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04/04/23, 19:58 Processos de conformação mecânica
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Autoria: Jerry Adriani Capitani Mendelski - Revisão técnica: Danilo Carvalho
Heiderich
Processos de conformação mecânica
UNIDADE 4 – CARACTERÍSTICAS
ESPECÍFICAS DOS PROCESSOS
04/04/23, 19:58 Processos de conformação mecânica
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Caro(a) estudante, seja bem-vindo(a) a mais
uma unidade da disciplina de Processos de
Conformação Mecânica. Neste material, você
conhecerá características específicas envolvidas
em processos de conformação mecânica,
enfocando, principalmente, os processos de
estampagem e de calandragem.
Você sabia que as operações de estampagem
podem ser classificadas de diferentes formas? Conforme veremos, esse processo
pode ocorrer por meio de corte, de dobra, de repuxos e por embutimento. Para cada
uma dessas formas, são necessários diferentes ferramentais, bem como técnicas e
materiais com propriedades específicas. Já no que se refere à calandragem,
conheceremos as calandras, isto é, as máquinas responsáveis por esse processo.
Após isso, finalizaremos nossos estudos descobrindo em que consiste a curva-limite
de conformação. Você sabia que essa curva tem como função prever falhas
mecânicas no processo de conformação dos materiais? Para isso, as deformações
sofridas pelos materiais são comparadas com as curvas obtidas em laboratórios.
Bons estudos!
Introdução
4.1 Processos de
estampagem
A atuação da engenharia mecânica abrange certas subáreas, cada uma delas associada à
estruturação de um processo produtivo que possibilite uma fabricação mecânica específica.
Nesse contexto, encontra-se o processo de estampagem, no qual são utilizadas chapas como
matérias-primas para obter produtos com formas e dimensões específicas, processo este que é
efetivado com a utilização de prensas.
Desse modo, conforme aponta Daleffe (2008), o objetivo comum entre os diferentes processos
de estampagem é a deformação de chapas, transformando-as em produtos que apresentem
dimensões precisas, formas geométricas definidas e aplicações industriais específicas. Com
isso, também cada processo de estampagem terá parâmetros particulares relacionados aos
materiais a serem produzidos.
A estampagem, como um processo de conformação mecânica, é estabelecida considerando
três aspectos principais: geometrias dos ferramentais; propriedades das matérias-primas; e
coeficientes de atrito (FOLLE, 2012). Nesse contexto, a depender das particularidades de cada
um desses aspectos, a estampagem será subdividida em corte, dobra, embutimento e
estiramento.
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Sabendo disso, a seguir, trataremos das características gerais e das aplicações do processo de
estampagem para, na sequência, tratarmos de cada uma de suas subdivisões.
4.1.1 Características e aplicações
Geralmente, a conformação mecânica realizada pelo processo de estampagem faz uso de três
ferramentas principais, conforme definido por Oliveira (2005):
Assim, com relação à sua operacionalização, o processo de estampagem é executado com o
uso de matrizes, que são projetadas com o objetivo de proporcionar uma peça ou um produto
com certas características e formas.
#PraCegoVer: fotografia apresentando um processo de estampagem. Nela, um operador
realiza a acoplagem de uma chapa plana em uma matriz de estampagem para a execução do
processo.
Os processos de estampagem são implantados com a combinação de elementos comuns a
diversos tipos de ferramentas, sejam estas de corte ou então de conformação. Nesse sentido,
são alguns de seus elementos a base inferior, o cabeçote ou a base superior, a espiga, as
colunas de guia, a placa de choque, a placa-guia, os pinos de fixação etc. Além disso, há
punção: é responsável pela conformação da chapa, promovendo o movimento da chapa
para o interior da cavidade;
matriz: é responsável pela obtenção da geometria desejada, uma vez que a transmite para a
chapa que está sendo conformada;
cerra-chapas: tem como função fixar a chapa e controlar o seu escoamento.
Figura 1 - Conformação mecânica por estampagem
Fonte: Dmitry Kalinovsky, Shutterstock, 2020.
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elementos específicos responsáveis por gerar cada forma desejada, como punções e matrizes
(BENAZZI JUNIOR; CAVERSAN, 2012). Na figura a seguir, é possível observar cada um
desses elementos presentes em um estampo.
#PraCegoVer: ilustração em vista explodida de uma ferramenta de estampo. À esquerda, há
uma listagem de componentes presentes no estampo, de 1 a 12. À direita, está a ferramenta de
estampo em vista explodida, com flechas indicando cada um de seus componentes: espiga;
cabeçote da ferramenta ou base superior; placa de choque; porta-punção; punção; colunas de
guia; buchas; pinos de fixação; extrator; guia das chapas; matriz; e base inferior.
De acordo Rodrigues e Martins (2005), há diversos fatores associados ao processo de
conformação de chapas metálicas, relacionados tanto à natureza mecânica (forma e dimensões
da peça, tipo de máquina, forma e dimensões das ferramentas e condições de lubrificação)
quanto aos aspectos que englobam a natureza metalúrgica.
Além disso, cumpre ressaltar que, conforme explica Folle (2012), a chapa empregada em um
processo de estampagem é submetida a diferentes tipos de tensões e de deformações, tendo
como resultado a sua geometria final. A figura a seguir ilustra as tensões que podem ser
observadas no processo de estampagem profunda.
Figura 2 - Principais componentes de um estampo
Fonte: BENAZZI JUNIOR; CAVERSAN, 2012, p. 5.
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#PraCegoVer: ilustração apresentando as tensões presentes em um processo de estampagem
profunda. À direita, consta uma peça estampada cujas diferentes partes são evidenciadas em
boxes dispostos à sua esquerda. Os boxes indicam as seguintes partes: (A) elemento da borda
do copo, no qual atuam tensões de estiramento radial, de sujeição e uma compressão
circunferencial; (B) elemento no dobramento superior do copo, em que atuam tensões trativas e
compressivas; (C) elemento na lateral do copo, em que atuam tensões de estiramento e uma
compressão lateral; (D) elemento no dobramento inferior do copo, no qual atuam tensões
trativas e compressivas; e (E) elemento no fundo do copo, no qual atuam tensões de
estiramento radial e circunferencial.
Outro ponto a se destacar é que uma das principais questões envolvidas no processo de
estampagem está relacionada ao ferramental utilizado e à sua confecção. Nesse contexto,
Rodrigues e Martins (2005) salientam que durante a confecção desse ferramental existe a
necessidade de se observar aspectos que dizem respeito à obtenção de superfícies com
características lisas, assim como é necessário garantir que as tolerâncias dimensionais dos
componentes das ferramentas sejam respeitadas. Além disso, esses fatores específicos,
quando associados à lubrificação abundante, podem reduzir, de forma expressiva, os esforços
necessários ao processo de conformação, assim como reduzem o desgaste do ferramental.
Finalmente, no que se refere às aplicações dos produtos obtidos com a estampagem,
observamos que a indústria automobilística é bastante beneficiada com esse tipo de processo.
Nesse contexto, são criados componentes diversos, como painéis para portas; capôs;
estruturas laterais de carrocerias; colunas B; e reforços internos das portas.
Tendo conhecido essas características e aplicações, a seguirnos aprofundaremos sobre os
diferentes tipos de estampagem.
4.1.2 Corte por estampagem
Figura 3 - Tensões presentes no processo de estampagem profunda
Fonte: FOLLE, 2012, p. 24.
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O processo de corte, que obedece às diretrizes estabelecidas pela norma DIN 8587, é uma
operação que visa à obtenção de peças ou componentes com geometrias previamente
definidas. Para isso, um punção de corte, com o auxílio de uma prensa, exerce uma pressão
sobre uma chapa disposta em uma matriz.
Conforme explica Rocha (2012), o processo de corte por estampagem é realizado no instante
em que a ferramenta de corte atinge a matriz. Logo, o esforço de compressão transmitido pela
prensa é convertido em esforço de cisalhamento, gerando o corte. O autor ainda aponta que é
comum que as formas obtidas pelo corte sejam utilizadas posteriormente em outros processos
de estampagem.
A fim de melhor compreender como ocorre essa estampagem, observe a figura a seguir, que
apresenta os processos de corte aberto e de corte de contorno.
#PraCegoVer: ilustração evidenciando o processo de corte por estampagem. À esquerda, em
(a), há a representação de um corte aberto em uma chapa, efetuado com duas lâminas, uma
em sentido contrário à outra. No centro, em (b), há a representação do corte por contorno, no
qual há uma ferramenta de punção que é pressionada sobre um objeto disposto em uma matriz.
À direita, é representado o resultado do corte por contorno.
Nesse processo, há alguns fatores considerados fundamentais para a sua realização e para o
seu sucesso, como os materiais utilizados nos componentes, as geometrias do punção e da
matriz e o valor da folga entre esses elementos. Além disso, o processo de corte por
estampagem pode ser classificado em quatro grupos distintos, apresentados na sequência.
No que se refere à sua operacionalização, o corte por estampagem é efetivado com a
utilização de forças de cisalhamento, que são aplicadas à chapa pelos cantos de corte
existentes nas ferramentas. Esse processo ocorre em três etapas: deformação plástica,
redução de área e fratura.
Figura 4 - Estampagem – processo de corte aberto (a) e de corte de contorno (b)
Fonte: Elaborada pelo autor, baseada em SCHULER GROUP, 1998.
Ocorre quando uma porção de metal com um formato qualquer é
retirada da chapa principal.
Ocorre quando a operação de corte produz furos de pequenas
dimensões.
Pode ser observado nos casos em que a porção de metal não é
separada completamente da chapa principal.
Acontece quando o corte é realizado com o intuito de extrair o
excedente de material de uma peça que já passou por um processo de
conformação.
Corte simples
Puncionament
o
Corte parcial
Recorte
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Além disso, quando procuramos um melhor resultado na obtenção de produtos por meio do
corte por estampagem, é necessário um planejamento e um estudo para podermos definir o
projeto da matriz, analisando também como o processo irá ocorrer e quais os componentes que
serão necessários. Schaeffer, Nunes e Brito (2017) ainda apontam que a ferramenta deve atuar
de forma guiada e com precisão para que o trabalho dos punções sobre as matrizes de corte
seja correto.
Um parâmetro decisivo para esse processo de estampagem é o cálculo da força de corte. Por
meio dele, é estabelecida a ação de corte, bem como a carga correta a ser utilizada para a
operação, que pode influenciar na qualidade do produto obtido. Já no que se refere aos
materiais a serem utilizados nesse processo, os aços microligados, da categoria aços-
ferramenta, bem como algumas ligas de ferro fundido específicas e os aços sinterizados,
podem passar pelo corte.
A seguir, conheceremos os demais processos de estampagem.
Teste seus conhecimentos
(Atividade não pontuada)
4.2 Estampagem: processos de dobra, de
repuxo ou embutimento e de estiramento
Além da operação de corte por estampagem, como já verificamos, existem ainda as operações
relacionadas com a dobra, com o repuxo ou embutimento e com o estiramento. Por isso, ao
longo deste tópico, conheceremos as características específicas de cada uma delas, bem como
suas funções e aplicações.
4.2.1 Processo de dobra
No processo de dobra, uma chapa metálica é conformada com a atuação de um punção e de
uma matriz. Nesse caso, há também o movimento do punção sobre um objeto disposto na
matriz, como ocorre no processo de corte. Contudo, conforme explica Dieter (1981), a dobra
permite a confecção de segmentos curvos a partir de chapas, como calhas, tambores e
cantoneiras.
Schaeffer, Nunes e Brito (2017) explicam que o processo de dobramento, também denominado
bending, é um processo simples, e devido à sua facilidade e à sua menor complexidade, é
utilizado há muitos anos na indústria. Além disso, os autores salientam que esse processo
apresenta uma importância muito grande em relação à obtenção de componentes
geometricamente simples.
Com relação à normatização da operação de dobra, é possível verificar que esse processo está
estabelecido pela norma DIN 8586. A figura a seguir traz exemplos de estampagem pelos
processos de dobra em U e em V.
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#PraCegoVer: ilustração representando dois processos de dobra. Em (a), à esquerda, uma
chapa é deformada em U. Para isso, um punção atua sobre uma chapa disposta na matriz, que
contém a forma U. Em (b), à direta, uma chapa é deformada em V, haja vista que a matriz
contém essa forma.
Para Marcondes (2009), a operação de dobra é responsável por uma deformação plástica em
uma chapa metálica ao longo de uma linha reta, englobando necessariamente sete
componentes: o produto; os insumos (isto é, as peças ou o material utilizado); o equipamento; o
ferramental (ou seja, o punção e a matriz); a zona de deformação; a interface; e o ambiente.
Ainda segundo o autor, o processo de conformação por dobramento é a operação estabelecida
com o objetivo de obter uma curvatura cilíndrica ou cônica em rolos, chamada de calandras.
Nesse contexto, é importante observar que quando o material é deformado abaixo de sua
temperatura de recristalização, ele é submetido, de forma inicial, a deformações elásticas para,
depois, acontecerem as chamadas deformações plásticas, até que venha a ocorrer a sua
ruptura. As falhas, defeitos ou variações em relação a esse processo podem estar relacionados
com a ocorrência de uma variação de seção ou de uma alteração de espessura, bem como
com a ocorrência do retorno elástico.
Conforme explicado por Palmeira (2005), o dobramento pode ser executado por meio de
maquinário ou então manualmente. Nesse último caso, é necessária a utilização de um
ferramental e de gabaritos ou então de máquinas de simples confecção. Porém, para a
execução por máquinas, são utilizadas as chamadas prensas dobradeiras. Em todo caso, a
escolha de um ou de outro tipo de operação dependerá das necessidades de produção.
O ferramental utilizado nesse processo é muito similar àquele utilizado na estampagem
profunda, composto por prensa — que pode ser mecânica ou hidráulica —, por matriz e por
punção. Quando da utilização das prensas mecânicas, o cabeçote móvel é acionado por
manivela ou por meio de um mecanismo excêntrico acoplado a um trem de engrenagens,
possibilitando seu rápido deslocamento. Já quando da utilização da prensa hidráulica, o
cabeçote é deslocado pelo movimento de atuadores hidráulicos de dupla ação.
Com relação às matrizes e os punções necessários ao processo, eles podem apresentar
diferentes formas geométricas, que variam conforme o formato estabelecido como resultado do
processo. Na figura a seguir, observe as diferentesmatrizes e seus respectivos resultados.
Figura 5 - Estampagem por processo de dobra em U (a) e em V (b)
Fonte: Elaborada pelo autor, baseada em SCHULER GROUP, 1998.
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#PraCegoVer: ilustração evidenciando os vários tipos de dobramento em diferentes matrizes.
Acima e da esquerda para a direita, são apresentados em sequência os dobramentos livre, em
V, em U, em matriz de deslizamento e com ressalto no punção. Abaixo, são apresentados os
dobramentos de fundo, em matriz dupla e em matriz giratória.
Em relação à temperatura de execução dos processos, o dobramento pode ser
operacionalizado tanto na condição a quente quanto na condição a frio. Na condição a frio, o
material sofre uma conformação a uma temperatura abaixo da faixa de temperatura
responsável pela sua recristalização. Por outro lado, o processo a quente é realizado em uma
faixa de temperatura acima da temperatura de recristalização do material.
Nesse contexto, para González (2000), o processo de dobramento a frio possibilita um melhor
acabamento superficial, bem como resultados satisfatórios em relação ao rendimento. Como
consequência, ele gera uma maior produtividade em número de peças fabricadas, bem como
uma menor variação dimensional. Por outro lado, González (2000) também ressalta que no
processo de dobramento a frio, há maior necessidade de gasto de energia e maquinários com
maiores potências.
Além disso, de acordo com Palmeira (2005), essa estampagem pode ser classificada de
diferentes formas, a depender do tipo de dobramento realizado. Por exemplo, quando esse
processo é realizado em uma pequena parte localizada na extremidade de uma chapa, ele
pode ser denominado flangeamento. Esta e demais possibilidades de classificação podem ser
observadas na figura a seguir.
Figura 6 - Tipos de dobramentos em diferentes matrizes
Fonte: MARCONDES, 2009, p. 30.
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#PraCegoVer: ilustração apresentando dez variações das operações de dobramento:
dobramento; flangeamento; rebordamento; enrolamento parcial e enrolamento total;
nervuramento; estaqueamento; pregueamento; abaulamento; corrugamento; e conformação de
tubos por dobramento e expansão.
Ainda com relação aos termos e às definições desse processo, Costa (2010) esclarece que o
curvamento de chapas e de perfis é uma operação que tem como resultado a obtenção de
formas cilíndricas ou ovais, de modo total ou então parcial. O autor também reforça que a
operacionalização do processo se dá por meio de esforços de flexão obtidos por ferramentas
manuais ou então com o uso de dispositivos e de máquinas.
Como resultado desse processo, Marcondes (2009) aponta que além da produção de diversas
geometrias, o dobramento é utilizado também com o propósito de aumentar a rigidez das
peças, expandindo o momento seccional transversal de inércia.
4.2.2 Processos de repuxo ou embutimento
O processo de embutimento, também conhecido como estampagem profunda ou repuxo, é
uma conformação em que ocorre uma combinação entre tensões tangenciais de compressão e
tensões radiais de tração. A chapa, nesse caso, é transformada por meio de um punção e de
uma matriz, sendo sujeitada com uma prensa, que a restringe e controla o fluxo do material.
Com relação às suas especificações, esse processo é também normatizado pela norma DIN
8584-3. Já no que se refere às suas alterações geométricas, a mudança é derivada de um
deslocamento de volume do material em um espaço tridimensional, sendo esse deslocamento
realizado controladamente. Desse modo, é mantida a sua massa e também a sua composição
química original, conforme estabelecido pela norma DIN 8582.
Figura 7 - Variações da operação de dobramento
Fonte: PALMEIRA, 2005, p. 5.
Os processos de estampagem por repuxo ou
embutimento requerem muita atenção em relação ao
material utilizado, assim como ao ferramental e às
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Essa operação permite obter peças com características sólidas e ocas, denominadas copos, a
partir da conformação de uma chapa plana, conhecida como blank. Na estampagem rasa,
esses copos têm como característica uma profundidade menor do que a metade do seu
diâmetro. Por outro lado, as operações em que essa profundidade é maior que a metade do
diâmetro da peça são classificadas como estampagem profunda.
Os ferramentais necessários ao processo abrangem um punção, uma matriz e um sujeitador,
isto é, uma prensa-chapas, fazendo com que a chapa seja total ou parcialmente movida para o
interior da matriz. Assim, devido a um deslocamento do material entre a matriz e a prensa-
chapas, dá-se origem a um objeto oco, com o formato de um copo.
A prensa-chapas é responsável por evitar que o material que ainda não foi deslocado para o
interior da matriz não forme rugas. O material deslocado para o interior da ferramenta passa
pelo raio da matriz e é dobrado. Quando ele avança para o interior da matriz, ele é desdobrado,
o que permite que haja um estiramento homogêneo da espessura da peça produzida.
A principal característica do processo de embutimento é que, como destacado anteriormente,
ocorrem, simultaneamente, tensões de tração e de compressão no material que está sendo
conformado. Em torno da base do punção, o material é deformado no sentido radial, fazendo
com que tensões de compressão ocorram no sentido circunferencial, enquanto ocorre o esforço
de tração no sentido radial. No raio da matriz, a face da chapa que está em contato com a
matriz sofre um esforço de compressão, enquanto a face oposta sofre esforço de tração, como
no processo de dobramento. A figura a seguir apresenta quais os estados das tensões
envolvidas nesse processo.
condições operacionais. Diante desse cenário, o livro
Ferramentas de corte, dobra e repuxo: estampo, de
Sérgio da Cruz (2009), traz informações valiosas sobre o
dimensionamento total de matrizes, bem como sobre os
estampos com sistema de gavetas, os balancins, os
punções de dobra com regulagem, os cálculos de
porcentagem útil de tira, entre diversos outros aspectos
desse processo.
A prensa-chapas possibilita um controle do fluxo do blank no
sentido de sua movimentação para o interior da matriz,
evitando, com isso, um enrugamento na região da aba. Por
isso, o controle da pressão é fundamental. Pressões elevadas
contribuem para um aumento na força do punção, provocando
uma redução de espessura na lateral do copo (REDDY;
REDDY; REDDY, 2012).
Você sabia?
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#PraCegoVer: ilustração indicando as tensões envolvidas em um processo de embutimento.
São identificadas e destacadas três diferentes regiões de uma peça, disposta à esquerda. Para
cada uma das partes destacadas, há uma representação gráfica com as tensões que incidem
sobre ela e os sentidos dessas tensões, representados por setas.
É possível determinar as condições de espessura de uma peça embutida em função da lei da
constância de volume, já que a espessura pode ser determinada pela soma das deformações
ocorridas nas outras duas direções. Conforme estudos de Schaeffer, Nunes e Brito (2017), nas
regiões em que é possível observar tensões de tração em ambos os sentidos do plano da
chapa, como no caso do fundo do copo, é possível prever o comportamento de redução de
espessura do material nessa região, já que o alongamento do material nas duas direções não
seria possível sem comprometer a sua espessura.
4.2.3 Estampagem por estiramento
O processo de estiramento pode apresentar tensõesde tração em um estado de deformação
biaxial. Esse processo está relacionado com a atividade de realizar a tração de uma chapa por
meio da utilização de uma ferramenta denominada punção. As extremidades da chapa, por sua
vez, são fixadas por meio de garras. Desse modo, Dieter (1981) explica que o estiramento
consiste em tracionar uma chapa de maneira a esticar o material sobre uma ferramenta, e
ressalta, ainda, que esse é um processo muito utilizado na indústria aeronáutica para produzir
peças com grandes raios de curvaturas.
Com relação às suas especificações e à sua normatização, o processo de estampagem por
estiramento é guiado pela norma DIN 8585-1. A seguir, temos um exemplo de como o
estiramento pode ocorrer.
Figura 8 - Estado de tensões no embutimento
Fonte: SCHAEFFER; NUNES; BRITO, 2017, p. 24.
Teste seus conhecimentos
(Atividade não pontuada)
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#PraCegoVer: ilustração representando o processo de estampagem por estiramento. À
esquerda, consta uma chapa com espessura S0 cujas extremidades estão apoiadas por garras.
Abaixo dela, há um punção pronto para atuar, de baixo para cima. À direita, está representada a
mesma chapa apoiada em garras, porém, com espessura S1 e com o punção já em movimento,
estirando-a para cima. Por isso, lê-se na parte inferior da ilustração que S1 é maior que S0.
Tendo conhecido esses processos, na sequência, conheceremos uma outra forma de conformar
metais: o processo de calandragem.
Figura 9 - Estampagem por processo de estiramento
Fonte: Elaborada pelo autor, baseada em SCHULER GROUP, 1998.
4.3
Calandragem
A calandragem pode ser definida como um processo industrial no qual chapas laminadas de
metal são conformadas de modo a assumirem formatos específicos. Esse processo é realizado
em uma máquina específica, conhecida como calandra, que possui de três a quatro rolos
operacionais.
Na sequência, conheceremos mais detalhes a respeito desse processo de conformação
mecânica.
4.3.1 Calandras
De modo geral, as calandras confeccionadas com três rolos são maquinários que costumam ser
utilizados em linhas fabris, isto é, nas indústrias. Na imagem a seguir, é possível observar como
elas estão configuradas e como ocorre o processo de conformação nessas máquinas.
#PraCegoVer: ilustração do processo de calandra de três rolos. À esquerda, consta uma
primeira imagem em perspectiva isométrica com três rolos posicionados de forma piramidal, por
entre os quais passa uma chapa. Ao centro e à direita, duas imagens em vista frontal
Figura 10 - Calandras com três rolos
Fonte: PALMEIRA, 2005, p. 26.
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apresentam duas chapas passando por entre três rolos. No primeiro caso, os rolos estão
dispostos de forma piramidal. No segundo caso, esses rolos estão dispostos de forma diversa,
estando os dois primeiros rolos um acima do outro e o terceiro mais à direita, na parte inferior.
Por outro lado, as calandras configuradas com quatro rolos apresentam certas vantagens a elas
agregadas. Com elas, há uma certa facilidade com relação ao trabalho de pré-curvamento,
enquanto nas calandras de três rolos a atividade de pré-curvamento é realizada de forma
manual (PALMEIRA, 2005). Na imagem a seguir, apresenta-se a conformação de uma chapa
por meio da calandra de quatro rolos.
#PraCegoVer: ilustração apresentando a calandra de quatro rolos. À esquerda, consta uma
primeira imagem em perspectiva isométrica de uma calandra de quatro rolos. Por entre esses
rolos, passa uma chapa. À direita, o mesmo processo é apresentado por uma visão frontal.
Ainda conforme Palmeira (2005), os tipos de calandra mais comuns são a calandra de passo e
a calandra piramidal. Em uma calandra de passo, a folga existente entre os rolos, os quais
estão alinhados, é considerada ajustável. Com isso, é possível estabelecer a espessura final
desejada para a chapa. Considerando essa condição de regulagem, esse equipamento é
bastante utilizado, permitindo a obtenção de peças com diâmetros menores.
No caso da calandra piramidal, Palmeira (2005) explica que o rolo superior tem a possibilidade
de ser ajustado no intuito de exercer uma maior ou menor pressão sobre a chapa,
possibilitando, com isso, uma variação em relação ao diâmetro das peças a serem obtidas.
Na sequência, conheceremos mais detalhes a respeito do sistema das calandras.
4.3.2 Sistema das calandras
Figura 11 - Calandras com quatro rolos
Fonte: PALMEIRA, 2005, p. 26.
O processo de calandragem possibilita que as chapas
metálicas sejam submetidas a deformações controladas.
Esse trabalho pode ser realizado tanto em chapas finas
como em chapas com uma maior espessura. Para saber
mais sobre o tema, assista ao vídeo Calandragem de
200 mm de espessura da chapa.
Acesse (https://www.youtube.com/watch?
v=F9wN80Iyymk)
Você quer ver?
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04/04/23, 19:58 Processos de conformação mecânica
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Em seus estudos, Kosow (1982) explica o sistema de potência aplicado em uma calandra.
Segundo o autor, esse sistema inicia pelo acionamento da calandra, isto é, pela ligação do
motor. Posteriormente, há uma transmissão da potência do motor para um componente
denominado redutor, que possibilita uma perda de velocidade rotacional e um aumento do
torque, passado então para as engrenagens.
Uma engrenagem com um menor diâmetro é montada no eixo do redutor com a utilização de
chavetas. Além disso, são também montadas mais duas engrenagens com diâmetros maiores,
responsáveis pela rotação dos dois eixos fixos da calandra. Esses eixos, por sua vez, estão
apoiados em um par de rolamentos de rolos esféricos e em suas extremidades. Logo, um
sistema de potência tem, entre seus principais componentes, o motor, o redutor, os rolamentos,
os eixos e os mancais.
Tendo conhecido o processo de calandragem e especificidades relacionadas às calandras, na
sequência, veremos outro conceito muito importante para a conformação de metais: a curva-
limite de conformação.
4.4 Curva-limite de
conformação
A curva-limite de conformação (CLC) permite conhecer e avaliar as condições de criticidade
observadas durante as deformações dos materiais provenientes dos processos de conformação
mecânica. Ela compreende, assim, os valores de tensões máximas e mínimas do processo.
Como sabemos, cada material tem diferentes comportamentos quando submetido a uma
combinação de deformações. Nesse contexto, Sampaio, Martins e Souza (2003) explicam que
a CLC é uma importante ferramenta que vem sendo utilizada para correlacionar o limite de
conformação do material com as deformações obtidas em escala industrial, isto é, a CLC
determina uma escala laboratorial.
Em outras palavras, as CLCs têm como função prever falhas mecânicas no processo. Para
isso, as deformações sofridas pelo material são comparadas com as curvas obtidas em
laboratórios. Dessa forma, destacam-se duas técnicas para a obtenção da CLC: a técnica
experimental, que está baseada na realização de ensaios práticos e que sejam comprobatórios,
e a técnica teórica, que se baseia na pesquisa e na análise de referências e trabalhos já
existentes e já publicados.
Para Arruda, Folle e Schaeffer (2008), alguns importantes fatores estão atrelados à CLC,
afetando-a, de modo que é possível haver um deslocamento para cima (limite maior de
conformação) ou então para baixo (limite menor de conformação). Esses fatores são
apresentados a seguir.
Maiores espessuras.
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Ainda, segundo Schaeffer, Nunes e Brito(2017), devemos considerar como fatores importantes
para a avaliação e a determinação da CLC a geometria das ferramentas, a forma do corpo de
prova, os lubrificantes utilizados, a qualidade do material a ser conformado e a sistemática
implantada para a aquisição dos dados.
Com relação à aplicação de normas, a DIN EN ISO 12004-2 estabelece dois métodos para que
seja possível a determinação da curva de forma experimental: o método Nakajima, por meio do
qual é possível verificar que os corpos de prova utilizados têm tamanhos variados e, desse
modo, são conformados por meio da ação de um punção hemisférico; e o método Marciniak,
que é baseado nas falhas durante a estricção do material.
Os ensaios fornecem pontos específicos para as deformações principais, sendo que esses
pontos são conectados e formam, desse modo, a curva-limite de conformação. A interseção da
curva com o eixo da deformação principal máxima é denominada limite inferior da CLC (
).
As curvas teóricas são, portanto, estimadas. Para isso, são consideradas algumas propriedades
mecânicas pertencentes ao material, bem como ocorre a análise de critérios de instabilidade e
sobre as superfícies de fluências, conforme definido pelos estudos de Fernandes (1999).
Alguns fatores de maior influência no processo de determinação da curva e na translação da
curva sobre o eixo da deformação ( são:
Menores velocidades de conformação.
Menor tamanho de grão.
Menor coeficiente de atrito.
Corpo de prova.
a espessura da chapa;
a tensão de escoamento;
o limite de resistência;
a anisotropia;
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Além disso, outros fatores que afetam as CLCs são o diâmetro da rede de malhas, uma vez que
quanto menor o diâmetro das malhas, maior a deformação medida, bem como a trajetória de
deformação. Além disso, as CLCs não preveem fraturas na parede (wall breakage).
Por fim, Juntaratin et al. (2012) explicam que o diagrama-limite de conformação é muito
sensível a condições que apresentem trajetos de deformações não lineares, a exemplo de
algumas aplicações industriais para peças com geometrias muito complexas, que são
normalmente operacionalizadas em estágios contínuos de conformação. Nessas situações, o
diagrama não pode ser utilizado como ferramenta que possibilite prever a conformidade do
processo.
o coeficiente de encruamento.
Ao longo desta unidade, conhecemos os processos de estampagem de
chapas e de calandragem. Conforme pudemos observar, a depender
das características e da geometria desejadas para os componentes, as
chapas metálicas poderão passar por diferentes mecanismos de
conformação. Nesse sentido, também as características metálicas
importam, haja vista que há peças que podem sofrer cortes
indesejados. Por fim, também conhecemos a curva-limite de
conformação, uma ferramenta importante para prever falhas.
Nesta unidade, você teve a oportunidade de:
Conclusão
compreender o processo de estampagem, observando como os
objetos são obtidos por meio dele e quais as suas características;
conhecer as particularidades e o maquinário responsável pelo
processo de calandragem;
entender a importância da curva-limite de conformação e suas
especificidades.
ARRUDA, R. P.; FOLLE, L. F.; SCHAEFFER, L. Escolha do
lubrificante correto torna mais precisa a curva limite de
conformação. Corte e Conformação de Metais, São Paulo, n.
Referências
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CALANDRAGEM de 200 mm de espessura da chapa. [S. l.: s. n.], 2017. 1 vídeo (4
min). Publicado pelo canal DNC Técnica. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=F9wN80Iyymk
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DEUTSCHES INSTITUT FÜR NORMUNG. DIN 8585-1: manufacturing processes
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