aula2_Ferramentas de dobramento e repuxamento

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Máquinas Ferramentas
Ferramentas de Dobra e Repuxo
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Ferramentas de Dobra
 Elementos de chapa dobrada tem grande aplicação em 
construção mecânica e produtos
 Exemplos: ferragens, painéis, caixas, conectores etc
 A execução destes perfis são utilizadas em máquinas 
chamadas de “dobradeiras”, porém também são utilizados 
estampos específicos trabalhando em prensas
 As operações de dobra visam conformar o objeto sem 
alterar a espessura da chapa, podem ser realizadas em 
várias etapas
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Esquema da máquina
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Dobramento de perfis
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Dobramento seqüencial
 Braçadeira
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Parâmetros Principais de Projeto
 Para dimensionamento da ferramenta de dobra é necessário 
atentar quanto a certos parâmetros de projeto:
 Raios de curvatura
 Retorno Elástico da peça
 Comprimento desenvolvido da peça 
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Raio de Curvatura
 Deve-se evitar a presença de cantos vivos nas peças, visto que 
raios muito menores que a espessura da peça podem solicitar as 
fibras externas da chapa e conseqüentemente nuclear trincas.
 Experimentalmente sugere-se que:
 Onde: Sut = tensão última a tração (kgf/mm2) e  é o alogamento 
(%)
(mm) 5.0.85.0 +=


utS
k
kr




 −

leve material se 0.5)e,-(0.4
duro material se 3)e,-(4
macio material se ,)21( e
r
Regra Prática:
(mm) 
2
e
50 −=

e
k
Aço inox
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Retorno Elástico (“Spring back”)
 Devido a elasticidade do material, após a operação de dobra a peça 
tende a adquirir a sua forma primitiva.
 A ferramenta portanto deve possuir ângulos de dobra mais fechados 
do que os da peça
 Não existem cálculo analíticos precisos sobre o fenômeno no 
entanto é possível boas aproximações com uso de ferramentas CAE
 Verificações experimentais sugerem que:
 .
5.0)5.0(
´
´
k
eerkr
=
−+=
Onde k é uma porcentagem
Função do raio do punção e da
Espessura da peça
https://youtu.be/EB4Pq1e_4_c
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Retorno Elástico
 Exemplo de cálculo
 Raio do punção = 5 mm
 Ângulo de dobra = 90º
 Espessura da chapa = 2 mm
 Material = Inox 301
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Retorno Elástico
 Exemplo de 
correção
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Retorno Elástico
 Exemplo de 
correção
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Comprimento desenvolvido
 Para se obter o produto com um determinado 
comprimento é necessário cortar a chapa de origem com 
o tamanho correto. Na região dobrada, a chapa pode 
sofrer um alongamento ou encurtamento devido as 
tensões atuantes.
 Devemos portanto obter o comprimento correto da 
chapa na linha neutra
 É importante ressaltar que o linha neutra nem sempre 
está na metade da espessura
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Comprimento desenvolvido
 Fórmula de cálculo para o comprimento desenvolvido
 Onde:
  = ângulo de dobramento
 R = raio de dobramento
 e = espessura
 f = fator de espessura, obtido a partir da relação R/e
)
2
.(.
180
e
fRLe += 

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Comprimento desenvolvido
 Exemplo de cálculo
 b = 20 mm
 c = 40 mm
 d = 20 mm
 Material = Aço ABNT 1020
 Sut = 450 MPa
 Deformação específica = 20 %
 Espessura = e = 3 mm
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Forças de Dobramento
 Durante a operação de dobramento, surgem as seguintes 
forças atuantes
 Força de dobramento (Fd)
 Necessária para o processo de dobramento
 Força no prensa chapas (Fpc)
 Necessário para sujeitar a peça
 Força lateral (Flat)
 Ocorre na interface punção-matriz
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Forças no dobramento
 O punção ao descer 
exerce a força de 
dobramento (Fd) 
sobre a parte em 
balanço da chapa, que 
começa a se 
deformar.
 Parte da força é 
transferida para a 
parede da matriz, à 
medida que a chapa se 
deforma
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Forças no dobramento
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Casos
 Dobramento em V
 Considera-se a peça a ser dobrada como uma viga biapoiada, com 
esforço centralizado concentrado
 Onde:
 l = abertura do V
 d = tensão de dobramento = resistência ao dobramento
 b = largura da peça
 e = espessura
b
l
e
F ddv ..
3
2 2
=
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Casos
 Dobramento em L
 Considera-se a peça a ser dobrada como uma viga engastada em 
balanço igual a e.
beF ddl ..
6
1
=
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Casos
 Dobramento em L
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Casos
 Dobramento em U
 Pode-se considerar como duas dobras em L
 Necessário adicionar a força para movimentar o extrator. Neste 
caso deve estimar a força do extrator como 10% da força de 
dobramento
beF ddu ..
3
1
=
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Casos
 Dobramento em U
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Força no prensa chapas
 Dobramento em U
 De 15 a 20 % da força de 
dobramento
 Dobramento em L
 Onde:
 a = distância do centro da mola 
até a face da matriz
a
eF
F d
pc
.
=
a
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Força lateral e Tensão de Dobramento
 A força lateral pode ser estimada em metade da força de 
dobramento
 A resistência ao dobramento pode ser obtida por:
 Em casos onde l/e < 10, as tensões de dobra podem crescer muito 
(até 10 vezes a tensão última)
utd S2=
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Exemplo de cálculo
 Calcule a força necessária para dobrar em U uma chapa 
de 1m de largura e 3 mm de espessura. Sabe-se que a 
tensão limite à tração é de 400 MPa e a ferramenta é 
dotada de um extrator.
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Repuxamento
 O repuxo ou embutimento é uma operação de 
estampagem onde uma chapa plana é transformada em 
um corpo oco.
 Exemplos de peça embutidas são
 Panelas
 Itens de carroceria veículos (portas, paralamas etc)
 Caixas e painéis etc;
 Durante o processo o punção impele a chapa 
gradativamente para a matriz, preenchendo as 
paredes lateral
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Esquema
 Sequência de 
embutimento (dupla 
ação)
 I – aproximação
 II – sujeição
 III – embutimento
 IV – afastamento
 Dupla guia (prensa chapa 
e punção)
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Esquema
 Sequência de 
embutimento (simples 
ação)
 Única guia
https://youtu.be/y4N2iusS-30
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Esquema
 Sequência de 
embutimento (contra 
repuxo)
 Melhor eficiência 
energética
 Posicionamento 
adequado da peca
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Esquema
 Sequência de 
embutimento 
(Reestampagem)
https://youtu.be/mQlqfXFceo4
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Forças atuantes
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Tensões atuantes
 Regiões
 1 - Parte plana do fundo: 
praticamente não sofre 
deformações
 II – Raio do fundo: 
deformação: significativa 
deformação na espessura
 III – Raio da matriz: aumento 
de espessura
 IV – Paredes laterais: 
decréscimo gradual de 
espessura
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Parâmetros do embutimento
 Capacidade de embutimento do material
 Relação de repuxo
 Redução percentual
 O ferramental (punção e matriz)
 A velocidade de conformação
 Lubrificantes
 Força de repuxamento
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Capacidade de embutimento do material
 Severidade máxima de repuxo (0MAX) : medida da 
máxima capacidade de repuxo em uma única operação
 0 = relação de repuxo = D/d
 Para aços:
 50%  1/0MAX  70%
 Para aços inox:
 0MAX = 2,15-0,001d/e
 Onde: d = diâmetro do punção e D = diâmetro do blank
 Se 0  0MAX → repuxo em um único estágio
 Se não → repuxo em + de um estágio
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Redução percentual
 Pode ser calculada pela equação:
 Onde:
 40 – 60% (aço inox)
 40 – 55% (aços ferríticos)
 A redução depende do raio da matriz (menor o raio, menor %R)
 Em geral a redução vai diminuindo a cada etapa de embutimento 
devido ao encruamento do material
D
dD
R
)(100
%
−
=
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Redução percentual
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Ferramental
 Recomendações de dimensões:
 Raio da matriz
 Folga entre punção e matriz
 Raio do punçãoedDRm ).(.8,0 −=
ee 1007,0+=
eRp ).52( =
Aço inox
Aço carbono
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Velocidade de conformação
 É um fator crítico, pois velocidades excessivas podem 
conduzir a fratura do material ou redução da espessura 
da parede.
 Sugere-se:
 V = 6 a 12 m/min (aço inox)
 V= 4 a 6 m/min (aços ferríticos)
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Lubrificantes
 Em geral, utiliza-se um lubrificante para evitar os 
contatos metal-metal que levam à adesão a frio entre 
eles. Com esta finalidade, o lubrificante deve ser 
aplicado uniformemente em toda a superfície 
metálica. Freqüentemente, à medida que se aumenta 
a efetividade de um lubrificante, aumenta também a 
dificuldade de sua remoção.
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Força no repuxo
 A força no repuxamento pode ser estimada por:
 Onde:
 s = fator de correção da severidade
sSeedF utR ..)..( += 








−
−
=
1
1
.2,1
max0
0


s
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Força no repuxo
 Força no prensa chapas
 Onde:
 p = pressão específica no sujeitador
 Ac = área de atuação do prensa chapas
cPC ApF .=
𝑝 = 0,0025 (𝛽0 − 1)2 +
0,5𝐷
100𝑒
. 𝑆𝑢𝑡
4
)( 22 dD
Ac
−
=

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Cálculo do Blank para peças cilíndricas
Sem aba Com aba
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Exemplo de cálculo
 Para a peça dada a seguir, pede-se:
 A peca pode ser estampada em uma única operação ? 
 Qual o esforço de embutimento necessário (sem prensa 
chapas), adotando um coeficiente de segurança de 1,3. 
 Dados:
 Material: aço inox
 e = 0,8 mm
 Sut = 500 MPa
50
1
0
0
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Exercício
 A peça ilustrada é feita com aço 
inox 304 (Sut= 480 MPa), foi 
confeccionada por uma 
ferramenta progressiva de corte e 
repuxo. Nesta situação, pede-se:
 Determinar o diâmetro do blank
 Determinar número de operações 
necessárias de repuxamento
 Calcular o esforço total de 
embutimento para todos os 
estágios (considerando o prensa-
chapa)