PUC Goiás
ENGENHARIA DE CONTROLE E
AUTOMAÇÃO
Disc.: Processos de Fabricação
Prof. Jorge Marques
Aula 9
Processos de Conformação Mecânica
Estampagem
Referências:
CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. II
Telecurso 2000. Processos de Fabricação.
BENAZZI JR. Tecnologia de Estampagem – Fatec-SO
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.
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
Prensas
São as máquinas utilizadas para executar a estampagem.
Existem vários tipos e tamanhos de prensas.
Estampo
Ferramenta que executa a estampagem.
Bases para
estampos
Componentes do Estampo
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.
𝑃1 𝑥1 +𝑃2 𝑥2 +𝑃3 𝑥3
𝑥𝐺 =
𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3
𝑃1 𝑦1 +𝑃2 𝑦2 +𝑃3 𝑦3
𝑦𝐺 =
𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3
𝑃 = força de estampagem
Operações de Corte
Operações de Corte
• Corte
• Entalhe
• Puncionamento
• Recorte
• Transpasse
Operações de Corte
Operações de Corte
Operações de Corte
Operações de Corte
Operações de Corte
Operações de Deformação
•
•
•
•
•
Dobramento
Repuxo
Extrusão
Cunhagem
Forjamento a frio
Operações de Deformação
Operações de Deformação
Operações de Deformação
Operações de Deformação
Cunhagem: Obtenção de figuras em alto ou baixo
relevo, por meio do amassamento do material
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.
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.
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
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.
Fonte: Benazzi Jr.
Operações de Corte
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.
Força de corte
𝐹𝑐 = 𝜏 𝑟𝑢𝑝 . 𝐴𝑐
𝐹𝑐 = Força de corte
𝜏 𝑟𝑢𝑝 = Tensão de ruptura por cisalhamento
𝐴𝑐 = a área de corte
Força de Corte na Tesoura Guilhotina
faca inclinada
Força de Corte
Tesoura Guilhotina
𝑒 = espessura da chapa
Puncionamento
• Operação realizada com o estampo (punção-matriz)
Força de corte no puncionamento
𝐹𝑐 = 𝜏 𝑟𝑢𝑝 . 𝐴𝑐
𝐴𝑐 = 𝑝. 𝑒
𝑝 = perímetro de corte
Layout de corte
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.
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).
• 𝜂=
á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑒ç𝑎𝑠
á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎
= rendimento da chapa.
Exemplos de layout
• Estampos simples, com um punção
• Estampos com dois punções
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.
Exercício
Dados o desenho da peça e
demais informações abaixo, faça
um layout de estampagem e
calcule o rendimento da chapa.
– 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.
Estampos Progressivos
Estampos Progressivos
• Utilizados para peças complexas e/ou extração de
peças a partir de resíduos de outras maiores.
Estampos Progressivos
• Outro exemplo
Grandes Produções
• Estampos com alimentadores automáticos e tiras na forma de
bobinas.
Estampagem
DOBRAMENTO
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.
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.
Desenvolvimento de blanks
• Um comprimento desenvolvido L é calculado
conforme o esquema abaixo
Exercício: Calcule o comprimento
desenvolvido L da peça abaixo
Estampagem
REPUXO
Estampagem Profunda
Operação de Repuxo
ou estampagem profunda
• Na operação de repuxo obtêm-se peças ocas,
partindo-se de placas ou chapas planas.
Operação de Repuxo
ou estampagem profunda
• Durante a operação de repuxo o material (chapa)
sofre esforços de compressão (nas bordas da matriz)
e esforços de estiramento.
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.
Exemplo: Calcule o blank da peça
Resolução
• A peça é cilíndrica, logo o blank será também
cilíndrico, um disco
Exemplo (cont.)
Área do blank = Área da peça (um superfície)
Exemplo (cont.)
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)
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
Valores típicos de coeficiente de repuxo
Esxemplo
• Calcular o número de operações necessárias para
obtenção da peça repuxada abaixo.
Exemplo (resolução)
Estampagem
EQUIPAMENTOS
Prensa Excêntrica.
Acionamento mecânico
por rotação de eixos
excêntricos.
Golpes rápidos por
impacto (tipo
martelamento)
Limitadas às
características da
ferramenta e sistemas
de alimentação.
Prensa hidráulica
Acionada por
pistão hidráulico.
Golpes em
velocidade
constante e
controlada.
Dobradeiras
• Permitem executar diversas formas (perfis com um
conjunto simples de matrizes e punções. Quando
aliadas a CNC, as operações são simplificadas e
precisas.
Dobradeiras
Perfiladeiras
Calandras