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PUC GoiásENGENHARIA DE CONTROLE E
AUTOMAÇÃODisc.: Processos de Fabricação
Prof. Jorge Marques
Aula 9Processos de Conformação Mecânica
Estampagem
Referências:CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. IITelecurso 2000. Processos de Fabricação.
BENAZZI JR. Tecnologia de Estampagem – Fatec-SO
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Estampagem - Introdução
Assuntos a estudar
• Processos de Estampagem: corte, dobra, repuxo.• Ferramentas de corte: punção/matriz,
posicionadores, dispsitivos de avanço e paradas. Ferramentas de múltiplo estágio.
• Layout de chapa, layout de tiras.
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Introdução
• Estampagem corresponde a um conjunto de operações que provoca transformações em uma chapa sem arranque de cavaco.
• A operação é realizada por meio de ferramentas (estampos) acionados por prensas mecânicas, hidráulicas ou pneumáticas.
• A estampagem é normalmente realizada a frio
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Prensas
São as máquinas utilizadas para executar a estampagem. Existem vários tipos e tamanhos de prensas.
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Estampo
Ferramenta que executa a estampagem.
Bases para estampos
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Componentes do Estampo
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Distribuição das forças na estampagem
Para evitar problemas diversos, como rebarbas excessivas, desgastes severos da ferramenta, vibrações e desbalanceamentos, é preciso distribuir as forças segundo um baricentro.
𝑥𝐺=𝑃1𝑥1+𝑃2𝑥2+𝑃3 𝑥3
𝑃1+𝑃2+𝑃3
𝑦 𝐺=𝑃1 𝑦1+𝑃2 𝑦2+𝑃3 𝑦3
𝑃1+𝑃2+𝑃3
= força de estampagem
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Operações de Corte
Operações de Corte• Corte• Entalhe• Puncionamento• Recorte• Transpasse
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Operações de Corte
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Operações de Corte
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Operações de Corte
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Operações de Corte
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Operações de Corte
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Operações de Deformação
• Dobramento• Repuxo• Extrusão• Cunhagem• Forjamento a frio
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Operações de Deformação
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Operações de Deformação
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Operações de Deformação
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Operações de Deformação
Cunhagem: Obtenção de figuras em alto ou baixo relevo, por meio do amassamento do material
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Operações de Deformação
Forjamento a frio: obtenção de formatos de forma drasticamente diferente do inicial. Exemplo: cabeça de parafuso, etapas iniciais de fabricação de esferas e porcas, etc.
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Características do Processo de Estampagem
• Elevada capacidade de produção.• Baixo custo em escalas médias e altas.• Intercambiabilidade facilitada.• Ausência de cavaco.• Precisão e leveza nas peças obtidas.
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Matéria Prima da Estampagem
• Chapas de metal maleável, dúctil (principalmente para repuxo), com bom acabamento superficial:– Aço– Cobre – Alumínio– Níquel e suas ligas– Zinco– Metais preciosos
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Dimensões comerciais das chapas
• Chapas:– 700 x 2000 mm– 850 x 2000 mm– 1000 x 2000 mm, etc.
• Bobinas de 800 a 1200 mm de largura, ou outras larguras, com massa de aproximadamente 14 toneladas.
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Fonte: Benazzi Jr.
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Operações de Corte
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Operações de Corte
• Como observa-se na figura anterior, o material sofre inicialmente deformação plástica, depois cisalhamento e, posteriormente, destacamento. Sendo bem definida cada região com cantos arredondados, faixa brilhante e faixa áspera respectivamente.
• O alcance de cada região é função da dureza.
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Força de corte
= Força de corte = Tensão de ruptura por cisalhamento = a área de corte
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Força de Corte na Tesoura Guilhotina faca inclinada
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Força de CorteTesoura Guilhotina
= espessura da chapa
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Puncionamento
• Operação realizada com o estampo (punção-matriz)
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Força de corte no puncionamento
= perímetro de corte
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Layout de corte
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Layout de corte
• O arranjo das peças a estampar, respeitando os espaçamentos, definem uma tira de estampagem.
• A largura da tira é limitada pela capacidade da máquina ou pelas características da ferramenta de estampagem.
• As tiras são cortadas a partir de chapas ou bobinas.• Obter o máximo aproveitamento do material é o
objetivo do layout de corte.• Softwares comerciais podem auxiliar nesta tarefa.
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Layout de Chapas
• O estudo do layout visa obter o máximo aproveitamento (rendimento) da chapa.
• O layout depende de:• Limites das prensas (carga e dimensões);• Volume de produção;• Sentido da laminação (em alguns casos);• Características dos materiais (espaçamentos).
• = rendimento da chapa.
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Exemplos de layout
• Estampos simples, com um punção
• Estampos com dois punções
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Exemplos de layout
• Estampos com 3 carreiras de punções
– Mais carreiras de punções = mais rendimento Mas também exigem estampos mais caros e complexos. Analisar o volume/escala.
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Exercício
– Dimensões da chapa: 2000 x 1000 mm.– Largura máxima da tira: 320 mm (limitação máq.).– Espaçamento requerido entre peças e nas bordas
da tira s = 2 mm.
Dados o desenho da peça e demais informações abaixo, faça um layout de estampagem e calcule o rendimento da chapa.
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Estampos Progressivos
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Estampos Progressivos• Utilizados para peças complexas e/ou extração de
peças a partir de resíduos de outras maiores.
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Estampos Progressivos
• Outro exemplo
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Grandes Produções
• Estampos com alimentadores automáticos e tiras na forma de bobinas.
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Estampagem
DOBRAMENTO
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Operações de Dobra
• Enquanto no corte as forças são de cisalhamento, na dobra, utiliza-se de dos conceitos de flexão para dimensionamento dos esforços necessários.
• Igualmente importantes no projeto de ferramentas e seleção de máquinas para operações de dobra são:– Raio mínimo dos materiais,– Retorno elástico.
• Os dimensionamentos dos esforços e os detalhamentos e características de projeto de ferramentas e máquinas não serão tratados nesta disciplina.
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Desenvolvimento de blanks
• No dobramento, há alongamento da chapa numa face e contração na outra. Numa região próxima do centro da espessura da chapa permanece com o comprimento inicial; é a camada linha neutra.
• O pedaço de chapa que, depois de dobrada, se transforma na peça final é chamada de blank.
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Desenvolvimento de blanks• Um comprimento desenvolvido L é calculado
conforme o esquema abaixo
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Exercício: Calcule o comprimento desenvolvido L da peça abaixo
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Estampagem
REPUXOEstampagem Profunda
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Operação de Repuxoou estampagem profunda
• Na operação de repuxo obtêm-se peças ocas, partindo-se de placas ou chapas planas.
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Operação de Repuxoou estampagem profunda
• Durante a operação de repuxo o material (chapa) sofre esforços de compressão (nas bordas da matriz) e esforços de estiramento.
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Determinação do Blank para repuxo
• Quase sempre a espessura final da peça repuxada permanece a mesma da chapa. Neste caso;Área superficial da peça = área superficial do blank
• Quando há mudança de volume (menos comum) é preciso fazer,
Volume de metal da peça = volume de metal do blank
• Trabalharemos apenas com os casos de área constatnte.
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Exemplo: Calcule o blank da peça
Resolução• A peça é cilíndrica, logo o blank será também
cilíndrico, um disco
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Exemplo (cont.)
Área do blank = Área da peça (um superfície)
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Exemplo (cont.)
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Exercícios
• Determinar o blank necessário para produzir a peça ilustrada, de 50 mm de diâmetro. Considerar sobremetal de 10 mm para operação de rebarbação (recorte)
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Estágios de Repuxo
• Peças de grandes profundidades de repuxo devem ser repuxadas em várias operações. O número de operações depende da profundidade de repuxo e das características do material da chapa.
• Coeficiente de repuxo: é a menor relação possível entre o diâmetro do punção e o diâmetro do blank
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Valores típicos de coeficiente de repuxo
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Esxemplo
• Calcular o número de operações necessárias para obtenção da peça repuxada abaixo.
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Exemplo (resolução)
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Estampagem
EQUIPAMENTOS
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Prensa Excêntrica.Acionamento mecânico por rotação de eixos excêntricos.Golpes rápidos por impacto (tipo martelamento)Limitadas às características da ferramenta e sistemas de alimentação.
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Prensa hidráulica
Acionada por pistão hidráulico.
Golpes em velocidade constante e controlada.
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Dobradeiras
• Permitem executar diversas formas (perfis com um conjunto simples de matrizes e punções. Quando aliadas a CNC, as operações são simplificadas e precisas.
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Dobradeiras
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Perfiladeiras
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Calandras