APOSTILA TECNOLOGIA DE ESTAMPAGEM

Transcrição

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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SOROCABA
TECNOLOGIA DE ESTAMPAGEM
Página
DM 0206007-01
Revisão Julho 2007
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Professor: Eng. Msc. Ivar Benazzi Jr.
Estagiário: Leandro Henrique Aio
TECNOLOGIA DE ESTAMPAGEM – CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
1- INTRODUÇÃO
1.1- Operações de corte
1.2- Operações de deformação
1.3- Generalidades dos Metais
1.3.1- Operações no Trabalho dos Metais em Chapas
1.3.2- Os Metais em Chapas
1.3.3- Fabricação dos Metais Laminados
1.3.4- Características dos Metais em Chapas
1.3.5- Características das Chapas
1.3.6- Verificações das Chapas
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2- OPERAÇÕES DE CORTE
2.1- Corte com tesoura guilhotina
2.1.1- Força de corte em tesoura guilhotina
2.1.2- Fases do corte em tesoura guilhotina
2.1.3- Tesoura guilhotina com facas paralelas
2.1.4- Tesoura guilhotina com facas inclinadas
2.1.5- Condição máxima de inclinação das facas
2.1.6- Geometria de corte das facas
2.1.7- Folga entre as facas da guilhotina
2.2- Puncionamento
2.2.1- Força de corte no puncionamento
2.2.2- Folga entre punção e matriz
2.2.3- Dimensionamento das peças
2.2.4- Utilização racional do material
2.2.4.1- Estampo com disposição normal
2.2.4.2- Estampo com disposição normal
2.2.4.3- Estampo com disposição e inversão de corte
2.2.4.4- Estampo de peças circulares
2.2.5- Determinação do posicionamento da espiga
2.2.5.1- Método analítico
2.2.5.2- Método do baricentro do perímetro
2.2.5.3- Espiga de Fixação
2.2.6- Construção e execução dos estampos de corte
2.2.6.1- Simples de corte
2.2.6.2- Aberto com guia para o punção
2.2.6.3- Fechado com guia p/ o punção e p/ a chapa
2.2.6.4- Aberto com colunas de guias
2.2.6.5- Aberto com sujeitador guiado por colunas
2.2.6.6- Aberto com sujeitador e porta-punção guiado por colunas
2.2.6.7- Progressivo
2.2.7- Estampos progressivos de corte
2.2.8- Elementos construtivos dos estampos de corte
2.2.8.1- Limitadores de avanço
2.2.8.2- Placas de choque
2.2.8.3- Punções
2.2.8.4- Porta-punção
2.2.8.5- Régua de Guia da Fita
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2.2.8.6- Apoio da tira
2.2.8.7- Placa Guia
2.2.8.8- Molas
2.2.9- Matrizes
2.2.9.1- Características geométricas
2.2.9.2- Cálculo da vida útil e espessura do talão
2.2.9.3- Cálculo da espessura da matriz
2.2.9.4- Cálculo da espessura da parede entre furos
2.2.9.5- Materiais para punções e matrizes
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3- OPERAÇÕES DE DEFORMAÇÃO
3.1- Dobra
3.1.1- Cálculo da força de dobramento
3.1.2- Raio mínimo de dobra
3.1.3- Cálculo do comprimento desenvolvido
3.1.4- Dobras de perfil em “U”
3.1.4.1- Força de dobramento s/ planificação de fundo
3.1.4.2- Força de dobramento c/ planificação de fundo
3.1.4.3- Força de dobramento c/ utilização de pisadores
3.1.5- Estampos de enrolar
3.2- Repuxo
3.2.1- Cálculo do diâmetro do blanque
3.2.1.1- Método das igualdades entre as áreas
3.2.1.2- Método do baricentro do perímetro
3.2.2- Repuxo em vários estágios
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4- FERRAMENTAS
4.1- Classificações das ferramentas
4.2- Elementos Normalizados
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5- EQUIPAMENTOS
5.1 – Prensas
5.1.1 - Características das Prensas
5.1.2 - Escolha da Prensa Conveniente
5.1.3 - Dispositivos de Proteção
5.2 - Corte a Laser
5.3 – Corte a Plasma
5.3.1 - Relação entre Processos (Oxi-Corte, Plasma, Laser)
5.4 - Corte a Jato de água
5.5 – Puncionadeira: Corte e Repuxo
5.5.1 – Esquema de Repuxo e Estampo Progressivo
5.6 – Dobradeira
5.7 - Automações em Prensas
5.7.1 - Desbobinador para Fitas
5.7.2 - Endireitadores para Fitas
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6 - SIMBOLOGIA DE ESTAMPAGEM
7 - ROTEIRO DE ESTAMPAGEM
8 - COMPONENTES FUNDAMENTAIS DE UM ESTAMPO
9 - REPRESENTAÇÃO DE ESTAMPO DE CORTE EXPLODIDO
10 - BIBLIOGRAFIA
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1- INTRODUÇÃO
Estampagem é o conjunto de operações com as quais sem produzir cavaco submetemos uma
chapa plana a uma ou mais transformações com a finalidade de obtermos peças com geometrias
próprias. A estampagem é uma deformação plástica do metal.
Os estampos são compostos de elementos comuns a todo e quaisquer tipos de ferramentas
(base, inferior, cabeçote ou base superior, espiga, colunas de guia, placa de choque, placa guia,
parafusos e pinos de fixação, e outros) e por elementos específicos e responsáveis pelo formato da
peça a produzir (matriz e punções).
Veja figura abaixo a nomenclatura:
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Outra definição dá-se por processos de conformação mecânica, realizado geralmente a frio, que
compreende um conjunto de operações, por intermédio das quais uma chapa plana é submetida a
transformações por corte ou deformação, de modo a adquirir uma nova forma geométrica.
1.1 - Operações de corte
•
•
•
•
•
Corte
Entalhe
Puncionamento
Recorte
Transpasse
Corte – Quando há separação total do material.
Entalhe – Quando há corte sem separação total.
Puncionamento – É a obtenção de figuras geométricas por meio de punção e matriz de modo
impactivo.
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Recorte – É a operação de corte realizada pela segunda vez.
Transpasse – É a operação de corte associada à operação de deformação (enrijecimento em chapas
muito finas).
Exemplos: fuselagem de aviões, painéis de automóveis, brinquedos, eletrodomésticos, etc.
1.2 - Operações de deformação
•
•
•
•
Dobramento
Repuxo
Extrusão
Cunhagem
6
Dobramento - É a mudança de direção da orientação do material.
Repuxo - Obtenção de peças ocas a partir de chapas ou placas planas devido à penetração do material
na matriz forçada pelo punção (Ex. lataria de automóvel, copo de filtro de óleo, etc).
Extrusão - Deformação do material devido a esforços de compressão (Ex. vasos de pressão,
cápsula de bala de revolver, tubo aerossol, extintores).
Utilização de vanguarda – caixilharia, tubos sem costura, tubos de pasta de dente, cápsculas de
armamentos, etc.
Cunhagem - Obtenção de figuras em alto ou baixo relevo através de amassamento do material (ex.
moedas, medalhas, etc )
1.3 - Generalidades dos Metais
O trabalho dos metais em chapas é o conjunto de operações a que se submete a chapa para
transformá-la em um objeto de forma determinada. A extensão deste método de trabalho é devida:
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•
•
•
•
Capacidade de Produção
Baixo preço de Custo
Intercambiabilidade
Leveza e Solidez das Peças Obtidas
As possibilidades deste sistema de trabalho foram melhoradas e aumentadas devido:
À melhora das qualidades:
a) do material a ser trabalhado;
b) dos materiais utilizados para fabricar as ferramentas;
c) ao estabelecimento de dados e normas técnicas cada vez mais precisas.
Na origem deste método estava baseado na prática adquirida e no empirismo. As ferramentas eram
fabricadas nas oficinas sem intervenção de qualquer assistência técnica. Atualmente a maioria das
oficinas possui um escritório técnico (engenharia) para estudos de ferramentaria.
Indústrias inteiras nasceram do mencionado processo de trabalho. As aplicações deste método de
fabricação de peças encontram-se nos setores mais variados, desde brinquedos até material de
transporte entre muitos outros.
1.3.1 - Operações no Trabalho dos Metais em Chapas
As diferentes operações a que é submetido o metal, na matriz, podem ser subdivididas em duas
categorias:
1 – Separação da matéria;
2 – Modificação da forma do material.
A primeira categoria abrange todas as operações de corte: cisalhar, puncionar, recortar as sobras,
corte parcial, cortar, cortar na forma, repassar.
Na segunda categoria encontram-se:
a) Modificação simples da forma: Curvar, Dobrar, Enrolar totalmente, enrolar os extremos,
aplainar, estampar;
b) embutir e repuxar
1.3.2 - Os Metais em Chapas
A maioria dos metais pode ser trabalhada sob forma de chapas. Nesta apostila, nos limitaremos á
citar os principais metais utilizados:
• Aço;
• Cobre;
• Alumínio;
• Níquel e suas ligas;
• Zinco;
• Metais Preciosos.
1.3.3 - Fabricação dos Metais Laminados
Os metais laminados se apresentam sob forma de:
- Chapas: chapas retangulares de dimensões: 700 x 2000 - 850 x 2000 - 1000 x 2000 etc.
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- Tiras: Laminado metálico de 500 mm de largura máxima e espessura máxima de 6 mm. As tiras
se apresentam em forma bobina.
O comprimento da tira enrolada varia conforme dimensões. As tiras permitem uma alimentação
contínua da prensa.
As chapas e tiras são obtidas por laminação a quente e a frio, a partir de lupas (“blooms”) ou
placas. Denomina-se lupa (“bloom”) um semi-produto de secção quadrada, de 115 a 300 mm e
comprimento de 400 mm, o peso de um “bloom” é. Aproximadamente, 450 Kg.
Placa é o semi-produto de secção retangular (largura de 200 a 30 mm, espessura de 45 a 70 mm,
com um comprimento aproximado de 1m).
A partir da placa, as chapas são obtidas submetendo-se a matéria às seguintes operações:
1ª) Reaquecimento da Placa;
2ª) Desbastamento ou laminação a quente, até uma espessura de 4 a 5 mm;
3ª) Decapagem e enxaguadura das chapas grossas obtidas, colocando-as em pacotes formados por 3
chapas separadas por camadas de carvão de madeira, para evitar a soldagem;
4ª) Reaquecimento dos Pacotes;
5ª) Laminação das chapas grossas e acabamento no trem de laminação (a quente);
6ª) Cisalhamento das chapas e aplainamento a frio;
7ª) Recozimento de Normalização em caixa (930ºC);
8ª) Decapagem, Lavagem, Limpeza com escovas e Secagem;
9ª) Polimento na Laminadeira, a frio, 2 a 3 passadas;
10ª) Segundo recozimento em caixa (600 a 650ºC);
11º) Laminado ligeiro a frio “skin pass”, que deixa uma superfície polida e provoca um leve
endurecimento superficial da chapa. Este tratamento evita adelgaçamentos quando se efetua a
embutição;
12ª) Aplainado na máquina de cilindros;
13ª) Inspeção, escolha, lubrificação, empacotamento. Nas laminadeiras modernas, estas diversas
operações são feitas em série.
As chapas obtidas por laminação a frio devem ter uma espessura regular e um perfeito acabamento
superficial.
Para obter tais resultados é indispensável que os lingotes utilizados para a fabricação de “blooms”
e placas estejam isentos de defeitos, pois estes se transmitirão à chapa.
Estes defeitos são principalmente:
1) bolhas: furos produzidos na chapa, por inclusão de gás;
2) picadas: bolhas muito pequenas e muito numerosas; Estes defeitos, tornados mais ou menos
invisíveis, ao laminar, podem, após a decapagem, dar chapas arqueadas ou picadas;
3) bolsadas: vácuo central, criado pela contração; exige a eliminação das extremidades do lingote
antes da laminação;
4) fendas: produzidas durante o resfriamento do lingote ou devido a um forjado a tempeatura
muito baixa (defeito grave, difícil de se descobrir).
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1.3.4 - Características dos Metais em Chapas
CARACTERÍSTICAS DOS METAIS EM CHAPAS
Material
Aço para corte (Thomas)
Aço de embutição
Aço de embutição Profunda
Aço para carroçarias
Aço-siliício
Aço inoxidável (18/8)
Chapa fina estanhada
Cobre
Bronze de estanho
Bronze de alumínio
Latão Lt 72
Latão Lt 60 a 63 doce
Latão Lt 60 a 63 semiduro
Zinco
Alumínio doce
Alumínio semiduro
Alumínio duro
Duralumínio doce
Duralumínio laminado a frio
Níquel
Monel
Maillechort
Carga de Alonga- Profundidade
Ericksen
mento
Ruptura
(mm)
(%)
(Kgf/mm2)
36
33
35
36
48
55
32
23
45
35
30
33
39
13
9
12
15
20
40
47
50
40
20
24
26
25
23
20
37
10
40
45
45
25
56
25
8
5
19
12
45
40
30
9
10
10,4
10,6
13
9,5
12
10
11,5
14,5
13,5
12
8
10
8,5
7
10
8
12
11
-
Pressão "p"
do
sujeitador
2
(kgf/cm )
28
25
24
22
20
30
20
25
20
20
22
22
12
10
12
15
10
12
20
18
-
Nota: Os valores indicados são valores médios.
1.3.5 - Características das Chapas
Para efetuar as distintas operações a que está sujeito o metal e, principalmente o repuxo, é
necessário que este seja homogêneo, maleável, dúctil, com grão suficientemente fino e com um bom
acabamento superficial.
As chapas caracterizam-se por:
a) sua resistência à ruptura (expressa em kgf/mm2);
b) seu limite de elasticidade (expresso em kgf/mm2);
c) seu alongamento em %;
d) sua dureza superficial (Brinel-Rockwell, etc.);
e) sua profundidade de embutido (Ericksen-Guilery).
1.3.6 - Verificações das Chapas
Ao receber o material pedido, é preciso ter certeza de que o mesmo obedece às prescrições
exigidas.
As chapas devem ser verificadas conforme dentro dos limites de tolerância especificadas no
pedido e normas. Essas verificações serão efetuadas nas:
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a) dimensões
- comprimento;
- largura;
- espessura.
b) características mecânicas
Verificação das Qualidades Mecânicas:
- Ensaio de Tração;
- Ensaio de Dureza;
- Dureza Rockwell;
- Dureza Shore.
c) qualidades tecnológicas
- Ensaio de Dobra;
- Ensaio de Embutição;
- Máquina Ericksen;
- Máquina Guillery.
Eventualmente poderão ser realizados ensaios químicos (ensaio macrográfico e ensaio
micrográfico). Estas verificações são feitas geralmente tomando de um lote de chapas algumas delas
para que sejam verificadas. Se as chapas forem perfeitas, o lote pode ser aceito.
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2 - OPERAÇÕES DE CORTE
2.1 - Corte com tesoura guilhotina
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2.1.1 - Força de corte em tesoura guilhotina.
Fc = Ac x τcis
Onde
τcis = Tensão de cisalhamento do material (kgf/mm²)
Ac = Área de corte (secção resistiva de corte) = l.e
l = comprimento de corte ( mm)
e = espessura de corte (mm)
2.1.2 - Fases do corte em tesoura guilhotina.
1ª Fase: Deformação Plástica
Obs: a folga excessiva das facas de corte pode conduzir em quebra da ferramenta de corte.
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2ª fase: Cisalhamento
Obs: Para materiais mais moles, se utilizam facas de corte com ângulos de corte menores.
3ª Fase: Ruptura
Características da seção de corte
Após o corte ,o material apresenta,no perfil do corte,três faixas bem distintas :
Deformação: Região 1
Um canto arredondado, no contorno em contato com um dos lados planos da chapa, e que
corresponde à deformação do material no regime plástico.
Cisalhamento: Região 2
Uma faixa brilhante, ao redor de todo o contorno de corte,com espessura quase constante, e
que corresponde a um cisalhamento no metal cortado.
Ruptura: Região 3
Uma faixa áspera, devido à granulação do material,levemente inclinada que corresponde ao
trecho onde ocorreu o destacamento,visto que a área útil resistente vai diminuindo até que se dê a
separação total das partes.
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Comentários:
Maiores ângulos das facas
Material mole
Material duro
Material mole
Para materiais mais duros
maior cisalhamento
maior ruptura
Provoca abrasão na superfície da ferramenta levando ao rápido desgaste
2.1.3 - Tesoura guilhotina com facas paralelas.
Fc = Ac x τcis
Onde
Ac = Área de corte (secção resistiva de corte) = l .e
Exercício:
Determinar qual é a força de corte (Fc) necessária para cortar uma chapa em uma guilhotina de
facas paralelas.
l = 30cm
e = 3mm
τcis = 30kgf/mm²
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2.1.4 - Tesoura guilhotina com faca inclinada.
Neste equipamento observa-se nas tiras muito finas um fenômeno conhecido como efeito “hélice”
em que a chapa tende a se enrolar.
Esta construção necessita um curso um pouco maior devido ao desalinhamento sendo isto uma
limitação.
e_ = tg λ (1)
x
Ac =
e² (3)
2.tg.λ
Ac = e.x_ (2)
2
Fc = Ac. τcis
Fc = e².τcis
2.tg.λ
(4)
Exercício:
Determinar qual é a força de corte (Fc) necessária para cortar uma chapa em kgf com uma
guilhotina de facas inclinadas.
l = 30cm
e = 3mm
λ = 8°
τcis
= 30 kgf / mm²
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2.1.5 – Condição de máxima inclinação das facas.
2 Fat ≥ Ft (1)
P = FN . cos λ
Ft =FN . sen λ
Fat = P. μ (4)
(2)
Obs : Valores típicos de
λ = de 8° a 10°
(3)
.·. de (1) e (4)
2 Fat = 2P. μ
.·. 2 P. μ ≥ Ft
2 FN.cos λ . μ ≥ FN.sen λ
2cos λ . μ ≥ sen λ
2μ
≥
tg λ
(5)
Exercícios:
1- Determinar qual é a máxima inclinação das facas para a mesma chapa do caso anterior, porém,
considerando faca inclinada, onde:
μ = 0,15 (aço/alumínio).
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2 - Uma indústria deseja comprar uma tesoura guilhotina para cortar chapas de aço, cobre e
alumínio. Determinar a capacidade da tesoura e o ângulo de inclinação das facas, sabendo-se que as
espessuras máximas das chapas são:
Aço – 1”
Cobre – 1 1/2”
Alumínio - 2”
τcis = 30 kgf / mm²
μ = 0,2 (aço / aço)
μ = 0,11 (aço / cobre)
μ = 0,15 (aço / Al)
Cálculo da inclinação da faca
Aço
Cobre
Alumínio
Cálculo da força de corte
Aço
Cobre
Alumínio
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2.1.6 - Geometria de corte das facas.
Particularidades :
Um ângulo menor de β implica em redução na resistência da faca.
A potência requerida aumenta para maiores ângulos de β.
Ângulos típicos:
β = 77 a 85 °
γ = 0 a 10°
α = 0 a 6°
Σαβγ = 90°
2.1.7 - Folga entre as facas da guilhotina.
Folga = Espessura
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Obs : Folgas grandes podem provocar a quebra das facas.
Folgas pequenas provocam o rápido desgaste das arestas de corte.
2.2 – Puncionamento
É uma operação utilizada para as se efetuar o corte de figuras geométricas por meio de punção e
matriz por impacto.
O conjunto de ferramentas que executa operações de corte em série é chamado de estampo
progressivo de corte.
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2.2.1 – Força de corte no puncionamento
Fc = Ac x τcis
Onde
Ac = Área de corte (secção resistiva de corte) = l . e
Neste caso:
Ac = área do perímetro de corte = π . d . e
Fc = π . d . e . τcis
2.2.2 - Folga entre punção e matriz
(f = D - d)
Segundo Oehler:
____
f/2 = 0,005 . e . √ τcis
p/ e ≤ 3 mm
___
f/2 = (0,010.e - 0,015) . √τcis
p/ e >3mm
e = espessura da chapa (mm)
τcis = tensão de cisalhamento ( kgf/mm²)
Obs : Folgas excessivas provocam rebarbas na peça.
Folgas pequenas provocam desgaste rápido das arestas de corte.
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Regra de corte :
Peça recortada - Matriz com Ø nominal (mínimo)
Furo estampado - Punção com Ø nominal (máximo)
Exercício:
Determinar as dimensões dos punções e matrizes para estampagem da arruela abaixo.
Calcular a força de corte e esquematizar o ferramental.
Material : Aço SAE 1020 τcis = 28 kgf/mm²
Resolução:
Para o furo estampado:
Ø Matriz
Ø Punção (Nominal)
Para o diâmetro externo recortado:
Ø Matriz (Nominal)
Ø Punção
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Calculo da Força de Corte:
Esquematizar o Ferramental:
2.2.3 – Dimensionamento das peças ( Cálculo de espaçamento entre peça e bordas)
S= 0,4e + 0,8 mm
S= 2 – 2e
S= 1,5 (0,4e + 0,8 mm)
S= 1,5 (2 – 2e)
B ≤ 70mm ; e ≥ 0,5
B ≤ 70mm ; e < 0,5
B ≥ 70mm ; e ≥ 0,5
B ≥ 70mm ; e < 0,5
2.2.4 – Utilização racional do material
A disposição das peças na tira deve levar em conta:
• Economia do material.
• Forma e as dimensões do material a empregar.
• Sentido de laminação, especialmente para as peças que devem ser dobradas.
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A economia do material é o aspecto mais importante, que justifica os cálculos para assegurar uma
utilização racional do material.
A determinação do intervalo ou espaço a deixar entre as duas peças e nos cantos da chapa, varia
conforme as dimensões da peça e espessura do material.
Adota-se geralmente:
Porcentagem de utilização da chapa
% Utilização = Ap.n_ x 100
At
Onde : Ap = Superfície total da peça em mm².
n = número de peças por metro.
At = Superfície total da tira em mm².
Peças retangulares
Exemplo:
Determinar as diferentes disposições sobre a tira possíveis para cortar a peça acima. Utilize chapa
de aço padronizada de 2000x1000x1.
Calcular:
A.
B.
C.
D.
E.
Passo (ou avanço).Largura da tira.
Número de peças /tira.
Número de tiras /chapa.
Número de peças / chapa.
% de Utilização da Chapa
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2.2.4.1 - Estampo com disposição normal (linha de centro em 90° com a borda)
Cálculo de S : (S)
Cálculo do Passo: (a)
Cálculo da largura da tira: (B)
Tiras de 2 metros comprimento (1)
Tiras de 1 metro de comprimento (2)
Número de tiras de 2 metros de
comprimento por chapa: (ntc1)
Número de tiras de 1 metro de
Número de peças por tira: (npt1)
Número de peças por chapa: (npc1)
% de Utilização: (%U1)
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2.2.4.2 - Estampo com disposição normal (horizontalmente)
Cálculo de S : (S)
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2.2.4.3 - Estampo com disposição e inversão de corte
Cálculo de S : (S)
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2.2.4.4 - Peças Circulares
Estampos com uma carreira de corte
B = largura da tira
a = avanço
n = número de peças
B = D + 2S
a+D+S
Estampos com 2 carreiras de corte
B= (D+S).sen60°+D+2S
a+D+S
n = [(l - (D + S) . sen30° + D + 2S)] . 2 + 2
D+S
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Estampos com 3 carreiras de corte
B= (2D+2S).sen60°+D+2S
A+D+S
n = { [l-(D+2S)].3} + 2
D+S
Determinar o número de peças circulares com diâmetro de 80 mm que se pode obter de uma chapa
2000x1000x1 mm considerando:
Estampo com 1 carreira
Estampo com 2 carreiras
Estampo com 3 carreiras
Resolução:
S= 1,5(0,4e+0,8) mm
S= 1,5.0,4+0,8 = s+1,8o mm
a =D+S
a =80+1,8
a =81,8 mm
Cálculo de B para 1 carreira
B= D+2 s
B= 80+2.1,8
B= 83,6 mm
28
Cálculo de B para 2 carreiras
B=(D + s).sen60°+D+2S
B=(80+1,80)sen 60º+80+2.1,8
B= 154,5 mm
Cálculo de B para 3 carreiras
B= (2D+2S)sen60°+D+2S
B=(2.80+2.1,80)sen60°+80+2.1,80
B= 225,28 mm
Cálculo do número de peças para 1 carreira
Para tiras de lt = 1000 mm
23 tiras
n = l – D + 2S +1
D+S
n = 1000-80+2.1,80 +1
80+1,8
n = 12,2. 23,9 :. n = 276 tiras
11 tiras
n = 2000-80+2.1,80 +1
80+1,8
n = 23,4+1 . 11,96
n = 264 peças
Cálculo do número de peças para 2 carreiras
12 tiras
n = [( l -(D+S).sen30° +D+2S) .2]+2
D+S
n = [(1000-(81,8.sen30° +80+2.1,8).2] +2
80+1,8
Cálculo do número de peças para 3 carreiras
Para tiras de lt=1000 mm
8 tiras
n ={[ n-(D+2S)].3} +2
D+S
n ={ [1000-(80+2.1,8)].3} +2
80+1,8
29
n = 35 . 8
n = 280 peças
4 tiras
n = 2000-(83,16) .3 +2
81,8
n = 72 . 4
n = 288 peças
Nota : usar chapa de B= 225,26x2000
3 carreiras
s =1,80 mm
2.2.5 – Determinação do posicionamento da espiga
2.2.5.1 – Método Analítico
Xg = P1.x1+P2.x2+P3.x3+P4.x4
(P1+P2+P3+P4)
Equilíbrio através do momento onde Pt = ΣPi de 1 a 4
XG = ΣPixi
ΣPi
XG = ΣLixi onde
ΣLi
donde se deduz que
Li = π .d (perímetro)
d1
d2
d3
x1
x2
x3
y1
y2
y3
10
12
14
10
30
50
50
30
10
30
XG = P1.X1+P2.X2+P3.X3
P1+P2+P3
P1 = L1.e.τcis
P2 = L2.e.τcis
P3 = L3.e.τcis
XG = e. τcis . (L1.X1+L2.X2+L3.X3)
e.τcis.(L1+L2+L3)
XG = ΣLi.Xi
ΣLi
YG =
ΣLi.Yi
ΣLi
Ponto
1
2
3
Xi
Yi
Σ
Li
Li.Xi
Li.Yi
ΣLi
ΣXiLi
ΣYiLi
2.2.5.2 – Método do Baricentro do Perímetro
XG = Σ Li.Xi
Σ Li
YG = Σ Li.yi
Σ Li
31
Exemplo :
Não é válido calcular o CG em relação à área para figuras irregulares. Nestes casos calculamos
o CG em relação ao perímetro que é onde haverá corte.
XG = ΣLi.xi = _80x10 + 50x35 + 35x60 + 60x90 + 45x120 + 110x65 =
ΣLi
80 + 50 + 35 + 60 + 45 + 110
59,47 mm
YG = ΣLi.y = 80x50 + 50x90 + 35x72,5 + 60x55 + 45x 32,5 + 110x10 = 44,47 mm
ΣLi
80 + 50 + 35 + 60 + 45 + 110
32
Exemplo : Dividir sempre uma figura a ser puncionada em perímetros conhecidos localizando os seus
próprios centros de gravidade.
Centro de gravidade de curvas
Exercício:
Determinar o CG do estampo :
33
Ponto
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
Xi
Yi
Li
Xi.Li
Yi.Li
Σ
XG =
Σ Li.Xi =
Σ Li
XG =
YG =
Σ Li.Yi =
Σ Li
YG =
2.2.5.3 – Espiga de Fixação
A fixação da parte móvel do estampo no martelo da prensa é feita aplicando-se um pino
roscado, o qual denominar-se de espiga. A espiga é introduzida no furo existente no martelo e, por
intermédio de um parafuso, fixa-se o conjunto.
A espiga é um elemento de forma cilíndrica e o seu diâmetro, assim como o comprimento,
deverá ser de acordo com o furo do martelo já existente na prensa, onde será montado o estampo.
Geralmente, a espiga é constituída com um aço comum como, por exemplo, SAE 1010 ou 1020,
exceto em casos especiais, nunca receberá tratamento térmico.
Esta deve ser suficientemente robusta para poder resistir ao peso do móvel mais o esforço de
extração. Assim, em uma espiga, a sua parte mais fraca é o menor diâmetro, vamos desenvolvê-la
considerando o diâmetro do núcleo da rosca como o mais crítico.
O peso da parte superior é calculado sempre para este caso de uma maneira aproximada,
considerando-o até por estimativa. A letra “S” encontrada logo após a fórmula será o coeficiente de
segurança que adotaremos com sendo 2,5 a 3 para determinarmos a área do núcleo da rosca.
Depois que calcularmos a área do núcleo da rosca, podemos encontrar o diâmetro do mesmo
com a fórmula a seguir:
34
Obs.: Este é um modelo de espiga para estampos de pequeno e médio porte.
Dificilmente iremos calcular um diâmetro de núcleo que coincida com uma rosca normalizada,
por este motivo, podemos aumentá-lo até encontrar um diâmetro de rosca imediatamente superior.
Usualmente o dimensionamento do cálculo da espiga está na capacidade da prensa conforme
tabela abaixo:
Capacidade
da Prensa
Diâmetro
(D)
10 tf/cm2
20
20 tf/cm2
25
2
32
2
30 tf/cm
35
30 tf/cm2
38
2
30 tf/cm
40
50 tf/cm2
50
80 tf/cm2
80 tf/cm2
63
65
30 tf/cm
35
2.2.6 - Construção e execução dos estampos de corte
2.2.6.1 - Estampo simples de corte
Para corte sem muita precisão
Precisão de corte ± 0.2 mm
2.2.6.2 - Estampo aberto com guia para o punção
2.2.6.3 - Estampo fechado com guias para o punção e para a chapa
36
2.2.6.4 - Estampo aberto com colunas de guias
2.2.6.5 - Estampo aberto com sujeitador guiado por colunas
37
2.2.6.6 - Estampo aberto com sujeitador e porta - punção guiado por colunas
2.2.6.7 - Estampo de Corte Progressivo (esquemático)
3.6.7 - Estampo de Corte Progressivo (esquemático)
38
2.2.7 – Estampos progressivos de corte
Obs.: não há retalho rebobinável
1º passo – corte do retalho lateral e marcação do passo
2º passo – corte dos furos internos.
3 º passo – corte do contorno externo com separação das peças.
Na figura acima tem-se o caso de aproveitamento dos dois punções laterais marcadores de
passo, como cortadores do retalho lateral, e um terceiro de forma, para separação das peças, e corte do
retalho que se forma entre elas.
No exemplo da figura abaixo tem-se o aproveitamento dos punções marcadores de passo como
cortadores de retalho lateral. Para o destacamento das peças utilizou-se um jogo de facas paralelas.
Neste caso não houve formação de retalhos entre as peças.
Como dissemos anteriormente, nem sempre se utiliza sistematicamente corte de retalho. É o
caso de se rebobinar a lâmina cortada. Este método de alimentação com material bobinado subentende
que se deseje alta produção, e que o material e a sua espessura conferem a lâmina uma certa
flexibilidade que permita o desenrolamento da bobina e o bobinamento do retalho obtido com certa
facilidade.
Neste caso, geralmente, as peças produzidas são de pequena dimensão. A alta produção nos
obrigaria a colocar um alimentador automático na prensa. A bobina, a fim de se tornar plana, nos
obrigaria a utilizar uma estreitadora de chapas. O esquema de conjunto seria então indicado pela figura
abaixo (esquema de um conjunto utilizado em alta produção).
Quando a espessura, a largura e o material da lâmina, forem tais que um bobinamento se torne
incomodo, passa-se a utilizar, ainda que com produção elevada, um sistema de tiras obtidas numa
tesoura guilhotina.
39
Corte utilizando uma faca para destacar a peça no final da seqüência
Obs.: Não há retalho rebobinável.
1 º passo – corte do retalho lateral e marcação do passo. corte do furo interno
2 º passo – corte do rasgo para completar a forma do furo interno.
3 º passo – passo morto.
4 º passo – separação das peças.
Esquema de um conjunto utilizado em alta produção
A – bobina de material enrolado
B – endireitadora de chapa
C – alimentador automático
D – estampo
E – bobina de retalho
40
1° Passo – corte dos furos internos
2° Passo – corte do contorno
3° Passo – separação do retalho
vantagem – controle direcional
desvantagem - usinagem
(Pode fazer a peça em dois estágios)
1° Passo – corte dos furos internos
2° Passo – execução do recorte externo
3° Passo – corte do contorno e separação do retalho
No segundo caso a solução mais indicada seria cortar o retalho em secções curtas. O terceiro caso
impossibilita alternativa a não ser armazenar as pontas e sobras em containeres.
Vem desta maneira que os estampos deverão ser providos, em alguns casos de elementos que
possibilitam o corte da lâmina em pequenos retalhos, com finalidade de facilitar o transporte e o
armazenamento. Tais elementos recebem uma construção típica conforme o tipo de peça com que
esteja lidando.
2.2.8 – Elementos construtivos dos estampos de corte.
2.2.8.1- Limitadores de avanço
Para melhorar a produção é necessário que a prensa seja alimentada com continuidade e a
chapa colocada em disposição correta. Para isto, existem dispositivos simples e complexos,com
funcionamento manual ou automático. Eles limitam o avanço da fita a cada golpe da prensa.
41
Limitadores de Avanços Manuais:
Limitadores de pino fixo (pino stop)
Pino Stop, acionado aperto manual por mola
42
Limitadores de pino móvel
Faca de avanço
43
Limitador por entalhe lateral
Limitadores centralizadores
Balancim ou encosto oscilante
44
Avanços Automáticos
São dispositivos mecânicos ou pneumáticos que funcionam com movimentos sincronizados com as
prensas utilizadas para estampar.
2.2.8.2 – Placas de choque
Placa de Choque
Placa de Choque
Placa de Choque Inteiriça
Placa de Choque Segmentada
Para impedir que a punção penetre no cabeçote, coloca-se entre a cabeça do punção e o
cabeçote do estampo, uma placa de aço temperado com espessura máxima de 5 mm a 8mm. Outra
função é a distribuição da pressão da punção.
O Material é normalmente utilizado o aço SAE 1045 e levando um tratamento térmico não
obrigatório de HRC 45-48, não havendo necessidade de maior dureza para não torná-la quebradiça.
Podemos usar também uma única placa com o mesmo dimensionamento (largura e
comprimento) do porta punção, por haver um menor tempo de usinabilidade e/ou por motivos de
punções com geometrias mais complexas, para isso chamamos de placa de choque inteiriça.
Dimensionamento:
A placa de choque será empregada sempre que a pressão específica em qualquer punção for
superior a P = 4 kgf/mm2. Recomenda-se analisar o menor punção.
Cálculo de Pe (pressão específica):
Pe = Fc
45
Acabeça do punção
Onde:
Fc= Força que atua no punção (Kgf)
Pe = Pressão específica dimensionada para a placa = 4 kgf/mm²
Acabeça do punção = Área da cabeça do punção (mm²)
2.2.8.3 - Punções
Tipos e forma de fixação:
Quanto a aresta de corte:
3º
46
O tipo mais utilizado é o retificado em esquadro (1); é o mais barato e sempre usado para corte de
chapas com e ≤ 2mm.
Os punções de Ø relativamente grande são comumente feitos côncavos ou com fio de corte
inclinado (2,3,4,5).
O tipo 6 é usado para trabalhos muitos grosseiros ou em forjaria, para corte a quente.
Os punções tipo faca (7,8,9) são usados para materiais não metálicos ou fracos, e trabalham sem
matriz, usando como base uma placa de borracha ou madeira topo.
Verificação de punções
Verificação 1: Resistência à compressão
Em geral se o diâmetro da punção for bem superior à espessura da chapa, não há necessidade de se
fazer a verificação da resistência de compressão.
Para diâmetros próximos a espessura da chapa pode-se utilizar a seguinte regra prática:
Para materiais com σr ≤ 40 Kgf/ mm2
Para materiais com σr > 40 Kgf/ mm2
-
dmin = e
dmin = 1,5e
Verificação 2: Flambagem
Onde: E – Módulo de elasticidade (aço 2,1 . 10 E6 kgf/mm²)
J – Menor momento de inércia da seção
Fc – Força de corte (kgf)
Comprimento dos punções (usual) 50 a 80 mm
Alguns Valores de J
Jmin = πd4
64
Jmin = _a4
12
47
Jmin = b.h3
12
Jmin = π(D4 - d4)
64
2.2.8.4 – Porta-punção
Na fixação conveniente dos punções pequenos, geralmente são utilizadas placas denominadas
de porta-punção, confeccionadas comumente de aços SAE 1010 ou 1020.
A espessura do porta-punção é o fator primordial, sendo que podemos considerá-la no mínimo
0,25 do comprimento do punção, independentemente da espessura, o punção deve ter apoio lateral
suficiente e sua localização no porta-punção varia conforme a peça a ser confeccionada.
Com referência à ajustagem dos punções no porta punção, devemos observar que o punção
deve ter um ajuste perfeito, evitando qualquer movimento. Na parte da cabeça do punção podemos
deixar a medida de 1mm de diâmetro maior que o diâmetro da cabeça do punção d2, e o encaixe que
vai receber a cabeça do punção de medida ex: 4,2-0,1, deve ser usinado com medida 4,1-0,05,
retificando-se o excesso deixado para obter um ajuste uniforme entre o punção e o porta-punção.
Quando o contorno for de perfil cilíndrico podemos usinar o encaixe do corpo do punção com
“N7” e, provavelmente, o punção terá “h6”.
Quando o contorno do punção não for de perfil cilíndrico podemos usinar o encaixe do corpo
do mesmo com “H7” e se acrescenta um sistema de travamento, caso não possua cabeça. Esta mesma
tolerância pode ser empregada em punções cilíndricos, desde que sejam recambiáveis.
Porta-Punção
48
2.2.8.5 – Régua de Guia da Fita
As réguas de guia ou guias laterais do produto tem como objetivo guiar convenientemente a
tira do produto dentro do estampo, sendo montadas numa distância entre si igual à largura da tira mais
um mínimo de folga que possibilite um deslizamento regular da tira que geralmente é cerca de 20% da
espessura da chapa.
O material das réguas poderá ser SAE 1045 não havendo obrigatoriedade de tratamento
térmico com HRC 45-48.
O dimensionamento das réguas de guia far-se-á de acordo com o que se deseja, por exemplo,
para a largura da régua dever-se-á levar em consideração o diâmetro da cabeça do parafuso de fixação,
sendo que esta largura deverá ter no mínimo 2,5 vezes este diâmetro já referido, e quando tiver
encosto móvel é determinada conforme o apoio deste.
O comprimento também deverá ser calculado segundo o bom senso, pois a régua deverá se
suficientemente comprida para guiar a tira. Recomendam-se guias com comprimento 2 vezes superior
à largura da tira. Esse dimensionamento seria a partir do punção até à parte da entrada da tira.
A espessura da régua de guia é uma das partes mais delicadas deste elemento, porque devemos
considerar que, em um estampo fechado o intervalo existente entre a guia do punção e a matriz deve
ser considerado para espessura acima de 0,5 mm e que este intervalo será duas vezes a espessura
mínima da chapa menos 0,2 a 0,3, isto para evitar que possam entrar duas peças de uma só vez no
estampo e garantir também que não haja ruptura de punção.
Esta altura obedece as seguintes dimensões:
p/
p/
Em geral:
p/
p/
p/
p/
49
A abertura “A” costuma-se fazer:
Para tiras e chapas:
p/
p/
Para ferro chato:
p/
p/
e = espessura da chapa
a = largura da tira
Dimensionamento da régua em relação ao comprimento
Espessura da régua (mm)
8
10
12
Comprimento da régua (mm)
até 200
até 300
até 400
Caso esta régua seja temperada e acima de 400 mm de comprimento, é conveniente dividi-la
em segmentos para evitar empenamentos durante tratamento térmico.
2.2.8.6 – Apoio da tira
É uma simples placa fabricada em material comum SAE 1010, fixada com parafuso não sendo
necessário colocar pinos. Quanto a usinagem, pode ser feita somente do lado em que a tira do produto
seja apoiada.
Geralmente tem largura igual ao somatório entre os elementos, régua guia e a largura do
produto. A espessura em geral é igual a 8 mm. O comprimento é determinado pelas réguas de guia.
Em estampos cujo produto tem espessura fina aplicamos um tipo de apoio formando um túnel,
que seria o apoio normal, e uma placa montada na parte superior, dando o intervalo nesta montagem
de 2 espessuras mínimas do produto.
50
2.2.8.7 – Placa Guia
A placa de guia geralmente é confeccionada de aço SAE 1020 não havendo necessidade de
tratamento térmico. Sua espessura deve-se relacionar com o comprimento do punção sendo que, em
geral, aplicamos:
h= L
4
A distância da placa guia á matriz, ou seja, o intervalo (i), depende da espessura da peça e da
régua guia como antes já foi observado.
Quando cortamos uma peça e não a retalhamos, com o decorrer das operações de corte o
retalho tende a enrolar, e para evitar isso venha a interferir no andamento do retalho, aliviamos
conforme o indicado.
O guia do punção pode ser simplificado utilizando enxertos, quando se tem punções com perfil
complexo ou quando se deseja reduzir a área que irá tocar a peça, deixando a parte mais trabalhosa em
usinagem para o enxerto.
A placa guia normalmente é fixa com o conjunto inferior do estampo e tem a utilidade também
de extrair o punção de dentro do furo cortado na operação. Temos também placas iguais á placa guia,
somente que são móveis e as denominaremos de sujeitadores prensa-chapas ou ainda de extratores
móveis, sendo que escolhemos a denominação conforme a função do elemento.
Placa Guia
Base Inferior
Passagem
livre p/ chapa
Régua
Matriz
2.2.8.8 – Molas
Para se calcular as molas, devemos conhecer a força de extração. Esta força é aquela que tem o
objetivo de extrair o punção de dentro do furo cortado, pois, quando furamos uma determinada peça o
furo pode prender o punção.
Para o entendimento, a extração é determinada com os pontos em que se dará interferência na
extração.
Então consideremos a força de extração (Fe):
51
Para cálculo do curso de trabalho desta, devemos considerar a “Fe” no ponto exato, onde temos
o ponto máximo de penetração do punção na matriz “c” que, geralmente, deixamos com 1mm.
Também encontramos o ponto máximo de penetração do punção no extrator “b” que também
costumamos deixar 1 mm e finalizando temos o ponto onde a força de extração atinge o máximo “a”,
neste ponto, as molas devem ter força maior ou igual à força de extração.
Portanto, o curso de trabalho “f” das molas será a soma dos respectivos pontos, sendo que no
lugar de “a” acrescentamos a espessura da chapa, assim:
A mola ainda deve ser pressionada de 0,5 a 1 mm para que já inicie com uma pré-compressão.
Os cálculos devem ser verificados rigorosamente se as molas atingem o curso de trabalho “f” mais a
pré-compressão, assim como devem ser observados com o mesmo rigor, se no ponto “a” tiverem força
suficiente para extrair a peça.
Para determinarmos a capacidade da prensa devemos somar a “Fc” a todas as cargas das molas
quando estão totalmente comprimidas e, no final desta somatória, acrescentamos um coeficiente de
segurança de 10 a 30%, dependendo da máquina.
Por outro lado, podemos adquirir as molas no mercado, pois os fabricantes normalmente nos
informam todas as referências, tais como Ø do arame, Ø da mola, carga que pode suportar, curso, etc.,
tendo disponível no mercado uma enorme série para ser escolhida de acordo com a situação.
Para efeito de conhecimento, temos a seguir as formulas para os cálculos das molas.
Mola Quadrada
Cálculos:
Mola Redonda
Mola Retangular
52
Mola Quadrada
Mola Redonda
Mola Retangular
Onde:
P = Força aplicada (Kp)
σt = Resistência prática do aço ao cisalhamento, cerca de 30 a 40 Kp/mm2
n = Número de espiras úteis
G = Módulo de elasticidade ao cisalhamento, cerca de 8000 a 10000/mm2
f = flecha, suportando a força P.
Portanto, a deformação do anel será “g” e a para molas a compressão
Logo
Para molas a tração:
2.2.9 - Matrizes
Matrizes e punções constituem os elementos fundamentais das ferramentas. Na matriz está
recortado o formato negativo da peça a ser produzida. A matriz é fixada rigidamente sobre a base
inferida com parafusos, porta matriz ou outro meio, sempre de modo a formar um conjunto bem
sólido.
A matriz deverá ser confeccionada com material de alta qualidade e com acabamento finíssimo.
Características principais das matrizes de corte são:
•
•
•
Ângulo de saída para facilitar o escoamento do material cortado.
A folga entre punção e a matriz que é responsável pelo corte da peça desejada.
Altura do talão determina nº de afiações possíveis.
53
2.2.9.1 - Características Geométricas
2.2.9.2 - Cálculo da vida útil e espessura do talão
A altura do talão determina o nº de afiações possíveis na matriz
Em geral após o corte de 30 mil a 40 mil peças a matriz deve ser afiada. Cada afiação reduz
aproximadamente 0,15 mm da espessura da matriz
T= n º de peças x 0,15
30.000 à 50.000
T = espessura do talão
Espessura retirada numa afiação (média) = 0,15 mm
Expectativa de peças produzidas entre afiações = 30000 a 40000 peças
Nota: o talão t deve ter no máximo 12 mm.
Tmáx =12 mm
Alturas recomendadas para o talão
T≤ 3,0.e para e‹1,5 mm
T≈ 1,5.e para e›1,5 mm
T= 1,0.e para e›6,0 mm
2.2.9.3 - Cálculo da espessura da matriz
A força de punção se distribui ao longo dos gumes de corte da matriz, de forma tal que se esta
não tiver espessura suficiente, acabará não resistindo aos esforços.
54
F
E
ton
kgf
cm
mm
2.2.9.4 - Cálculo da espessura da parede entre furos
D
X
F (ton)
E (mm)
C (mm)
C' (mm)
Y (mm)
Z (mm)
3-6
6
6 - 12
10
10
15
20
30
16
16
22
28
9 - 10
12 - 13
14 - 15
17 - 18
11 - 12
14 - 15
17 - 18
21 - 22
1,2 a 3 . em para matrizes pequenas
2 a 3 . em para matrizes grandes
α . e (e = espessura da chapa em mm)
12 - 20
13
50
90
120
34
40
46
21 - 23
29 - 30
34 - 35
26 - 27
36 - 37
41 - 42
OBS: Para matrizes inteiriças
ou encaixadas podemos
tomar 0,8 . em
Para os valores de α, vide tabela abaixo:
Valores de α :
p\e
16
30
60
100
150
200
300
0,2 – 0,5
4 – 10
4 – 13
6 – 15
8 – 20
10 – 25
15 – 30
15 – 35
0,8 – 1
2,5 – 3
3–4
4–5
5–6
6–7
7–8
7,5 – 9
1,2 – 1,5
1,7 – 2
2–3
3 – 3,5
4 – 4,2
4,5 – 5
5–6
5,5 – 6,5
1,8 – 2,5
1,2 - 1,5
1,5 - 1,8
2,2 - 2,6
3 – 3,5
3,2 – 4
3,8 – 5
5 – 6,2
2,8 – 3,5
0,8 – 1
1,4 – 1,5
1,8 – 2
2 – 2,5
2,8 – 3
3,5 – 4
4 – 4,6
em que:
p = perímetro de corte (mm)
Espessura da matriz, por outros autores:
55
e\p
Até 100
100 – 150
150 – 200
200 – 300
300 – 400
400 – 500
500 - 650
650 – 1000
0 – 0,5
0,5 – 1
1 – 1,5
1,5 – 2
2 – 2,5
2,5 – 3,5
3,5 – 6
16
16
18
19
20
22
27
16
18
18
20
22
24
33
18
18
20
22
24
27
33
18
20
23
24
27
31
38
20
22
26
27
30
34
42
22
24
28
30
32
37
45
24
26
30
32
34
40
48
26
28
32
35
38
45
53
2.2.9.5 – Materiais para punções e matrizes
Características:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Elevada resistência mecânica
Dureza elevada após tratamento térmico.
Resistência ao desgaste.
Resistência ao choque.
Boa temperatura e usinabilidade.
Indeformabilidade durante o tratamento térmico.
Recomendação de materiais para punção e matriz
AISI
Villares
D–6
VC – 131
D–3
VC – 130
O–1
VND
O–7
VW – 1
S-1
VW – 3
A tabela acima está em ordem decrescente de qualidade e preço. Os dois primeiros são os mais
empregados para fabricação de punções e matrizes.
Tratamento térmico
Para o tratamento térmico dos punções e matrizes deve-se consultar o catálogo do fabricante. A
dureza dos punções deve ser a princípio na faixa de 56 a 62 HRC após o revenimento.
Recomendações de projetos para punção e matriz
Para que não haja problemas de concentração de tensões durante e depois do tratamento térmico
deve-se seguir as seguintes recomendações :
1. Evitar cantos vivos ou raios de arredondamento muito pequenos.
2. Evitar variações bruscas de secções.
3. Evitar massas com distribuição heterogêneas.
4. Evitar furos cegos, roscas e pinos.
5. Evitar proximidade de furos ocasionando paredes finas.
56
3 – OPERAÇÕES DE DEFORMAÇÃO
3.1 – Dobra
Para operações de dobra não é recomendada a utilização de prensas excêntricas, pois a força final
de dobramento se torna incontrolável e muito perigosa para a máquina.
A operação de dobra em “V” pode ser considerada em dois estágios: O primeiro corresponde ao
dobramento de uma viga sobre dois apoios devido a flexão e o segundo corresponde a força de
compressão suportada pela matriz e que garante a eficiência da dobra.
3.1.1 - Cálculo da força de dobramento.
Onde:
P = força de dobramento.
la = abertura da matriz.
lb = comprimento da dobra.
e = espessura da chapa.
σd
= tensão de dobra.
ω = módulo de resistência.
σd =
M
ω
sendo:
ω = Jy
M = P . la
4
y
= lb . e³ / 12 = lb . e²
e/2
6
Substituindo temos:
σd =
P . la . 6
4 . lb . e²
P = 2 . lb . e² . σd
3
la
57
Devido a dificuldade de se obter o valor correto de σd, costuma-se trabalhar com σr (tensão de
ruptura).
Nota: Segundo Schuler e Cincinati; σd = 2 . σr, isto é, a tensão de dobra é o dobro da tensão de
ruptura à tração, porém para dobras a 90° com la / e ≤ 10 não se aplica esta definição.
I - Caso
Se a ferramenta é como a figura do caso 2 (compressão), a força de dobra é dada por:
P = 2 . lb . e² . 2 .σr
3
la
σr = tensão de ruptura (kgf/mm²)
la = abertura da matriz (mm)
lb = comprimento da dobra(mm)
I – Exemplo
Qual é a força necessária para dobrar em ângulo reto uma tira de 1m de comprimento, espessura de
3mm , σr = 40 kgf/mm² e a abertura ''V'' = 50mm.
Dados: lb = 1000mm
la = 50mm
σr = 40 kgf/mm²
σd = 2 . σr = 2 . 40 = 80 kgf/mm²
Resolução:
P = 2 . lb . e² . 2 .σr =
3
la
P = 2 . 1000 . 3² . 2 .40 = 9600 kgf
3
50
3.1.2 - Raio mínimo na dobra.
A observação do raio mínimo na dobra interna é fundamental para a operação de dobramento. De
acordo com a característica e espessura do material, deve ser escolhido o raio para o punção e para a
matriz.
Na falta de valores específicos (DIN 9635), podemos usar os seguintes valores:
Material
Aço
Cobre
Latão
Zinco
Alumínio
Ligas de Alumínio
r
r
r
r
r
r
Raio
= (1 a
= (0,8
= (1 a
= (1 a
= (0,8
= (0,9
3)e
a 1,2)e
1,8)e
2)e
a 1)e
a 3) e
58
3.1.3 – Cálculo do comprimento desenvolvido.
A camada de material que na dobra não sofre deformações de recalque ou de estiramento é
chamada de Linha Neutra (L.N.).
No dobramento, devido aos materiais se deformarem mais a tração do que a compressão, a
Linha Neutra em geral não coincide com o centro (de gravidade geométrica) da secção da peça.
Em geral quando a relação r/e for maior que 4 a L.N. coincide com a linha dos centros de gravidade
da secção.
L = a + b + π (r + e
2
x
K) β
180°
Valores de K (Função da Relação r/e)
r/e
K
≥ 0,5
0,5
≥ 0,65
0,6
≥1
0,7
≥ 1,5
0,8
≥ 2,4
0,9
≥4
1
59
EXERCÍCIOS:
1- Calcule o comprimento total desenvolvido (Lt), da peça abaixo:
Resolução:
60
2- Conforme figura abaixo calcule:
Dados: (σr = 30kgf/mm²)
a) Abertura da matriz;.
b) Comprimento desenvolvido;
c) Força de dobramento;
d) Esquematizar a matriz;
e) Distância entre apoios.
3.1.4 - Dobras de Perfil em ‘U’
Nas dobras de perfil em U as forças necessárias estão de acordo com a construção da ferramenta.
Em primeiro plano temos como influência a folga ente o punção e a matriz, e em segundo plano a
forma das entradas da matriz nos pontos de apoio do material.
A folga deve ser escolhida, suficientemente grande de forma que não haja estiramento do material,
e sim apenas as dobras nos raios internos.
Raios internos das dobras (tanto na peça como na matriz), devem ser no mínimo igual a espessura
do material. Nas dobras de perfis em “U” sem pisadores tornam-se os fundos abaulados, que em parte
necessitam de grandes forças para a sua planificação.
As forças para planificar o fundo no fim do dobramento podem alcançar valores de até duas vezes e
meia a força de dobramento normal.
61
3.1.4.1 - Força de dobramento sem planificação de fundo
P = 2 . lb . e² .
3
u
u
σd
≥ 2 . e
3.1.4.2 - Força de dobramento com planificação de fundo
ε ≈ 2,5
P = 1,2 . lb . e² . σd ≈ 1,2 . lb . e² . σd . ε
u
u
3.1.4.3 - Força de dobramento com utilização de pisadores
Força do pisador = 25% da força para dobramento.
62
EXERCÍCIO:
1 - Calcular a força necessária para dobrar em ' u', 1m de chapa de aço com
espessura e = 3mm+/-0,1; em ferramentas de dobrar tipo matriz e punção.
σr = 40kgf/mm² e
a) Calcular sem planificação de fundo.
b) Calcular com planificação no fundo.
c) Calcular com prensa-chapa
3.1.5 - Estampos de Enrolar
A operação de enrolar pode ser efetuada por vários métodos.
Nos dois casos acima a peça deve ter uma pré-dobra para iniciar o desenvolvimento.
63
3.2 - Repuxo
Na operação de repuxo obtem-se peças ocas partindo-se de placas ou chapas planas.
Durante a operação de repuxo o material sofre esforços de compressão (nas bordas da matriz) e
esforços de estiramento.
Na operação de repuxo praticamente a espessura da peça se mantém igual a do Blanque.
3.2.1 - Cálculo do Diâmetro do BLANQUE
Peças com formas de corpos de revolução, o blanque pode ser calculado de duas formas: pelo
processo de igualdade das áreas ou pelo método do baricentro do perímetro.
Exemplo:
Calcular o diâmetro do blanque para a peça da página abaixo:
3.2.1.1 - Processo pela igualdade das áreas.
Ou seja
Sblanque = Σ Scírculo + Scilindro
64
π . D² = π . d1 . h1 + π . d1²
4
4
π . D² = 4π . d1 . h1 + π . d1²
4
4
D = √4d1 . h1 + d1²
D² = 4d1 . h1 + d1²
D = √30000
D = √4 . 100 . 50 + 100²
D = 173,205mm
ou ainda:
S = π . d1 . h1 + π . d1²
4
S = π .100 . 50 + π .100²
4
S = 15707,96 + 7853,98
S = 23561,94 como S =
π x D²
4
então temos:
π . D² = 23561,94
4
D² = 4 . 23561,94
π
π . D² =
4 . 23561,94
D² = 30000
D = √30000 = 173,205mm
3.2.1.2 - Método do Baricentro do Perímetro (Processo Analítico)
Calculo pelo centro de gravidade das figuras:
65
π . D² = 2π . R1 . L1 + 2π . R2 . L2
4
π . D² = 4 . 2π (R1 . L1 + R2 . L2)
D² = 8 (Σ Ri . Li)
D = √8 (Σ Ri . Li)
D = √8 (50 . 50 + 25 . 50)
D = √30000
D = 173,205mm
Este processo é o mais utilizado pois pode utilizar a fórmula D = √8 (Σ Ri . Li), para qualquer que
seja o repuxo que quisermos determinar o diâmetro do blanque.
A sequência do calculo é:
1°- Dividir o repuxo em figuras regulares como cilindros, discos, anéis, etc.
2°- Determinar o C.G de cada figura e a distância destes até o centro da peça (Ri)
3°- Determinar o comprimento desenvolvido de cada parte na seção mostrada (Li)
4°- Aplicar a fórmula:
R² = 2π . R . m x Σ li
3.2.2 - Repuxo em vários estágios
Peças com grandes profundidades de repuxo devem ser repuxados em várias operações:
O número das operações depende da profundidade de repuxo e das características de
estampabilidade do material da chapa.
Coeficiente de repuxo - O coeficiente de repuxo fornece a menor relação entre o diâmetro do punção e
o diâmetro do blanque (ainda peça intermediária) em função do material da chapa.
m ≤ d1
D
m1 ≤ dn
dn – 1
Material
( m = coeficiente para 1° operação)
( m1 = coeficiente para demais operações)
m
m1
Aço para repuxo
0,60 – 0,65
0,80
Aço para repuxo profundo
0,55 – 0,60
0,75 – 0,80
Aço para carroceria
0,52 – 0,58
0,75 – 0,80
Aço Inoxidável
0,50 – 0,55
Cobre
0,55 – 0,60
0,85
Latão
0,50 – 0,55
0,75 – 0,80
Alumínio Mole
0,53 – 0,60
0,8
Duralumínio
0,55 – 0,60
0,9
0,80 – 0,85
66
Exemplo 1: Determinar o diâmetro do disco e o número de operações necessárias para obtermos um
recipiente cilíndrico de chapa de aço inoxidável com as dimensões da figura.
Obs: Deixar 3% de sobremetal do blanque para usinagem posterior da altura, arredondar para o
número inteiro mais próximo.
Pela tabela temos:
m = 0,55
m1 = 0,85
Diâmetro do blanque.
D = √4d1 . h1 + d²
D = √21028
D = √4 . 72 . 56 + 70²
D = 145,01
Da = 1,03 . 145,01
Número de operações:
d1 = Da . m
d1 = 149,055
d1 = 81,95mm
h1 = Da² – dm²1
4 . dm1
Da = 149,36
Da ≈ 149mm
d2 = d1 . m1
d2 = 81,95 . 0,85
d2 = 69,65 = 70mm
h2 = Da² - dm²2
4 . dm2
h1 = 149² – 83,95²
4 . 83,95
h2 = 149² - 72²
4 . 72
h1 = 15153,39
335,8
h2 = 17017
288
h1 = 45126mm
h2 = 59,086mm
67
Exercício:
1 - Determinar o número de operações de repuxo e as respectivas profundidades para estampagem
da peça abaixo:
Calcular o diâmetro do blanque pela igualdade das áreas:
Material – Latão
0,5m
0,8m1
68
2 – Calcular o diâmetro do blanque para a peça abaixo:
Material – aço para repuxo profundo
69
Exemplo 2:
Material – Latão
0,5m
0,8m1
1- Determinar o blanque. (dois processos)
2- Calcular o número de operações e como são feitas.
Obs: Deixar 5% de sobremetal no blanque para usinagem posterior da altura.(arredondar % para o n°
inteiro mais próximo para mais ou para menos)
Resolução:
1- Cálculo do blanque
S1 = π . d1 . h1
S1 = π . 52 . 48 = 7841,41
S2 = 2π . r² + π² . r . d onde d = 50 – (2 . 2) = 46
2
S2 = 2π . 3² + π² . 3 . 46 = 56,54 + 681 = 737,54
2
S3 = π . d²
S3 = π . 46² = 1661,85
4
4
Speça = 7841,41 + 737,54 + 1661,85 = 10240,85
Sblanque = Speça
π . D² = 10240,85
4
π . D² = 4 . 10240,85
D² = 40963,4
π
D = √13039,05
D = 114,18 mm
70
Pelo processo analítico:
CG (raio) = 0,635 . 3 = 1,9 mm
Perímetro = 2π . r / 4 = 2π . 3 = 4,71 mm
D = √ 8 (Σ Ri . Li)
D = √8 (26 . 48 + 24,9 . 4,71 + 11,5 . 23)
D =114,18 mm
Da = 1,05 . 114,18 = 120mm
d1 ≥ 120 . 0,5 = 60mm
d2 ≥ 120 . 0,8 = 48mm
d2 = 50mm
71
Exercício:
1- Determinar o diâmetro do blanque.
2- Determinar o número e como serão as operações.
Material – Aço
Inoxidável
0,55m
0,85m1
72
4 - FERRAMENTAS
Esta denominação necessita de certa lógica para evitar confusões.
Se a ferramenta efetua várias operações, poderá ser útil mencionar cada uma delas, indicando
eventualmente a ordem na qual irão ser efetuadas.
4.1- Classificações das Ferramentas
Podem ser classificadas as ferramentas, inicialmente, pelas operações que efetuam; temos assim:
a) Ferramentas de corte;
b) Ferramentas para deformação;
c) Ferramentas de embutir ou repuxar;
Em outros casos as ferramentas podem combinar várias operações, temos assim:
d) Ferramentas combinadas.
Classificação:
a) Ferramentas de corte
Estas ferramentas podem ser classificadas pelo tipo de trabalho:
- ferramenta de corte simples;
- ferramenta de corte progressivo;
- ferramenta de corte total.
Pelas formas da ferramenta:
- ferramenta de corte; aberta (para corte simples);
- ferramenta de corte coberta ou com placa-guia (para corte simples ou progressivo);
- ferramenta de corte com colunas (para corte simples, progressivo ou total);
- ferramenta de corte com guia cilíndrica (para corte total).
b) Ferramentas para deformação
A classificação destas ferramentas pode ser feita somente em função do serviço a ser realizado:
- ferramenta de dobra em V, U ou L;
- ferramenta de enrolar (extremo ou total)
- ferramenta de aplainar
- ferramenta de estampar
c) Ferramentas de Embutir ou Repuxar
Classificam-se pelo tipo de trabalho:
- ferramenta de repuxo sem prendedor de chapa (para repuxo de ação simples)
- ferramenta de repuxo com prendedor de chapa (para repuxo de ação dupla), para prensas se
simples e duplo efeito.
d) Ferramentas Combinadas
Apresentam-se sob formas diversas, sendo possível classificá-las em:
- ferramentas combinadas totais;
73
- ferramentas combinadas progressivas.
Ferramenta de Estampo Progressivo de Corte, Dobra e Repuxo
4.2 - Elementos Normalizados
Bases
74
Buchas Guias e Mola
Colunas
75
5- EQUIPAMENTOS
5.1 - Prensas
No trabalho dos metais em chapas, as máquinas usadas são denominadas “PRENSAS”.
A classificação destas máquinas é feita observando o funcionamento e os movimentos.
Em 1º lugar se distinguem:
- Prensas Mecânicas;
- Prensas Hidráulicas.
Em cada um destas categorias, os movimentos de que são dotadas essas prensas permitem
diferenciá-las em:
1- Prensas de simples ação, ou seja, com um só movimento (mais usual);
2- Prensas de dupla ação, ou seja, com dois movimentos;
3- Prensas de tripla ação.
Citaremos somente a de simples ação.
Neste tipo de prensa é possível diferenciar:
1 – pela sua função:
a) prensas para cortar e embutir;
b) prensas para dobrar e puncionar
c) prensas de forja.
2 – pelo seu comando:
a) prensa de balancim manual;
Trabalho de corte, dobra, embutição ou estampagem que não precisam grandes esforços.
b) prensa de fricção;
Trabalho de forja, estampagem e dobra.
c) prensa de excêntricos; (mais usual)
Trabalho de corte, dobra, embutição ou estampagem de diversos esforços.
d) prensa de virabrequim;
Trabalho de corte, dobra, embutição ou estampagem, mas que constitui um virabrequim.
e) prensa de rótula.
Trabalho de corte, dobra, embutição ou estampagem, com diferente acionamento do cabeçote.
5.1.1 - Características das Prensas
Para definir uma prensa devem ser indicadas as características que se seguem:
- tipo;
- força máxima em toneladas e trabalho;
- percursos;
- distância entre mesa e cabeçote;
- potência do motor;
- dimensões externas.
Ademais, o fabricante deve definir sempre as dimensões das fundações previstas para instalação da
máquina.
Prensas Mecânicas: Para prensas de pequena e média potência, pode ser executado em ferro
fundido, aço fundido ou em chapas de aço soldadas. Esta armação aberta por três lados, permite a
passagem lateral da fita. Possuem mancais na parte superior, guias verticais e uma mesa para fixação
das ferramentas. Os principais tipos são: balancim, fricção, excêntrica, virabrequim, rótula.
Prensas Hidráulicas: estas se diferenciam somente das precedentes pelo comando do cabeçote.
São de uma ou várias colunas e a armação é de ferro fundido ou de chapas de aço soldadas. A
76
vantagem destas prensas reside na facilidade existente para se regular a pressão do óleo, o que permite
utilizar somente a força necessária e que esta seja controlada.
5.1.2 - Escolha da Prensa Conveniente
Para se escolher uma prensa para uma determinada operação, devemos conhecer as características
das prensas de que dispõe. Para um trabalho a se realizar devem ser determinados:
1)
2)
3)
4)
5)
a força (em toneladas) necessária;
o trabalho (em quilogrâmetros) necessário;
as dimensões da ferramenta;
o percurso necessário;
o modo pelo qual se deve trabalhar (golpe a golpe ou em continuação).
Estas especificações vão tomar a escolha mais fácil. A primeira permite que se determine a força
exigida da prensa. A segunda fixa a escolha entre uma prensa de comando direto ou com aparelhos. A
terceira permite assegurar a possibilidade de montagem das ferramentas.
Para a escolha de uma prensa, deve-se evidentemente ter em conta o tipo de trabalho a ser
executado.
Os trabalhos de corte podem ser realizados em todos os tipos de prensas de simples efeito.
As dobras deverão ser efetuadas em prensas excêntricas, prensas de fricção, ou em prensas
especiais para dobrar.
A escolha é mais delicada para trabalhos de embutição. As prensas de duplo efeito, com mesa
móvel, deverão ser utilizadas para trabalhos embutição cilíndrica profunda em chapas finas.
As prensas hidráulicas permitem grandes pressões a grandes profundidades.
As prensas de simples efeito, providas de almofada pneumática, podem ser utilizadas como
prensas de embutir. Estas prensas permitem exercer grandes pressões de deformação e maior
produção.
5.1.3 - Dispositivos de Proteção
As prensas são máquinas perigosas para as mãos dos operadores, por esta razão são empregados
diversos dispositivos para que se aumente a segurança, no trabalho.
Uma das mais simples é que se obrigue a utilizar as duas mãos para o comando, o que evita que o
operário deixe uma das mãos debaixo do cabeçote (bi-manual).
Nas grandes prensas, manejadas por vários operadores, dispositivos elétricos no comando
obrigam-lhes a utilizar as mãos na manobra.
Algumas prensas têm uma pantalha protetora, a qual deve ser descida, a fim de acionar a máquina.
Este movimento força o operário a retirar as mãos da zona perigosa.
Modelos de algumas máquinas:
77
5.2 - Corte a Laser
Modelo: Amada corte Laser LC-2415
Corte Laser em execução
Neste modelo há o mais recente desenvolvimento de máquina CNC e tecnologia de ressonador de
laser. O LC-2415 é projetado para o alto-volume de corte de produção de metal de chapa separa,
enquanto caracterizando alta velocidade processando seguro, material carregando fácil, e descarga
automatizada de partes múltiplas. As séries LC também caracteriza avançadas técnicas cortantes,
CleanCut™ e DoubleCut™.
Este corte é gerado pela fundição do laser no material e assim cortando-o. A informação para o
corte do perfil da peça é de forma CAD-CAM, pois primeiro é feito o arquivo no CAD e convertido
para o CAM e assim efetuado o trabalho.
Vantagens:
- Melhor aproveitamento da chapa;
- Corte de precisão com excelente acabamento;
- Flexibilidade e rapidez na mudança do projeto;
- Qualquer quantidade de produção;
- Não tem investimento em ferramental;
- Projeto desenvolvido em CAD/CAM;
- Flying Optical – Laser flutuante;
- Pequena área de influencia térmica;
- Rapidez na entrega;
- Área de trabalho em média 1250x2500 mm;
78
- Projetos enviados por e-mail (internet), via sistema intranet;
- Corte de geometria complexa com grande precisão e baixo custo.
Capacidade:
- Aço carbono SAE 1020 até 16 mm;
- Aço inox 304 até 9 mm;
- Alumínio até 5 mm;
- Madeira MDF até 20 mm;
- Acrílico e/ou Policarbonato até 20 mm.
5.3 – Corte a Plasma
Desde sua invenção na metade da década de 50, o processo de corte por plasma incorporou várias
tecnologias e se mantém como um dos principais métodos de corte de metais. Porém, até poucos anos
atrás, o processo detinha uma reputação duvidosa na indústria de corte de metais devido ao elevado
consumo dos itens componentes do sistema, o ângulo de corte e a inconsistência do processo. Os
recentes desenvolvimentos agrupando tecnologias em sistemas de cortes manuais e mecanizados
proporcionaram um marco importante na história do corte plasma. Os plasmas manuais mais
modernos são equipados com sistema de jato coaxial de ar, que constringe ainda mais o plasma,
permitindo um corte mais rápido e com menos ângulo. O projeto de escuto frontal permite ao operador
apoiar a tocha na peça mesmo em correntes elevadas na ordem de 100 A. Nos sistemas mecanizados,
utilizados principalmente em manipuladores XYZ comandados por controle numérico, foram
incorporam tecnologias que aumentam a consistência do processo e prolongam a vida útil dos
componentes consumíveis através de um controle mais eficiente dos gases e do sistema de
refrigeração respectivamente. O processo de corte plasma, tanto manual como mecanizado ganhou
espaço considerado na indústria do corte de metais. Mesmo descontado o crescimento desta indústria,
a participação do corte plasma teve substancial ampliação devido a sua aplicação em substituição ao
processo oxi-corte, em chapas grossas, e ao LASER em chapas finas ou de metais não ferrosos.
Modelo: Koike IK600 Plasma System
79
5.3.1 - Relação entre Processos (Oxi-Corte, Plasma, Laser)
O processo plasma ocupa uma vasta área de aplicação com vantagens técnicas e econômicas.
Porém, existem aplicações que os outros processos de corte térmico (ou termoquímico) mais
adequados. Para peças em aço carbono, com espessuras acima de 40 mm, o processo mais
recomendado é o Oxi-Corte devido ao baixo custo inicial e operacional do processo. Para peças de
espessura abaixo de 6 mm, com requisitos de ângulo reto, ou nível 1 ou 2 de segundo a ISO o processo
mais recomendado seria o LASER. O LASER também pode ser aplicado em maiores espessuras
dependendo da potência do ressonador. O que se deve avaliar é a rugosidade da superfície de corte e
principalmente a velocidade de corte.
Esquema do bico HyFlow de alta definição
Plasma de alta definição que revoluciona o processo plasma e o torna aplicável em peças com
maiores exigências de qualidade de corte. O processo utiliza um orifício reduzido no bico HyFlow e
um canal extra para saída de excesso de gás plasma resultando num corte praticamente sem chanfro e
sem geração de escória.
80
5.4 - Corte a Jato de água
O corte por jato de água é comprovado sempre que os processos convencionais fornecem uma
qualidade insatisfatória. Não há despesas extras devido ao processamento adicional ou devido a menor
velocidade do processo. Como no corte não são originados gases nem vapores, o processo é seguro e
limpo, e não agride o meio ambiente denominação necessita de certa lógica para evitar confusões.
Sistemas modernos de corte por jato de água incrementam a otimização do processo e a melhoria
da qualidade na indústria de processamento.
Modelo: Byjet – Bystronic
Os equipamentos flexíveis para corte por jato de água destinado a aplicações exigentes; com mesa
intercambiável, carregamento giratório e novo cabeçote de corte
5.5 – Puncionadeira: Corte e Repuxo
Peça cortada e
puncionada
Modelo: Amada Vipros 255 – Puncionadeira Hidráulica de Alta Velocidade com Torre de Perfuração
Sistema hidráulico da pressão dupla - uma válvula servo linear avançada assegura a energia
máxima é consumida durante a perfuração, reduzindo desse modo o consumo de potência.
O Vipros combina a excelência no CNC, na máquina, e em tecnologias de perfuração hidráulicas.
O sistema hidráulico controlado servo fornece processar de alta velocidade e a operação baixa do
ruído. O controle da precisão da brake-like como dar forma ao ciclo entrega a alta qualidade que dá
forma com ajuste eletrônico fácil da profundidade. Com toneladas da força perfurando da vibração
baixa, a construção rígida do frame da ponte e a capacidade grande da tabela fazem a máquina ideal
para uma escala larga da folha grande que processa aplicações.
81
Uma boa aplicação e a principal vantagem desta máquina são quando se tem um lote pequeno de
peças com furadas e repuxadas a serem fabricadas e não se quer gastar com ferramental, fabrica-se
somente o punção com a geometria da peça e após isto é acoplado o punção na torre da máquina e
assim é estampado (puncionado).
5.5.1 – Esquema de Repuxo e Estampo Progressivo
Estampo Progressivo
Peça Estampada na Ferramenta ao lado
5.6 - Dobradeira
Faca
chapa
Canal
Dobradeira Amada FBD 3 – 8025NT
Dobrando uma chapa
Peça Dobrada
Este modelo é um marco no sistema de dobramento automático completamente diferente em
conceito de qualquer sistema convencional. Possui programação simplificada e permite o sistema de
conferência no perfil da parte fabricada como também qualquer interface. Também podem ser
82
executadas modificações de usuário para o programa antes de processar. O sistema é projetado para
prover dobramento para cima e para baixo de 180 a 45 graus. Ele processa produtos novos sem perda
de tempo pela organização de operações. Considerando que não requer nenhum óleo hidráulico, o este
mantém um ambiente de trabalho limpo. Com automatização Integrada, é desenvolvido para aumentar
produtividade idealmente enquanto reduzindo custos em uma variedade de loja que processa métodos.
O sistema também pode ser ampliado e pode ser integrado com outro equipamento do mesmo
fabricante.
5.7 - Automação em Prensas
Desbobinador
Endireitador
Prensa
Sistema de Automação projetada por Stampco-Setrema
Neste sistema de automação acima, consiste três equipamentos:
- Desbobinador
- Endireitador
- Prensa Hidráulica (descrito no item 3.1)
5.7.1 - Desbobinador para Fitas
Destinados ao processamento de materiais em rolos / bobinas. Podem ser fornecido com mandril
único ou duplo, eixo com ponta lisa para carretéis ou base giratória para desenrolamento direto de
“pallets”.
Desbobinador c/Mandril Único
Desbobinador c/ Mandril Duplo
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Características técnicas
• Expansão do diâmetro manualmente acionada
• Suportes laterais para sustentação e guiamento do material
• Freio de inércia para controle do desbobinamento (modelo sem motorização)
• Acionamento por motorredutor (modelo com acionamento)
• Velocidade variável por inversor de freqüência
• Seletor para reversão do sentido de rotação
• Sensor eletrônico para controle de laço - “looping” (modelo com acionamento)
Acessórios opcionais
• Braço pneumático com rolo pressor
• Freio de inércia de atuação pneumática
• Controlador de laço por ultrasom ou sensores fotoelétricos
• Expansão hidráulica do mandril
• Carro transportador / elevador de bobinas
• Telas de proteção conforme PPRPS
• Rolos cônicos para guiamento lateral do material
5.7.2 - Endireitadores para Fitas
São destinados ao processamento de materiais contínuos em fitas. Podem ser fornecidos em
conjunto com desbobinadores em gabinete único (montagem compacta).
Endireitadora c/ Abertura Manual
Endireitadora c/ Abertura Hidráulica
Características técnicas
• Rolos puxadores para tracionamento do material
• Regulagem da pressão dos rolos tracionadores por molas
• Número de rolos endireitadores: (05) cinco ou (07) sete
• Ajuste individual da posição dos rolos endireitadores superiores
• Comando por inversor de freqüência
• Sensor eletrônico para controle do laço (“looping”)
• Seletor no painel para modo de operação “Automática / Manual”
• Guia fita na entrada / cesto de rolos na saída do material
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Acessórios opcionais
• Abertura manual ou hidráulica do cabeçote endireitador (introdução da ponta)
• Controlador de laço por ultrasom ou sensores fotoelétricos
• Abertura pneumática para os rolos tracionadores
• Mesa articulada para introdução da ponta da bobina
• Rolo pré-endireitador para preparação
85
Apêndice I
6 - Simbologia de Estampagem
e = Espessura da chapa
(mm)
u = Distância entre os pontos de contato da peça com a matriz e o punção(mm)
l = Comprimento da tira (mm)
s = Espaçamento entre peça e borda (mm)
n = Número de peças por metro.
a = Avanço ou passo(mm)
f = Folga entre punção e matriz (mm)
la = Abertura da matriz(mm)
lb = Comprimento da dobra.(mm)
d1 = Diâmetro da peça repuxada (repuxo cilíndrico) (mm)
h1 = Altura do repuxo (mm)
m = Coeficiente de repuxo para 1° operação
m1= Coeficiente de repuxo para demais operações
B = Largura da fita (mm)
Ac = Área de corte (secção resistiva de corte) (mm²)
Fc = Forca de corte em tesoura guilhotina (kgf)
L = Comprimento de corte ( mm)
Ap = Superfície total da peça ( mm²)
At = Superfície total da tira ( mm²)
P = Força de dobramento (kgf)
D = Diâmetro do blanque (mm)
Da = Diâmetro adotado considerando usinagem posterior (mm)
Pe = Pressão específica dimensionada para a placa de choque (kgf/mm²)
R = Raio do blanque (mm)
Ri = Raio interno do repuxo (método analítico) (mm)
Li = Altura do reuxo (método analítico) (mm)
λ = Ângulo de inclinação da faca de corte (°)
σƒ = Tensão de flexão.(kgf/mm²)
σr = Tensão de ruptura a tração(kgf/mm²)
J min = Menor momento de inércia
E = Módulo de elasticidade do material(Pa)
ε = Coeficiente para dobras com planificação de fundo
μ = Coeficiente de inclinação
ω = Módulo de resistência.
86
Apêndice II
7- Projeto de Estampo Progressivo de Corte
P a r t e 1.
Memorial
de
Cálculo
1. Estudo da Fita
1.1. Definir a posição ideal da peça na fita, com no mínimo:
2 estudos com inversão de corte e 2 sem inversão
1.2. Calcular o número de peças por chapa padronizada
1.3. Calcular a porcentagem de utilização da chapa (considerar o limitador de avanço)
1.3.1. Considerar peça real (com furos)
1.3.2. Considerar a peça bruta (desconsiderar furos)
2. Estudo do Limitador de Avanço
2.1. O projeto deverá considerar avanço manual
2.2. O uso de faca de avanço reduz o rendimento no uso da chapa
2.3. Caso se utilize faca de avanço o rendimento no uso da chapa deverá ser revisto
3. Dimensionamento da Matriz
3.1. Calcular a folga entre punção e matriz
3.2. Efetuar o estudo da parede entre furos
3.3. Calcular a espessura do talão
3.4. Determinar a espessura, comprimento e largura da matriz
3.5. Determinar a vida útil de cada matriz
4. Verificação dos Punções
4.1. Verificar flambagem e resistência à compressão
4.2. Verificar a necessidade de uso da placa de choque
5. Espiga
5.1. Calcular o centro de gravidade do perímetro de corte
5.2. Sugerir tipo da espiga
5.3. Indicar a prensa adequada (fator segurança entre 10 e 20%)
6. Outros Elementos Construtivos
6.1. Elementos Construtivos Padronizados
Bases, colunas de guia (pino), buchas, molas, parafusos, pino-guia (DIN 6325) arruelas, etc., devem ser
normalizados ou padronizados pelos fabricantes: Danly, Miranda, Polimold, Onça, etc. Apresentar a
fonte desses elementos.
6.2. Demais Elementos Construtivos
Definir: porta-punções, sistema de guias e extratores, prensa-chapa, limitadores de avanço e demais
elementos construtivos.
P a r t e 2.
D e s e n h o s
1.
2.
3.
4.
Apresentar uma pasta com desenhos em tamanho máximo A1
Fazer o desenho do conjunto (montagem) em 3 vistas se necessário
Fazer o detalhamento de todos os itens do ferramental
Punções e Matrizes deverão ter todas as especificações para fabricação. Considerar que esses elementos
operam em conjunto
5. Todos os elementos deverão apresentar: tolerâncias e acabamentos
87
Apêndice III
8 - Componentes Fundamentais de um Estampo
88
1. Pino de Fixação
Sua função é fixar componentes do estampo que podem ter movimentos horizontais.
Material: Aço prata.
2. Parafuso hexagonal interna (Tipo “Allen”) - DIN 912
3. Punção ou Macho – Obs.: Ø ≥ e da chapa
Sua função é dar o formato final do produto. É um elemento de muita precisão.
Material: Aço RCC, Aço VC-131 – Temperado 60-62 HRC
Aço VT-131 – Temperado e Retificado p/ trabalho a quente 62-64 HRC.
4. Pino de Fixação
Sua função é fixar componentes do estampo que podem ter movimentos horizontais.
Material: Aço prata.
5. Parafuso hexagonal interna (Tipo “Allen”) – DIN 912
6. Régua de Guia
Sua função é guiar a tira durante o processo de estampagem.
Material: Aço SAE 1045 – não havendo obrigatoriedade de tratamento térmico com HRC 45-48.
7. Chapa de Apoio
Sua função é apoiar a tira antes de entrar no estampo.
Material: SAE 1020.
8. Espiga – Obs.: A rosca da Espiga não é cementada
Sua função é fixar a base superior do estampo no cabeçote da prensa.
Material: Aço SAE 1020.
9. Base Superior – Obs.: Espessura ≥ 20 mm
Sua função é apoiar o conjunto superior do estampo no cabeçote da prensa.
Material: Aço SAE 1020 ou Ferro Fundido.
10.Placa de Choque – Obs.: Espessura entre 5 e 8 mm
Sua função é evitar a penetração dos punções na base superior.
Material: Aço SAE 1045 – não havendo obrigatoriedade de tratamento térmico com HRC 45-48.
Aço VND - não havendo obrigatoriedade de tratamento térmico com HRC 52-56.
11.Bucha de Guia
Sua função é de guiar as colunas do estampo durante o processo de estampagem. Favorece o
deslizamento do cabeçote sobre as colunas.
Material: Aço VND – Temperado 52-54 HRC, Bronze. (Parafusos de Fixação: Aço Liga).
12.Porta Punção
Sua função é posicionar e fixar firmemente os punções.
89
13.Mola de Compressão
Sua função é de possibilitar o recuo do piloto quando ocorrer posicionamento incorreto da tira.
Material: Aço SAE 9260, VS-60 – Temperado 46-48 HRC.
14.Placa Guia
Sua função é guiar os punções e extrair a tira dos punções na subida do cabeçote da prensa.
15.Colunas de Guia - Obs.: Encaixe ≥ 1,5 Ø
Sua função é guiar o conjunto superior e inferior do estampo para que não ocorra nenhum
deslocamento entre si.
Material: Aço SAE 1010/1020 Cementado – Temperado 60-62 HRC.
16.Punção ou Macho – Obs.: Ø ≥ e da chapa
Sua função é dar o formato final do produto. É um elemento de muita precisão.
17.Pino Piloto
Sua função é a de garantir o perfeito avanço da tira corrigindo possíveis falhas no sistema de
avanço.
Material: Aço VND – Temperado 58-60 HRC
Aço Prata – SAE 1040/1050 – Temperado e Retificado.
18.Base Inferior
Sua função é apoiar e fixar o conjunto inferior do estampo na mesa da prensa.
Material: Aço SAE 1020 ou Ferro Fundido.
19.Matriz ou Fêmea
Sua função é a de juntamente com o respectivo punção, formar o produto.
20.Parafuso Cabeça Escareada - DIN 93
21.Faca de Avanço
Sua função é determinar o avanço (passo) da tira após a cada descida do cabeçote da prensa.
90
Apêndice IV
9 - Exemplo de Estampo de Corte Explodido
91
10 - Bibliografia
•
Estampo de Corte – BRITO, OSMAR DE
•
Projetista de Máquinas – PRO-TEC – PROVENZA, FRANCESCO
•
Estampos I – PRO-TEC - PROVENZA, FRANCESCO
•
Estampos II – PRO-TEC – PROVENZA, FRANCESCO
•
Manual do ferramenteiro – KONINCK, J. DE.
GUTTER, D
92

APOSTILA TECNOLOGIA DE ESTAMPAGEM

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