Estampos de embutimento I

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Plástica –
Estampos de Embutimento I
F tFerramentas
de Conformação ç
Plástica
Ferramentas de Embutimento 
Parte I
1
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Estampos de Embutimento I Embutimento
È uma operação de Conformação Plástica onde através de
esforço aplicado sobre a chapa vamos conformá la em umesforço aplicado sobre a chapa vamos conformá‐la em um
corpo ôco sem redução da espessura da chapa e sem o
aparecimento de rugas ou trincasaparecimento de rugas ou trincas.
Embutimento
Inicio: Disco em chapa Plana  Final: Peça cilíndrica em Chapa 
Conformada 
2
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Estampos de Embutimento I
Esquema de Ferramenta de
Embutimento com PrensaEmbutimento com Prensa
Chapa.
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Estampos de Embutimento I Fases da operação de EmbutimentoFases da operação de Embutimento
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Estampos de Embutimento I Fases da operação de EmbutimentoFases da operação de Embutimento
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Estampos de Embutimento I
Etapas de Embutimento
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Estampos de Embutimento I
Diâ d ãDiâmetro do punção
Comportamento da Chapa durante a operação de Embutimento
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Estampos de Embutimento I
Temos Vamos Determinar 
Calculo do 
Diâmetro Do 
do Disco 
Desenvolvido
Calculo do Desenvolvimento do Blank.
O calculo do desenvolvimento do Blank é feito através da igualdade de volume 
entre o disco de diâmetro  Do e o volume da peça.
Assim temos: 
Para a peça do desenho acimap ç
Volume do disco = (π.Do2/4) . e
Volume da peça:
Deverá ser dividido em dois volumesDeverá ser dividido em dois volumes
V1=Volume da parte lateral cilíndrica = [π . (D+e). H].e
V2= Volume do disco do fundo da peça= [(π . D2)/4] . e
Igualando os volumes : Volume do disco V1 +V2Igualando os volumes : Volume do disco = V1 +V2
(π.Do2/4) . e =[π . (D+e). H].e + [(π . D2)/4] . e
HD4DD 2
9
Onde teremos um resultado —‐>       HD4DDo 2 ..
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Estampos de Embutimento I
Tabela para calculo do 
diâmetro do disco 
D l id DDesenvolvido  Do para 
varias Formas de peças 
Cilíndricas Embutidas
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Estampos de Embutimento I
Exercício proposto
Calcular o diâmetro Do do 
disco desenvolvido necessário 
para o embutimento da peça 
do desenho ao ladodo desenho ao lado  
Dimensões 
 D1 =
D2 =D2 =
H1 =
H2 =
r  =
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Coroa circular
S= π/4 (D2‐d2)Setores que 
compõem acompõem a 
peça
S = π D2/4
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Estampos de Embutimento I
Tabela para calculo 
das áreas das 
superfícies de uma 
peça Embutida.
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Estampos de Embutimento I Coeficiente de Embutimento  β oCoe c e te de but e to β o
Coeficiente de Embutimento ou Repuxo
Denomina‐se Coeficiente de
Embutimento βo á relação
entre Do/D que determina aentre Do/D que determina a
relação de transformação e
conformação plástica entre o
disco e a peça embutida.
β o = Do/Dβ o = Do/D
Do = Diametro do disco
desenvolvido (mm)
D = Diametro interno da peçaD = Diametro interno da peça
embutida (mm)
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Estampos de Embutimento I Através da relação  o = Do /D poderemos dizer se uma
peça é mais fácil ou mais difícil de embutirpeça é mais fácil ou mais difícil de embutir.
Essa relação também recebe o nome de Severidade de
Repuxo.
Exercício: Determinar o diametro Do e o 
coeficiente de Embutimento βo para a peça 
abaixo:abaixo:
São dados
DD=
H=
r=
1‐) Calculo do Diametro Do)
]r.57,0ho[.D.4DDo 2 
Do =
Onde ho = H‐r‐eβo Do/D
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βo=Do/D=
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Estampos de Embutimento I A operação de Embutimento
Nas operações de embutimento
t d f ã lá titemos uma deformação plástica
muito acentuada e seu estudo
merece destaque para podermosq p p
entender como se processa essa
deformação.
Peça final com variação da espessura 
obtida no Embutimento  e Repuxo
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Estampos de Embutimento I Deformação da chapa
A região central onde se
localiza o diâmetro D é o apoio
do punção na operação, quase
não sofre esforço de
deformação plástica. O restante
d di ã diâda dimensão entre o diâmetro
D e o diâmetro Do é a região
d á f l t l dque deverá formar a lateral do
cilindro quando da peça pronta.
O material sofrerá umO material sofrerá um
alongamento na direção radial
e uma compressão no sentidoe uma compressão no sentido
tangencial para que a peça
cilindrica seja formada
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cilindrica seja formada.
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Estampos de Embutimento I
Durante a operação quando o punção
age sobre a chapa forma‐se uma aba no
i l i dmaterial que aos poucos vai sendo
introduzida dentro da matriz para
formar a peça É ai que se desenvolvemformar a peça. É ai que se desenvolvem
as deformações fazendo com que o
material deixe de ser plano para formarp p
uma peça cilíndrica. Devido a essas
transformações a espessura da chapa
sofre estiramento reduzindo a sua
espessura e alongando‐ se formando
b d t i l tuma sobra de material como mostra a
figura ao lado que para podermos obter
uma peça bem acabada vamos cortaruma peça bem acabada vamos cortar
esse excesso onde teremos uma altura
H.
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Estampos de Embutimento I Regiões de Deformação na peça embutida
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Estampos de Embutimento I Regiões de Deformação na peça embutida
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Estampos de Embutimento I Embutimento ProgressivoEmbutimento Progressivo
Devido a deformação plástica existente na operação
de embutimento o coeficiente βo atinge valores que
ó é f buma só etapa não é suficiente para se obter peças
que possuam diâmetros pequenos associados com
l d lt d Há tãvalores de alturas grandes. Há então uma
necessidade de se adequar através de vários
fi i t d E b ti t i dcoeficientes de Embutimento e mais de uma
ferramenta para podermos embutir peças onde a
relação βo ultrapasse valores muito altosrelação βo ultrapasse valores muito altos.
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Estampos de Embutimento I Método Schuler
A empresa Schuler fabricante de
prensas através de pesquisa
elaborou um método que
permite para alguns materiais
estabelecer um númeroestabelecer um número
adequado de etapas para o
embutimento.
Esse Método consiste em :Esse Método consiste em :
Foram feitas experiências para
tipos de materiais Bons para o
b ti t t t i iembutimento e outros materiais
Passiveis de Embutimento da
seguinte maneira:
Em um intervalo de
25 < D/e< 600 
calculou‐se o coeficiente máximocalculou se o coeficiente máximo
(βomax) de embutimento
obtendo‐se o gráfico ao lado 25 < D/e< 600
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Estampos de Embutimento I Onde teremos como resultado
βo max = 2,15—0,001. (D/e)   (curva ou reta  A)β ( ) ( )
Para materiais bons para Embutimento‐Chapa de aço ao carbono baixa % carbono‐ ABNT 1006/1008 deChapa de aço ao carbono baixa % carbono ABNT 1006/1008de
material laminado, recozido, decapado, oleado e acalmado.‐Chapa de Latão
Chapa de Aço Inox austenítico tipo SAE 304‐Chapa de Aço Inox austenítico tipo SAE 304
β 2 0 0 0011 (D/ ) (C t B)eβo max = 2,0—0,0011 .(D/e)   (Curva ou reta B)
Para materiais passiveis de EmbutimentoPara materiais passiveis de Embutimento‐Chapa de aço ao carbono alta % carbono‐ ABNT 1010/1020/1025 de
material laminado, recozido, decapado, oleado e acalmado.
Ch d Al í i ti Al 99 Al 99 5%‐Chapa de Alumínio tipo Al 99 e Al 99,5%‐Chapa de Cobre
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Estampos de Embutimento I Calculos do  Projeto da Ferramenta de Embutimento
Temos para a peça
o = Do / D Temos para o materialomaxo   Do / D
Relação Geométrica 
dada pelas 
dimensões que
omax 
Relação fornecida com o 
calculo baseado no 
é ddimensões que 
queremos na peça método. 
Devemos então  Se o < omax Mas   Se o >> omax
agora comparar 
os dados 
li d
o < omax  
Estamos em uma condição 
boa pois o que queremos
o  >> omax 
Estamos em uma condição em 
que para podermos realizar oanalisando as 
duas condições 
ao lado.
boa pois o que queremos 
na peça o material suporta 
. Podemos executar o 
ó
que para podermos realizar o 
embutimento vamos precisar 
de mais etapas. Estamos 
embutimento com uma só 
ferramenta ou etapa  necessitando de Embutimento progressivo
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Estampos de Embutimento I Exercícios:
1 )P d D h ã d d1‐)Para a peça do Desenho são dados
D = 56 mm
H= 115 mm
r = 5 mm
e = 1 mm
Material da chapa : Aço ABNT 1006 p çσ t = 32 Kgf/mm2
Determinar :
1‐) Diametro do Disco Do1‐) Diametro do Disco Do
2‐) Parâmetros de Embutimento (βo , βomax )
1‐) Diametro do Disco Do
ho= H‐r‐e=115 ‐5‐1 = 109 mm
2
]r.57,0ho[.D.4DDo 2 
].,[.. 5570109564256 Do
mmDo 9167 ,
25
mmDo 9167 ,
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Estampos de Embutimento I 2‐) Parâmetros de Embutimento (βo , βomax) 
D D
Calculo de o Calculo de omax
D
Doo )e
D(.001,015,2omax 
992
56
9167 ,, o )1
56(.001,015,2omax 
0942,max o992,o
Comparando o =2,99 >> omax =2,09 não temos condição dep  ,  , ç
executar o processo com uma única ferramenta pois o material não
suportaria os esforços.
P t t t t b lh b ti t i tPortanto temos que trabalhar com embutimento em varias etapas
também chamado de Embutimento Progressivo.
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Estampos de Embutimento I Embutimento ProgressivoEmbutimento Progressivo
Quando calculamos os parâmetros para o projeto de peças onde temos
diâmetros pequenos associados a alturas elevadas ultrapassando asp q p
condições do método com βo maior que βomax para os materiais já
apresentados anteriormente, devemos proceder a uma analise onde
d li b ti t t E li i tdeveremos realizar o embutimento em etapas. Essa analise consiste em
restringir o valor de o para a primeira etapa e para as segunda etapa e
demais etapas de tal modo que teremos um valor menor que omax emde a s e apas de a odo que e e os u a o e o que o a e
cada etapa podendo realizá‐las com segurança sem o possível
rompimento da peça.
O ét d i tO método consiste em:
Na primeira etapa utilizaremos um coeficienteβo1 = 1 66.βo1 = 1,66.
Nas segunda e demais etapas utilizaremos um coeficienteβo 2,3,4...= 1,25 β
e depois calcularemos os Diâmetros dos punções nas devidas etapas
como segue:
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Estampos de Embutimento I
1a etapa:βo 1= Do / D1 = 1,66βo 1  Do / D1   1,66
Material plano isento de tensões
podemos utilizar um coeficente maior
Calculamos D1 = Do/o 1
2a etapa:β 2 D1 / D2 1 25βo 2= D1 / D2 = 1,25
Material já trabalhado plasticamente
utilizamos um coeficiente menorutilizamos um coeficiente menor
Calculamos D2
3a etapa e demais etapas:βon = Dn‐1 / Dn= 1,25
Calculamos Dn até que 
Dn < D dDn < D da peça
Podemos então obter o número de
etapas necessárias para o embutimento
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p p
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Estampos de Embutimento I
Variação do raio interno da 
peça e do punção em cada 
etapa
r1  = Raio do punção na 
primeira etapa (adotado)
r2  = Raio do punção na 
segunda etapa (adotadosegunda etapa (adotado 
menor que r1)
r3 = Raio do punção nar3  = Raio do punção na 
terceira etapa (adotado 
menor que r1)
P i té i fi lProsseguir até o raio final 
da ultima etapa
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Estampos de Embutimento I Força de Embutimento
Fe = p . e . σ t . n (Kgf)
ç
Onde
í d ã ( )p = perímetro do punção na etapa (mm)
e = espessura da chapa (mm)σ t = Tensão admissível á tração do material da chapa (Kgf/mm2)σ t = Tensão admissível á tração do material da chapa (Kgf/mm )
n = coeficiente de correção da tensão
n= 1,2. [(β o –1)/(β omax –1)] 
i i á
n= (β o—1 )/ (β omax –1) para 
i i á Bpara materiais pertencentes á 
curva ou reta A‐(Materiais com 
Boa condição de Embutimento).
materiais pertencentes á curva ou reta B‐
( Materiais Passiveis de Embutimento).
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Estampos de Embutimento I Exercício Doo
Dados
D= 56mm
D
o
9929167 , oH=115mm
r= 5 mm
e= 1mm
992
56
,o
992oe  1mmt =56 Kgf/mm2‐Mat‐Aço ABNT1008
Determinar:
992,o
)D(0010152o1‐No de etapas para embutir a peça.
2‐Força de embutimento em cada 
etapa
)
e
(.001,015,2omax 
56
]r.57,0ho[.D.4DDo 2 
etapa
)
1
56(.001,015,2omax 
09421‐) Diametro do Disco Do
][ 5570109564256 D
0942,max o
].,[.. 5570109564256 Do
mmDo 9167 , o =2,99 >> omax =2,09
31
mmDo 9167 ,  
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Estampos de Embutimento I
Embutimento Progressivo
1a etapa:1a etapa:βo 1= Do / D1 = 1,66
Calculamos D1 = 167 9/  mmCalculamos D1 = 167,9/mm
2a etapa:βo 2= D1 / D2 = 1,25β / ,
D2 = 101,14/mm
3a etapa:
D3 = 80,91/mm
4a etapa:
D4 64 73/   D4 = 64,73/mm
51,78<56(peça) portanto D4=56 mm
entãoentão
o4 = 64,73/56 =1,15
Portanto o4 = 1 15Portanto o4 = 1,15
Teremos então 4 etapas
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Estampos de Embutimento I βo max = 2,15—0,001. (D/e)
Fe = p . e . σ t . n (Kgf)

βo a , 5 0,00 ( /e)
Fe1 = . 101,14 . 1 . 56 . 0,76 (Kgf)
n1= 1,2. [(β o1 –1)/(β omax1 –1)] 
n1= 1,2. {(1,66 –1)/[2,15‐0,001(101,14/1) –1]} 
n1=1,2.(0,66/1,048)= 0,76
Fe1 = 13523,07  (Kgf)Fe1   13523,07  (Kgf)
Fe2 = . 80,91 . 1 . 56 . n2 (Kgf)
n2= 1,2. {(1,25 –1)/[2,15‐0,001(80,91/1) –1]} 
n2=
Fe2 = (Kgf)
33
Fe2 =                                    (Kgf)
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Estampos de Embutimento I Fe3 = . 64,73 . 1 . 56 . n3 (Kgf)
n3= 1,2. {(1,25 –1)/[2,15‐0,001(64,73/1) –1]}n3  1,2. {(1,25  1)/[2,15 0,001(64,73/1)  1]} 
n3=
Fe3 =                                     (Kgf)
Fe4 = . 56 . 1 . 56 . n4 (Kgf)
n4= 1,2. {(1,15 –1)/[2,15‐0,001(56/1) –1]} 
n4=
Fe4 =  (Kgf)
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Estampos de Embutimento I
1‐)Para a peça do Desenho são dados
D = 42 mm
H 126H= 126 mm
r = 5 mm
e = 1 mm
Material da chapa : 
Aço ABNT 1025  σ t = 46 Kgf/mm2
Determinar :
1‐) Diametro do Disco Do
2‐) Parâmetros de Embutimento (βo , βomax ), 
Número de etapas para o embutimento .
3‐) Força de Embutimento em cada etapa.3 ) Força de Embutimento em cada etapa.
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Estampos de Embutimento I
2‐)Para a peça do Desenho são dados
De = 120 mm
D = 48 mmD   48 mm
H= 86 mm
r = 6 mm
e = 1 5 mme = 1,5 mm
Material da chapa : 
Aço ABNT 1025 σ t = 46 Kgf/mm2ç g /
Determinar:
1‐) Diametro do Disco Do
2‐) Parâmetros de Embutimento (βo , βomax ), 
Número de etapas para o embutimento .
3‐) Força de Embutimento em cada etapa.3 ) Força de Embutimento em cada etapa.
36