CONFORMAÇÃO EM CHAPAS

Prévia do material em texto

<p>Conformação de chapas</p><p>Você conhecerá os principais processos de produção por conformação de chapas finas, entendendo suas</p><p>aplicações, como são realizados e as características, como a temperatura de conformação, assim como</p><p>suas classificações.</p><p>Prof.ª Ana Lúcia Nascimento Oliveira</p><p>1. Itens iniciais</p><p>Propósito</p><p>Os processos de conformação de chapas são empregados em diferentes ramos da indústria moderna, desde</p><p>a confecção de latinhas de refrigerantes até a área automobilística, entre outras. É preciso compreender que</p><p>as condições de produção podem interferir nas propriedades finais dos produtos e em seu acabamento</p><p>superficial. Para a otimização dos resultados, é importante conhecer os processos, suas características e o</p><p>comportamento dos materiais.</p><p>Objetivos</p><p>Identificar os processos de corte e dobramento de chapas finas e suas principais características.</p><p>Reconhecer as aplicações dos processos de estiramento e calandragem de chapas.</p><p>Reconhecer os processos de repuxamento e embutimento de chapas e suas aplicações.</p><p>Introdução</p><p>Assista ao vídeo a seguir e conheça os processos de corte e dobramento de chapas finas e suas principais</p><p>características, aplicações dos processos de estiramento e calandragem de chapas, bem como os processos</p><p>de repuxamento e embutimento de chapas e suas aplicações.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>1. Corte e dobramento de chapas finas</p><p>Os processos de corte e dobramento de capas finas</p><p>Assista ao vídeo a seguir e conheça dois processos de conformação de chapas: o corte e o dobramento.</p><p>Entenda os principais parâmetros e expressões matemáticas presentes nos dois processos.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>O processo de corte na conformação de chapas finas</p><p>Corte para produção de chapas finas</p><p>Aproveite para assistir ao vídeo a seguir e conhecer um pouco mais a respeito do processo de cortes de</p><p>chapas metálicas, suas etapas, as principais regiões e os parâmetros envolvidos.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Considerações sobre o processo de conformação de chapas</p><p>Os processos de conformação mecânica estão presentes em indústrias de diferentes segmentos e empregam</p><p>a aplicação de tensões trativas, compressivas, de dobramento ou cisalhantes para provocar a deformação</p><p>plástica de metais na produção. São divididos em dois grupos:</p><p>Processos de conformação volumétrica</p><p>Compreendem uma acentuada modificação da forma, por causa do grande volume de deformação</p><p>plástica. São processos de laminação, forjamento, extrusão e trefilação.</p><p>Processos de conformação de chapas</p><p>Compreendem processos de dobramento, corte e estampagem rasa ou profunda.</p><p>O cenário atual das indústrias na área de conformação de chapas mostra a necessidade de ajustes e cortes</p><p>de gastos desnecessários, enxugando todos os desperdícios, gastos com fornecedores, entre outros, a fim de</p><p>poder acompanhar as constantes mudanças do mercado e investir em novas tecnologias.</p><p>Comentário</p><p>Atualmente, já é possível simular as operações de conformação de chapas para avaliar o comportamento</p><p>do material e o resultado final da conformação. Mas, em muitos casos, o resultado do processo real não</p><p>corresponde aos resultados simulados, relacionados a vários fatores.</p><p>As operações de conformação de chapas finas podem ser aplicadas em diversas áreas da indústria, como</p><p>automobilística, aeroespacial, fabricação de panelas, latinhas, entre outras. Entre as operações envolvidas</p><p>podem-se destacar o estiramento, corte, dobramento e a estampagem rasa e profunda (embutimento).</p><p>O processo de corte de chapas</p><p>Operações de corte são empregadas por diferentes segmentos da indústria de construção civil, naval,</p><p>metalúrgica, de empresas que trabalham com estampagem de chapas, entre outras, para a produção de</p><p>formas geométricas planas.</p><p>Operações de corte e dobramento são os processos mais usuais no processamento de chapas</p><p>metálicas, as quais serão empregadas em etapas posteriores do processo de produção de</p><p>diferentes produtos.</p><p>As operações de corte são realizadas por meio da aplicação de tensões compressivas por punções ou lâminas</p><p>de corte que incidem sobre chapas. Acompanhe as seguintes etapas:</p><p>Com a penetração do punção, a tensão compressiva se transforma em tensão cisalhante, que atua</p><p>sobre duas superfícies cortantes.</p><p>Essas tensões levam, inicialmente, à deformação plástica do material com posterior ruptura, como</p><p>pode ser visto na imagem.</p><p>As características das peças obtidas nas operações de corte podem influenciar a atuação da peça</p><p>produzida, por isso, é necessário um controle de suas características.</p><p>Confira o esboço da operação de corte de chapas finas por meio do cisalhamento de chapas em contato com</p><p>dois gumes cortantes.</p><p>Na imagem, (a) mostra a operação antes do punção tocar a chapa a ser cortada. Em</p><p>(b) observa-se o início da deformação plástica devido à aplicação de pressão pelo</p><p>punção, em (c) já se observa a deformação por cisalhamento e em (d) verifica-se a</p><p>ruptura da chapa</p><p>A superfície de corte normalmente apresenta características que podem ser divididas em quatro regiões</p><p>distintas:</p><p>1.</p><p>2.</p><p>3.</p><p>1 Zona de deformação</p><p>Encontrda no topo da superfície de corte, observa-se a deformação plástica inicial do metal, mas</p><p>não há ainda o cisalhamento.</p><p>2</p><p>Zona de penetração</p><p>Encontrada após a área de deformação, observa-se a deformação por cisalhamento antes da</p><p>ruptura.</p><p>3</p><p>Zona fraturada</p><p>Encontrada depois da área de penetração, após a deformação por cisalhamento há a ruptura do</p><p>metal, observando-se uma superfície irregular (rugosa).</p><p>4</p><p>Rebarba</p><p>Formada por um alongamento do metal durante do processo de fratura.</p><p>Esboço das zonas formadas durante a operação de corte de chapas</p><p>Esses processos de corte podem produzir superfícies bastante irregulares e podem comprometer os</p><p>resultados finais, sobretudo porque já existem processos avançados de usinagem, como o corte a laser, corte</p><p>por jato d’água e abrasivos, entre outros, que apresentam grande precisão e excelente acabamento</p><p>superficial.</p><p>Atenção</p><p>Com a manutenção de lâminas sempre afiadas e o controle da espessura das chapas (as finas</p><p>apresentam melhores resultados), é possível obter superfícies com características adequadas para</p><p>diversas aplicações.</p><p>Para o corte de chapas, três operações distintas são empregadas:</p><p>Cisalhamento•</p><p>Recorte</p><p>Puncionamento</p><p>Já falamos sobre o cisalhamento e agora vamos ver as outras duas, que apresentam diferenças sutis. Em</p><p>ambos os casos, o corte por cisalhamento será realizado para a obtenção de uma geometria específica,</p><p>determinada por uma matriz de recorte.</p><p>No recorte, a parte destacada é a peça desejada, enquanto na operação de puncionamento, a parte retirada é</p><p>apenas um retalho, e a peça desejada é a peça remanescente. Observe essas operações na imagem.</p><p>Esboço das operações de recorte e puncionamento</p><p>Parâmetros para o processo de corte</p><p>Vamos conhecer alguns importantes parâmetros para o corte de chapas, que impactam diretamente nas</p><p>características das peças produzidas, como a folga ideal entre o punção e a matriz, a resistência mecânica do</p><p>metal, entre outros.</p><p>A distância entre a matriz de corte e o punção é definida como folga (lf). Em geral, as folgas nas operações de</p><p>corte variam entre 4 e 8%. Podemos calcular a folga ideal pela relação:</p><p>Em que:</p><p>- Folga [mm(in)];</p><p>- Tolerância da folga (determinada pelo tipo de metal);</p><p>- Espessura do esboço [mm(in)].</p><p>O processo de dobramento de chapas</p><p>Deformação plástica em chapas: dobramento</p><p>No vídeo a seguir, apresentaremos o processo de dobramento de uma chapa, destacando a deformação</p><p>plástica ocorrida durante o processo. Serão ainda apresentados os métodos de dobramento em V e em</p><p>flange.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>No processo de dobramento, a chapa metálica será deformada plasticamente com a aplicação de tensões em</p><p>torno de um eixo. Nessas operações, o metal sujeito ao dobramento estará submetido</p><p>a diferentes tipos de</p><p>carga em áreas distintas, nas regiões em que a tensão é aplicada. Isso quer dizer que a parte interna recebe</p><p>tensões compressivas, enquanto a parte externa recebe tensões de tração.</p><p>Esboço das operações de dobramento com região que recebe tensão compressiva</p><p>e região que recebe tensão de natureza trativa</p><p>Durante a operação de dobramento, ocorrerá a deformação plástica do metal. É preciso considerar a</p><p>recuperação elástica que o material apresentará para se obter uma peça com a forma final desejada.</p><p>A recuperação elástica do material (também chamado de efeito mola), ou retorno elástico, pode variar em</p><p>função de fatores como o limite de escoamento do material, o módulo de elasticidade, entre outros.</p><p>Quanto mais elevado for o limite de escoamento do material maior será a recuperação elástica, que</p><p>acarretará o aumento do ângulo incluso .</p><p>A área tracionada estará suscetível à formação de trincas durante o dobramento. Para evitar essa formação é</p><p>preciso respeitar um ângulo mínimo de dobramento, também chamado de raio de dobramento ou ângulo de</p><p>dobramento ( ), a partir do qual, para ângulos de varores inferiores, poderá haver o estiramento da peça e</p><p>a formação de trincas. Em geral, seu valor é estabelecido em função da espessura da chapa a ser dobrada.</p><p>Na chapa a ser dobrada, identificamos um eixo neutro e, após a operação de dobramento, podemos identificar</p><p>o ângulo de dobramento e o ângulo incluso , formado após a conclusão da operação de</p><p>dobramento. A soma dos ângulos .</p><p>Esboço do ângulo de dobramento (α) e ângulo incluso (\(\alpha^{\prime}\))</p><p>O valor do raio de curvatura (R) é obtido em função do raio do punção empregado.</p><p>O dobramento é realizado por punções e matrizes. Em geral, são aplicados os métodos de dobramento em V</p><p>ou em flange. Vejamos:</p><p>Dobramento em V</p><p>É empregada uma matriz em forma de V.</p><p>Dobramento em flange</p><p>O dobramento ocorre com o deslizamento da</p><p>matriz.</p><p>Esboço do processo de dobramento em V e em flange</p><p>Curvatura admissível</p><p>Como dissemos, o raio de curvatura mínimo é calculado em função da espessura da chapa a ser conformada.</p><p>A curvatura admissível pode ser calculada pela seguinte equação:</p><p>Em que:</p><p>- Curvatura admissível [mm(in)];</p><p>- Ângulo de curvatura;</p><p>- Raio de curvatura [ ;</p><p>- Fator para estimar o estiramento (somente é indicado em casos em que o raio de curvatura é</p><p>pequeno em relação à espessura da chapa);</p><p>- Espessura do metal.</p><p>Observação: Recomenda-se que sejam aplicados os seguintes valores de Ke:</p><p>Se</p><p>Se</p><p>Força de dobramento</p><p>A força necessária para realizar a operação de dobramento pode variar em função de fatores, como as</p><p>características da chapa a ser deformada, sua espessura, sua resistência, a geometria do punção e da matriz.</p><p>Assim, a força máxima para a realização do dobramento pode ser obtida pela seguinte relação:</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Em que:</p><p>F - Força de dobramento [ (lbf)];</p><p>- Limite de resistência à tração do material da chapa [MPa (lbf/in2)];</p><p>w - Largura de peça na direção do eixo de dobramento [mm (in)];</p><p>- Constante que leva em consideração as diferenças encontradas no processo real de</p><p>dobramento;</p><p>D - Dimensão de abertura da matriz [mm (in)];</p><p>- Espessura do metal [mm (in)].</p><p>O valor de Kd é estabelecido em função do tipo de operação de dobramento realizada, sendo:</p><p>Dobramento em V → Kd = 1,33.</p><p>Dobramento de flange → Kd = 0,33.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>As operações de corte são empregadas por diferentes segmentos da indústria e realizadas por meio da</p><p>aplicação de tensões compressivas por punções ou lâminas de corte sobre as chapas. As superfícies de corte</p><p>podem ser divididas em quatro regiões distintas. Com relação às superfícies de corte, podemos fazer as</p><p>seguintes observações:</p><p>I. A zona de deformação é encontrada no topo da superfície e observa-se a deformação elástica inicial do</p><p>metal.</p><p>II. A zona de penetração é encontrada após a área de deformação e observa-se a deformação por</p><p>cisalhamento.</p><p>III. A zona fraturada é encontrada após a área de penetração e é onde se observa uma superfície rugosa.</p><p>Quais observações estão corretas?</p><p>A</p><p>Somente I.</p><p>B</p><p>Somente I e III.</p><p>C</p><p>Somente II e III.</p><p>D</p><p>Somente II.</p><p>E</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Somente III.</p><p>A alternativa C está correta.</p><p>Na superfície de corte, é possível observar quatro regiões diferentes, ou seja, as zonas de deformação,</p><p>penetração, fraturada e rebarba. Na zona de deformação, ainda não há o cisalhamento e é possível</p><p>observar o comportamento plástico do metal (deformação plástica). A zona de penetração é uma etapa que</p><p>vem a seguir e é quando se observa o cisalhamento antes da ruptura. É possível observar a ruptura na zona</p><p>fraturada, onde fica nítida a superfície irregular da peça.</p><p>Questão 2</p><p>O processo de dobramento de uma chapa metálica é um processo realizado por meio de uma deformação por</p><p>tração de um lado da peça e de compressão do lado oposto. Com relação a esse processo, é possível afirmar:</p><p>I. No processo de dobramento a chapa é deformada elasticamente.</p><p>II. Durante o processo de dobramento é preciso levar em consideração, para efeito de forma final da peça, a</p><p>deformação elástica do material.</p><p>III. Não há possibilidade de trincas em um processo de dobramento de peças.</p><p>Quais afirmações estão corretas?</p><p>A</p><p>Somente I.</p><p>B</p><p>Somente I e II.</p><p>C</p><p>Somente I e III.</p><p>D</p><p>Somente II.</p><p>E</p><p>Somente III.</p><p>A alternativa D está correta.</p><p>No processo de dobramento de chapas, o material é submetido a uma deformação plástica ou permanente,</p><p>pois os esforços serão acima do seu limite de elasticidade. No entanto, é importante observar que durante</p><p>o processo há uma recuperação elástica do metal que deve ser levada em consideração para efeito da</p><p>conformação final desejada. Como há deformação plástica, o material estará sujeito à formação de trincas</p><p>durante o processo.</p><p>2. Estiramento e calandragem de chapas</p><p>Aplicações do estiramento e calandragem de chapas</p><p>Neste vídeo, abordaremos a conformação de chapas por meio das operações de estiramento e de</p><p>calandragem. Serão apresentadas as principais características e aplicações dos métodos e, no caso da</p><p>estiramento, a expressão matemática que estima a força para a operação.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Os processos de estiramento e calandragem de chapas</p><p>Processos como os de calandragem e estiramento não utilizam punções para a conformação das chapas e</p><p>obtenção das formas desejadas.</p><p>Conformações realizadas por estiramento estão presentes em vários setores da indústria, dos quais</p><p>podem-se destacar as indústrias aeronáuticas e aeroespaciais.</p><p>O processo de estiramento é indicado para a produção de peças com elevado grau de curvatura ou com dupla</p><p>curvatura, e possibilita a produção de peças de grandes dimensões em quantidades reduzidas.</p><p>Saiba mais</p><p>O estiramento está presente em parte do processo de estampagem de chapas finas.</p><p>O processo de estiramento de chapas</p><p>Transformação de dimensões da chapa</p><p>Neste vídeo, apresentaremos o processo de estiramento de uma chapa, destacando aspectos como a</p><p>ductilidade do material utilizado, a estricção e a curva limite de conformação (CLC).</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Durante o processo de estiramento, que é realizado por garras, a chapa é concomitantemente curvada sobre</p><p>uma matriz positiva para promover a mudança de forma da chapa. Para a realização do estiramento, são</p><p>aplicadas tensões trativas sobre uma chapa metálica. Para tal, utiliza-se:</p><p>Pistão hidráulico</p><p>Controla outros dois componentes.</p><p>Garras</p><p>Podem ser fixas ou móveis.</p><p>Bloco de modelar</p><p>Matriz.</p><p>As garras fixam a chapa e, em seguida, o bloco de modelar empurra a chapa, tracionando-a.</p><p>No processo de estiramento, é empregada uma tensão de tração inicial com o objetivo de ajustar a chapa à</p><p>superfície do bloco de modelar e, posteriormente, há um aumento da carga aplicada para a realização do</p><p>estiramento, que provoca a deformação do material conforme projetado.</p><p>Comentário</p><p>Para que a deformação</p><p>alcançada seja do tipo plástica, ou seja, uma deformação permanente, as</p><p>tensões aplicadas precisam ser maiores que o limite de escoamento do material. Assim, quando se</p><p>remove a tensão, a deformação obtida não é perdida.</p><p>Podemos estimar a força necessária para promover a operação de estiramento do metal pela relação da</p><p>tensão de escoamento do metal com o comprimento e a espessura da chapa metálica, observe:</p><p>Em que:</p><p>- Força de estiramento [N (lbf)];</p><p>- Comprimento da chapa na direção perpendicular ao estiramento [mm (in)];</p><p>- Espessura instantânea do metal [mm (in)];</p><p>- Tensão de escoamento do metal de trabalho [MPa (Ibf/in2].</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Esboço do processo de estiramento de chapa metálica sobre a matriz positiva</p><p>Para a realização do estiramento é necessário que ocorra a deformação plástica do metal, por isso, é</p><p>importante considerar a ductilidade do material para que seja feita a escolha de um material adequado e que</p><p>permita a obtenção da geometria especificada.</p><p>Durante a deformação plástica, o material estará sujeito aos processos de:</p><p>Empescoçamento (estricção);</p><p>Fratura;</p><p>Enrugamento;</p><p>Perda significativa das características superficiais, que ocorrem com o encruamento do material, e têm</p><p>início quando a tensão atinge o limite de resistência à tração (LRT).</p><p>Durante o processo de estiramento, é preciso evitar que a estricção ocorra, pois poderá comprometer a</p><p>qualidade da peça produzida. Embora seja muito utilizado e, apesar de muitos estudos estarem em</p><p>andamento sobre processos realizados com aplicação de tensão biaxial, ainda não se pode determinar</p><p>exatamente a deformação máxima que uma chapa pode apresentar antes da ruptura.</p><p>Saiba mais</p><p>Um dos parâmetros empregados para esse controle é a curva limite de conformação (CLC) de acordo</p><p>com a ISO 12004-2, amplamente empregada para possibilitar uma análise quantitativa da</p><p>conformabilidade de chapas finas, encarada como um critério de falha, estabelecendo uma divisa entre</p><p>as deformações aceitáveis das deformações que possivelmente causarão a ruptura do material.</p><p>O processo de calandragem</p><p>Curvatura em chapas</p><p>Assista ao vídeo e compreenda a operação de calandragem em chapas metálicas, ou seja, a conformação de</p><p>placas de metais para se obter formas curvas.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>A calandragem é realizada por uma máquina denominada calandra, que possui um funcionamento bem</p><p>simples.</p><p>Operações de calandragem empregam rolos para realizar a conformação plástica de chapas de</p><p>metal.</p><p>Nas operações de calandragem, grandes chapas de metal (principalmente de aço), que podem ter espessuras</p><p>finas ou grossas, são conformadas para obterem a forma curva. Durante o funcionamento da calandra, as</p><p>chapas de metal passam entre os rolos.</p><p>Em geral, as calandras apresentam três (posicionados em forma de pirâmide) ou quatro rolos. Conforme a</p><p>chapa passa entre os rolos, ela estará sujeita a tensões com magnitude suficiente para causar sua</p><p>deformação plástica, ou seja, permanente, possibilitando que a chapa adquira a configuração desejada, como</p><p>o raio de curvatura e a espessura projetados.</p><p>As calandras podem ser:</p><p>Manuais</p><p>Mecânicas</p><p>Calandras compostas por três rolos apresentam um rolo móvel e outros dois rolos fixos. Durante o</p><p>funcionamento da calandra, os rolos fixos apenas giram, enquanto os móveis, giram e movimentam-se para</p><p>cima e para baixo, assim, a distância entre os rolos pode influenciar no raio de curvatura obtido.</p><p>As operações de calandragem são realizadas como operações complementares ao processo de</p><p>laminação.</p><p>O processo de calandragem pode ter objetivos distintos, servindo para propiciar curvaturas às chapas ou para</p><p>torná-las retilíneas, recuperando chapas que por algum motivo, como, por exemplo, a estocagem inadequada,</p><p>podem ter ficado empenadas ou com irregularidades em sua forma.</p><p>Comentário</p><p>É indicado para o desempeno das chapas. Para o desempeno, os rolos promovem pequenos</p><p>dobramentos em direções opostas, promovendo a recuperação da chapa.</p><p>Embora se possa produzir várias formas nas operações de calandragem, as mais comuns são as cônicas e as</p><p>cilíndricas. Durante a operação de calandragem também pode-se controlar a espessura das chapas,</p><p>produzindo-se chapas mais finas ou mais grossas. No processo de calandragem, pode-se produzir partes</p><p>constituintes para tanques de armazenamento e vasos de pressão, tubos, trilhos para ferrovias e dobras em</p><p>perfis estruturais.</p><p>O processo de calandragem, assim como todos os demais processos de conformação plástica, acontece com</p><p>a aplicação de tensões acima do limite de escoamento do material, promovendo a deformação plástica do</p><p>•</p><p>•</p><p>Chapas finas</p><p>São empregadas nas indústrias de móveis</p><p>e ferroviária</p><p>Chapas mais grossas</p><p>São utilizadas na fabricação de</p><p>equipamentos e na produção de</p><p>estruturas de aço.</p><p>material e sem a formação de materiais excedentes. Esse é um ponto diferencial quando comparado a</p><p>processos de produção como usinagem ou fundição, nos quais há a formação de cavacos e rebarbas,</p><p>respectivamente. Portanto, o processo de calandragem e os demais processos de conformação plástica</p><p>podem ser considerados sustentáveis.</p><p>Operação de calandragem</p><p>Mas a calandragem não é aplicada apenas a chapas. Ela pode ser aplicada a perfis e tubos, entre outros,</p><p>como pode ser visto na imagem. Na calandragem de tubos, que podem ser redondos ou retangulares, obtém-</p><p>se elevada precisão. Esses tubos podem ser de diferentes materiais, de acordo com suas aplicações, como o</p><p>alumínio, o aço inoxidável etc.</p><p>Operação de calandragem de tubo</p><p>O aço inoxidável é um dos materiais empregados para a calandragem. Nesse caso, durante a operação de</p><p>calandragem, a peça é produzida a frio, mas em alguns passos específicos pode-se aplicar altas temperaturas</p><p>para a obtenção de geometrias mais detalhadas, como algumas dobras e curvas.</p><p>Saiba mais</p><p>A produção de peças em aço inoxidável é importante para aquelas que estarão expostas a condições</p><p>que podem promover sua oxidação, como as instaladas em locais com alta umidade ou com água, pois a</p><p>oxidação das peças pode comprometer as propriedades do material, assim como o desempenho da</p><p>peça.</p><p>Alguns processos de calandragem são mais complexos e durante o processo pode ocorrer o surgimento de</p><p>defeitos, como a ovalização na calandragem de tubos, o enrugamento e variações na espessura. Portanto, a</p><p>habilidade do operador pode ser um fator preponderante para a qualidade das peças obtidas. Outros fatores</p><p>importantes para se otimizar os resultados do processo são:</p><p>Escolha correta da liga metálica;</p><p>Acerto da geometria da peça projetada;</p><p>Escolha da máquina adequada.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>Os processos de conformação mecânica dos materiais estão presentes em diferentes segmentos da indústria.</p><p>Qual das alternativas apresenta corretamente uma aplicação do processo de estiramento?</p><p>A</p><p>Fabricação de tubos sem costura.</p><p>B</p><p>Fabricação de tubos com costura.</p><p>C</p><p>Indústrias aeronáuticas e aeroespaciais.</p><p>D</p><p>Indústria de material bélico.</p><p>E</p><p>Indústria automobilística.</p><p>A alternativa C está correta.</p><p>Processos de estiramento estão presentes em vários setores da indústria, dos quais pode-se destacar as</p><p>indústrias aeronáuticas e aeroespaciais, sendo indicado para a produção de peças com elevado grau de</p><p>curvatura ou até mesmo com dupla curvatura. Além disso, o processo de estiramento possibilita a produção</p><p>de peças de grandes dimensões em quantidades reduzidas. A fabricação de tubos com e sem costura não</p><p>é indicada para estiramento (podem ser produzidos por fundição, laminação, calandragem, por exemplo).</p><p>Estiramento também não é empregado na indústria de material bélico, tampouco na indústria</p><p>automobilística.</p><p>Questão 2</p><p>O processo de calandragem pode ser empregado para a produção de peças com geometrias complexas e</p><p>grandes dimensões. Qual das alternativas apresenta uma indicação do processo de calandragem?</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>A</p><p>Produzir vasos de pressão e armamentos em fábricas de material bélico.</p><p>B</p><p>Produzir</p><p>cilindros de grandes dimensões e estampagem de peças automotivas.</p><p>C</p><p>Produzir cilindros de grandes dimensões e trefilação de fios de aço.</p><p>D</p><p>Produzir partes constituintes de tanques de armazenamento e vasos de pressão.</p><p>E</p><p>Produzir constituintes de tanques de armazenamento e estampagem de peças.</p><p>A alternativa D está correta.</p><p>Nas operações de calandragem, podemos produzir peças cônicas e cilíndricas. Pode-se produzir partes</p><p>constituintes para tanques de armazenamento e vasos de pressão, tubos, trilhos para ferrovias e dobras</p><p>em perfis estruturais. De maneira mais específica, as chapas finas são empregadas nas indústrias de</p><p>móveis e ferroviária, enquanto as chapas mais grossas são utilizadas na fabricação de equipamentos e na</p><p>produção de estruturas de aço. Não são empregadas para produção de material bélico. A estampagem e a</p><p>trefilação são outros processos de conformação mecânica.</p><p>3. Processos de repuxamento e embutimento de chapas</p><p>Os processos de repuxamento e embutimento e suas</p><p>aplicações</p><p>Neste vídeo, apresentaremos os processos de conformação de chapas por repuxamento e por embutimento,</p><p>seus aspectos teóricos e suas relações matemáticas que modelam o fenômeno de embutimento.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Considerações sobre conformação plástica</p><p>Entre os processos de conformação mecânica dos materiais, existe um bastante interessante na obtenção de</p><p>peças por meio de um processo mecânico, comprimindo-se metais sólidos em moldes. Esse processo é</p><p>conhecido como conformação plástica dos metais por utilizar a deformação plástica de um material no</p><p>preenchimento das cavidades nos moldes.</p><p>A conformação plástica apresenta como características a elevada resistência mecânica adquirida</p><p>pelo encruamento na conformação plástica a frio, tensões residuais devido à compressão que traz</p><p>uma melhora da resistência à fadiga, e um bom acabamento superficial.</p><p>A conformação plástica possui como vantagens:</p><p>Precisar de menos energia para o deformar o metal;</p><p>Ser indicada para chapas de maiores espessuras;</p><p>Reduzir bolhas e poros, diminuindo a chance da ocorrência de trincas;</p><p>Possuir elevada ductilidade.</p><p>O processo de repuxamento de chapas</p><p>Produção de materiais volumétricos - chapas metálicas</p><p>Neste vídeo, será abordado o processo de conformação de chapas denominado de repuxamento. As etapas e</p><p>as máquinas utilizadas no processo serão discutidas.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>O repuxamento é um processo de conformação plástica de material. Ele é executado por meio de um esforço</p><p>mecânico e de rotação simultaneamente, ou seja, há um esforço combinado desses dois processos sobre uma</p><p>chapa de metal, que é o ponto de partida do processo.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Atenção</p><p>Todo processo de repuxamento visa à obtenção de produtos com formato circular, como as semiesferas,</p><p>os cones e os cilindros sem costura. Esses produtos podem ser desde sinos até copos ou flanges, ou</p><p>seja, todos os que apresentem superfícies com dupla curva de revolução.</p><p>Por se tratar de uma conformação plástica, o processo de repuxamento pode ser realizado em qualquer</p><p>material que aceite conformação a frio. O equipamento que realiza o processo de repuxamento é o torno</p><p>mecânico.</p><p>O processo de repuxamento como um todo é realizado em diversas etapas e todo o processo pode ser</p><p>identificado na imagem.</p><p>Inicialmente, uma placa de natureza circular é fixada no cabeçote do torno.</p><p>Em seguida, uma ferramenta especial com um rolete em sua extremidade é levada de encontro à placa,</p><p>forçando esse material contra outra peça, denominada mandril, e que apresenta o formato da peça a</p><p>ser conformada.</p><p>A segunda é realizada até o formato desejado ser alcançado, ou seja, até que a placa fique exatamente com o</p><p>formato do mandril. Em alguns casos, dependendo da habilidade do operador do torno, essa etapa dispensa o</p><p>uso do mandril, mas, para que isso ocorra, há necessidade de confecção de perfis simples e muita habilidade</p><p>do torneiro.</p><p>Etapas de um processo de repuxamento</p><p>O equipamento citado para realizar o processo de repuxamento foi o torno mecânico, porém, o processo</p><p>também pode ser conduzido por meio de máquinas e equipamentos específicos que exerçam o controle do</p><p>processo de maneira mecanizada, como o torno de controle numérico computadorizado (torno CNC).</p><p>Comentário</p><p>O processo feito dessa forma mecanizada torna possível a conformação de vários tipos de peças ou</p><p>componentes, de diversos tamanhos, pequenos, médios ou grandes e para muitos segmentos</p><p>industriais, como empresas de petróleo, de gêneros alimentícios, de natureza elétrica e aeroespaciais.</p><p>De modo especial, o repuxamento também pode ser realizado com deformação por cisalhamento. Tal</p><p>processo objetiva a conformação do material no formato previamente desejado no mandril e a redução na</p><p>espessura da chapa para o formato final.</p><p>•</p><p>•</p><p>É possível utilizar dispositivos mecânicos para aumentar a força a ser aplicada na peça trabalhada.</p><p>Qualquer material, em tese, pode ser repuxado, porém os metais dúcteis são bastante utilizados,</p><p>principalmente aqueles que podem ser conformados a frio.</p><p>Alguns processos de repuxamento podem ser realizados, eventualmente, a quente e o material a ser</p><p>trabalhado pode sofrer um pré-tratamento visando melhorar sua ductilidade ou com o objetivo, nos casos de</p><p>deformação por cisalhamento, de permitir a redução da espessura das chapas repuxadas.</p><p>Resumindo</p><p>Repuxamento é um processo bastante utilizado para fabricação de peças de formato circular. Consiste</p><p>no forçamento de uma chapa sobre um bloco que se encontra preso a um torno, ambos girando em</p><p>elevada velocidade. A conformação é feita, progressivamente, por meio de uma ferramenta, que pode</p><p>ser manual ou apresentar roletes em sua extremidade. Esse processo é muito utilizado no mercado</p><p>industrial de conformação de materiais.</p><p>O processo de embutimento</p><p>Estampagem de chapas para obter objetos ocos</p><p>Neste vídeo, você vai entender o processo de conformação de placas metálicas denominado de estampagem,</p><p>suas características e etapas.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>O embutimento, também conhecido como repuxo ou estampagem profunda, da mesma maneira que o</p><p>repuxamento, é um processo de conformação plástica, a partir de chapas de metal e planas. Nesse processo,</p><p>há produção de peças ou objetos com vários perfis e ocos.</p><p>Saiba mais</p><p>O embutimento pode ser realizado em uma única operação ou mesmo em um conjunto de várias</p><p>operações e as chapas, diferentemente do repuxamento por cisalhamento, não apresentam qualquer</p><p>mudança em sua espessura ao final do processo.</p><p>Etapas do processo de embutimento</p><p>Para o processo de embutimento, da mesma maneira que o repuxamento, algumas etapas são necessárias</p><p>para a operação completa.</p><p>Na imagem a seguir, vê-se uma chapa de formato circular de diâmetro D. Essa chapa sofrerá um embutimento</p><p>por meio de um punção de diâmetro d, menor que D. Após o embutimento, observa-se a parte de cima da</p><p>imagem, na qual uma nova peça oca com formato de um pequeno cilindro, é produzida.</p><p>Em uma situação ideal, a altura h deveria ser a mesma, porém, observa-se que a altura h, quando comparada</p><p>com a semidiferença de diâmetros, , é maior. Isso ocorre porque a curvatura causada na peça após</p><p>o embutimento proporciona uma altura final pouco maior que a semidiferença entre os diâmetros.</p><p>Deformação devido a um processo de embutimento de uma chapa de diâmetro D</p><p>Inicialmente, percebemos a importância de uma definição de certas dimensões do produto a ser utilizado e</p><p>para isso é necessário o cálculo do desenvolvimento da peça a ser produzida. Nessa etapa, é essencial não</p><p>nos descuidarmos da parte econômica de utilização do material para que não inviabilizarmos o processo por</p><p>causa da utilização de quantidade de material muito maior que o necessário.</p><p>Para o caso da imagem anterior, que foi o processo de embutimento de uma peça oca, desenvolvem-se os</p><p>cálculos:</p><p>Seja A área inicial da chapa de diâmetro D, então:</p><p>1</p><p>Inicialmente, fazemos uma análise do</p><p>material a ser utilizado, buscando certos</p><p>dimensionamentos, como raios, tolerâncias</p><p>etc.</p><p>2</p><p>Em seguida, calculamos força de</p><p>embutimento, definição dos punções,</p><p>matrizes e folgas necessárias etc.</p><p>Para se determinar a área externa do cilindro produzido, que envolve a área do fundo do cilindro acrescido da</p><p>área lateral, temos:</p><p>Como se sabe que a área da chapa produzirá a área do cilindro, elas serão iguais. Assim:</p><p>Desenvolvendo e simplificando, tem-se:</p><p>O que se observa na prática é uma relação inicial entre h e d, o que facilita na definição dos valores de D.</p><p>Comentário</p><p>Todo o cálculo também pode ser feito levando-se em consideração o volume das peças e não a área,</p><p>bastando que se acrescente a variável espessura.</p><p>Eventualmente, a peça a ser produzida não apresenta formas regulares como as do exemplo anterior e na</p><p>prática o que se faz é cortar a chapa em um tamanho inicial arbitrário e fazer o embutimento. Em seguida,</p><p>verifica-se se houve excesso ou falta de material para a produção da peça. Se não tiver chegado a um valor</p><p>razoável, recorta-se outra chapa já levando-se em conta as observações feitas no corte anterior. Esse</p><p>procedimento deve ser repetido quantas vezes forem necessárias até a obtenção das peças dentro das</p><p>especificações previstas no projeto.</p><p>A força de embutimento é definida por:</p><p>Em que:</p><p>Força de embutimento.</p><p>Fator de correção.</p><p>•</p><p>•</p><p>Coeficiente definido pela relação e d.</p><p>Diâmetro do punção.</p><p>e Espessura do material.</p><p>Tensão de tração para o embutimento.</p><p>Se a peça não for cilíndrica, o valor . d da fórmula é substituído pelo perímetro da peça a ser produzida. O</p><p>valor de é definido pela tabela a seguir:</p><p>d/D 0,55 0,575 0,6 0,625 0,65 0,675 0,7 0,725 0,75 0,775 0,8</p><p>K 1 0,93 0,86 0,79 0,72 0,66 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4</p><p>Valores de K em função de D e d em um processo de embutimento</p><p>Quando as peças a serem produzidas forem de grande profundidade, será necessário realizar várias</p><p>operações de embutimento até alcançar a profundidade desejada. Essa operação é conhecida como</p><p>reestampagem.</p><p>Atenção</p><p>Outro dado importante sobre embutimento é a lubrificação realizada durante o processo e que visa</p><p>melhorar o rendimento do procedimento.</p><p>Durante o processo são realizados muitos esforços, por isso há um desgaste das ferramentas. Os óleos</p><p>utilizados são os de pressão extrema, garantem as peças contra corrosão e são de fácil remoção. Esses óleos</p><p>são os minerais conhecidos com uma série de aditivos, como chumbo, fósforo, cloro e gorduras orgânicas.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>O repuxamento é um processo de conformação plástica no qual uma chapa é fixada em um torno. Sobre ela é</p><p>impulsionada uma ferramenta, normalmente com um rolete em sua extremidade, visando conformar a chapa</p><p>sobre um mandril que possui o mesmo formato da peça desejada. Sobre o processo descrito, assinale as</p><p>afirmações verdadeiras:</p><p>I – O repuxamento é executado por meio de um esforço mecânico e de rotação simultaneamente, ou seja, há</p><p>um esforço combinado desses dois processos sobre uma chapa de metal que é o ponto de partida do</p><p>processo.</p><p>II – Em um processo de repuxamento é utilizado tarugos e barras como matéria-prima.</p><p>III – O repuxamento é utilizado para produzir peças maciças.</p><p>A</p><p>Somente I.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>B</p><p>Somente II.</p><p>C</p><p>Somente III.</p><p>D</p><p>Somente I e III.</p><p>E</p><p>Somente I e II.</p><p>A alternativa A está correta.</p><p>O processo de repuxamento é realizado por meio de um esforço conjunto entre a rotação de uma chapa</p><p>presa em um torno e uma parte mecânica, que é uma ferramenta impulsionando essa chapa de encontro a</p><p>um mandril, apresentando o formato da peça desejada. Para isso, é utilizada uma chapa, normalmente</p><p>circular presa ao torno, e o produto são peças ocas obtidas com a compressão da chapa sobre o mandril.</p><p>Questão 2</p><p>Nos processos de conformação plástica denominado embutimento, há várias etapas a serem seguidas. Com</p><p>relação a essas etapas, pode-se afirmar que:</p><p>A</p><p>não é necessário analisar o produto quanto às suas dimensões.</p><p>B</p><p>é importante definir o valor da força de embutimento como parte do planejamento da operação.</p><p>C</p><p>não é importante verificar o gasto de material, pois a operação vem em primeiro lugar.</p><p>D</p><p>o cálculo da força de embutimento depende, entre outros fatores, das condições ambientais do local do</p><p>processo.</p><p>E</p><p>independentemente da profundidade da peça, o processo de embutimento deve ser feito em uma só</p><p>operação.</p><p>A alternativa B está correta.</p><p>O processo de embutimento possui etapas a serem seguidas em sua operação normal. Uma delas diz</p><p>respeito às dimensões da peça a ser produzida, sendo o diâmetro da chapa definido em função dos</p><p>parâmetros do diâmetro final do fundo e da altura final do cilindro. O cálculo da força de embutimento é</p><p>outra etapa importante no desenvolvimento da operação e depende somente da relação entre os diâmetros</p><p>da chapa e o fundo da peça produzida, o diâmetro do punção, a espessura do material e a tensão de tração</p><p>para o embutimento. É importante a preocupação com a viabilidade econômica do processo, e para isso o</p><p>gasto de material desnecessário deve sempre ser evitado. O processo deve ser repetido várias vezes</p><p>quando a profundidade da peça for grande, até chegar na profundidade desejada. Esse processo é</p><p>conhecido como reestampagem.</p><p>4. Conclusão</p><p>Considerações finais</p><p>Neste conteúdo, discutimos os principais aspectos dos processos de conformação de chapas, suas principais</p><p>características, tais como indicações, aplicações e limitações de cada processo.</p><p>Abordamos os processos de corte e dobramento, verificando como as operações são realizadas e suas</p><p>aplicações e limitações.</p><p>Apresentamos os processos de calandragem e estiramento de chapas, com a realização das operações, as</p><p>aplicações das cargas e o comportamento do material, assim como as indicações de aplicação de cada</p><p>processo e suas limitações.</p><p>Por fim, definimos os processos de repuxamento e embutimento de chapas, com seus processos e suas</p><p>aplicações.</p><p>Podcast</p><p>Aproveite para ampliar seus conhecimentos, ouvindo a esta entrevista que abordará os principais</p><p>processos de conformação de chapas metálicas.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para ouvir o áudio.</p><p>Explore +</p><p>Confira as indicações que separamos especialmente para você!</p><p>Leia o artigo sobre conformação mecânica, Adequações nas práticas dos novos processos de corte e dobra</p><p>para otimizar o desempenho de aços planos, de Willy Ank de Morais e Herbert Christian Borges, publicado em</p><p>2010.</p><p>Assista ao vídeo do Manual do Mundo: Como é feita a latinha de alumínio, disponível no YouTube.</p><p>Leia a matéria O uso da simulação e otimização de estampagem na indústria de utensílios domésticos,</p><p>publicada na revista Estampagem & Conformação, em dezembro de 2020.</p><p>Assista ao vídeo Calandragem de 200 mm de espessura da chapa, disponível no YouTube.</p><p>Referências</p><p>DA ROCHA, R. P. et al. Determinação das curvas limite de conformação dos aços inoxidáveis Aisi 304 e Aisi</p><p>430 para diferentes condições superficiais de lubrificação. Brazilian Journal of Development, v. 8, n. 7, p.</p><p>54251-54273, 2022.</p><p>GARCEZ, R. et al. Análise experimental dos limites de deformação de um aço livre de intersticiais. In: 49º</p><p>Seminário de Laminação – Processos e Produtos Laminados e Revestidos, 2012. Anais [...] Rio de Janeiro, RJ.</p><p>2012.</p><p>GROOVER, M. P. Introdução aos Processos de Fabricação. Rio de Janeiro: LTC, 2014.</p><p>INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 12004-2: Metallic materials – sheet and strip –</p><p>determination of forming limit curves – part 2: determination of forming limit curves in laboratory. Genève: ISO,</p><p>2008.</p><p>ITIKAVA, R. K.; MENEZES, M. A. Análise das Deformações Limites no Estiramento de Chapas Metálicas</p><p>Anisotrópicas Usando a Teoria da Propriedade do Ângulo da Estricção Generalizada. In: 6º Congresso</p><p>Brasileiro de Engenharia de Fabricação, 2011. Anais [...] Caxias do Sul, RS, 2011.</p><p>MACEDO, R. V.; MENEZES, M. A. Análise Teórica do Processo Convencional de Repuxamento.</p><p>Revista ABCM,</p><p>set. 2004. Consultado na internet em: 20 dez. 2022.</p><p>MORAIS, W. A.; BORGES, H. C. Adequações nas práticas dos novos processos de corte e dobra para otimizar o</p><p>desempenho de aços planos. Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração, v. 7, n. 1-2, p. 54-60, 2013.</p><p>SOUZA, T. A. Processo de calandragem de tubos para fabricação de estrutura metálica de aluminio para</p><p>eventos: ovalização. 2017. TCC (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia,</p><p>Universidade de Taubaté, 2017.</p><p>WAN. Calandragem da chapa de inox. Consultado na internet em: 20 dez. 2022.</p><p>WEBER, C. Gêmeos digitais para agilidade na estampagem de carrocerias. Revista Estampagem &</p><p>Conformação, p. 15-22, abr. 2021.</p><p>Conformação de chapas</p><p>1. Itens iniciais</p><p>Propósito</p><p>Objetivos</p><p>Introdução</p><p>Conteúdo interativo</p><p>1. Corte e dobramento de chapas finas</p><p>Os processos de corte e dobramento de capas finas</p><p>Conteúdo interativo</p><p>O processo de corte na conformação de chapas finas</p><p>Corte para produção de chapas finas</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Considerações sobre o processo de conformação de chapas</p><p>Processos de conformação volumétrica</p><p>Processos de conformação de chapas</p><p>Comentário</p><p>O processo de corte de chapas</p><p>Zona de deformação</p><p>Zona de penetração</p><p>Zona fraturada</p><p>Rebarba</p><p>Atenção</p><p>Parâmetros para o processo de corte</p><p>O processo de dobramento de chapas</p><p>Deformação plástica em chapas: dobramento</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Dobramento em V</p><p>Dobramento em flange</p><p>Curvatura admissível</p><p>Força de dobramento</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>2. Estiramento e calandragem de chapas</p><p>Aplicações do estiramento e calandragem de chapas</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Os processos de estiramento e calandragem de chapas</p><p>Saiba mais</p><p>O processo de estiramento de chapas</p><p>Transformação de dimensões da chapa</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Pistão hidráulico</p><p>Garras</p><p>Bloco de modelar</p><p>Comentário</p><p>Saiba mais</p><p>O processo de calandragem</p><p>Curvatura em chapas</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Comentário</p><p>Saiba mais</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>3. Processos de repuxamento e embutimento de chapas</p><p>Os processos de repuxamento e embutimento e suas aplicações</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Considerações sobre conformação plástica</p><p>O processo de repuxamento de chapas</p><p>Produção de materiais volumétricos - chapas metálicas</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Atenção</p><p>Comentário</p><p>Resumindo</p><p>O processo de embutimento</p><p>Estampagem de chapas para obter objetos ocos</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Saiba mais</p><p>Etapas do processo de embutimento</p><p>Comentário</p><p>Atenção</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>4. Conclusão</p><p>Considerações finais</p><p>Podcast</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Explore +</p><p>Referências</p>