equipamento de estiramento consiste basicamente de um pistão hidráulico, que movimenta o punção. Duas garras predem as extremidades da chapa. Na operação, não existe uma matriz fêmea. As garras podem ser móveis permitindo que a força de tração esteja sempre em linha com as bordas da chapa. Garras fixas devem ser usadas somente para conformação de peças com grandes raios de curvatura, evitando-se com isto o risto de ruptura da chapa na região das garras.

OBS: OS AÇOS INOX AUSTENÍTICOS SE DEFORMAM BASICAMENTE POR ESTIRAMENTO E OS FERRÍTICOS POR EMBUTIMENTO

O estiramento é uma das etapas de operações complexas de estampagem de chapas finas. Na conformação de peças como partes de automóveis ou de eletrodomésticos, é comum haver componentes de estiramento. O limite de conformação no estiramento pode ser estabelecido pelo fenômeno da estricção. A estricção é a redução das dimensões da seção transversal, provocada pelas cargas de tração do processo. No estiramento deve ser evitada estricção localizada, comumente conhecida por empescoçamento.

FINA 1. O que é efeito mola? Desenhe o gráfico de K em função da espessura 2. Qual a diferença entre repuxamento convencional para estiramento? 3. O que é folga no corte? E como influencia no processo? 4. Explique o processo de calandragem Respostas: 1) O efeito mola acontece em todos os processos de conformação, mas é mais facilmente detectável e estudado no dobramento. É comumente representado pela letra K. Uma parte das tensões da seção dobrada estará abaixo do limite de escoamento (máxima tensão abaixo da qual o material segue a lei de hooke) e outra supera este limite, conferindo à peça uma deformação plástica. Uma vez que cessado o esforço de dobramento, a parte da seção que apenas sofreu deformação elástica tende a retorna à posição anterior ao dobramento. Em alguns casos, há a prática de se efetuar uma calibragem em estampo específico, já compensando o retorno elástico para das as dimensões finais da peça.

2) O repuxamento é um método empregado para fabricação de fundo de tanques de aço e outras peças de simetria circular profundas. O blank é conformado progressivamente contra um bloco por intermédio de rolete ou ferramenta manual. O estiramento aplica forças de tração de modo a esticas o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz) 3) A folga no corte é o termo utilizado para designar a diferença dimensional entre o punção e a matriz. A folga proporciona a propagação das trincas que se iniciam na borda das lâminas e vão através do metal até próximo da região central da espessura, ocasionando um corte muito mais eficiente e sem deformações não previstas. Folgas em excesso levam a aumento do recalque, havendo risco de quebra da ferramenta devido ao aumento da força necessária para o corte, além de provocar rebarbas que podem ferir os operadores e também, em folgas grandes, há dificuldade de propagação da trinca, o que provoca defeito na peça. Folgas pequenas aumentam o atrito substancialmente acarretando aumento da força e degeneração da aresta gerada na peça, implicando perda de qualidade. 4) Calandragem é um processo de conformação mecânica usado na caldeiraria com o objetivo de dar forma a chapas e/ou laminados de metal pela passagem entre rolos. As calandras servem para prensar e curvar chapas de metal. É uma forma de dobramento.

METALURGIA DO PÓ:

É o ramo da indústria metalúrgica que se dedica à produção de peças a partir de pós metálicos e não metálicos. O processo consiste em compactar e/ou modelar a mistura e aquecê-la (etapa chamada de sinterização), com o objetivo de melhorar a coesão da estrutura interna. É um processo em que a economia de material é levada ao extremo, com mínimas perdas de matéria-prima. Algumas ligas podem ser obtidas pela metalurgia do pó a custos várias vezes inferiores do que se fossem produzidas pela metalurgia convencional. A característica específica do processo é que a temperatura permanece abaixo da temperatura de fusão do elemento constituinte principal. Motivos que tornam a metalurgia do pó uma fonte produtora de peças para praticamente todos os ramos da indústria: - Controle exato da composição química desejada do produto final - Redução ou eliminação das operações de usinagem - Bom acabamento de superfície - A pureza dos produtos obtidos - Facilidade de automação do processo Características dos Pós Entre as características mais importantes dos pós metálicos estão a forma e o tamanho das partículas. Principais características dos pós metálicos: Pureza e composição química; Microestrutura, tamanho, forma e porosidade da partícula; Densidade; velocidade de escoamento; superfície específica; compressibilidade; resistência verde; A pureza e composição química é uma característica importante, pois conhecendo esse item, pode-se determinar quais são as impurezas presentes, visto que essas impurezas podem afetas as condições de compactação e sinterização. Ex: Pó de ferro, obtido por redução, tem tendência a apresentar certa quantidade de óxido de ferro. Etapas do processo: 1) Obtenção dos pós: O pó é confeccionado por processos es...