UM ESTUDO DOS CORTES A PUNÇÃO E A PLASMA, PARA CHAPA DE AÇO

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Centro Universitário UNA de Contagem 
Curso de Engenharia Mecânica 
 
 
Carlos Júnio de Almeida 
Charles Vieira Alves 
Denis Johne Silva Andrade 
Gustavo Rodolfo de Araújo Castro 
Matheus Eduardo de Abreu 
Raphael Victor da Costa Silva 
Robert Jesuíno de Carvalho 
Thiago Júnio de Paula Oliveira 
 
 
 
 
UM ESTUDO DOS CORTES A PUNÇÃO E A PLASMA, PARA 
CHAPA DE AÇO 
 
Comparação da precisão e dimensionamento entre os dois tipos de corte 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONTAGEM 
 2018/2 
 
 
 
Resumo 
Este trabalho busca abordar o tema da importância da tolerância e 
dimensionamento, para corte de chapas de açoutilizando máquinas de corte à 
punção e máquinas de corte à plasma. Trata também em como esses cortes 
ocorrem, para que seja possível avaliar sua aplicabilidade dentro de um 
determinado processo de produção. Apresenta resultados experimentais 
obtidos através de testes práticos no meio industrial, para que assim seja 
mostrado a relação prático-teórica da importância do dimensionamento. 
 
Palavras-chave: Tolerância; Dimensionamento; Punção; Puncionadeira; 
Plasma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
1. Introdução .................................................................................................... 4 
1.1 Metodologia .............................................................................................. 4 
2. Referencial Teórico ........................................................................................ 5 
2.1 Definições do Processo de Corte Plasma. ................................................ 5 
2.2 Definições do Processo de Punção. ......................................................... 8 
3. Matérias e métodos utilizados ...................................................................... 13 
3.1. Entrevista: .............................................................................................. 13 
3.2. Corte de chapas: .................................................................................... 13 
4. Resultados experimentais ............................................................................ 15 
4.1. Entrevista: .............................................................................................. 15 
4.2. Corte das chapas: .................................................................................. 16 
5. Considerações Finais ................................................................................... 17 
6. Bibliografia: ................................................................................................... 18 
4 
 
 
 
 
 
1. Introdução 
 
A crescente necessidade de utilização de recursos industrializados, 
acaba resultando em uma busca constante para serem desenvolvidos métodos 
de produção mais eficazes, seguindo parâmetros de exigência específica de 
cada área. 
Algum tempo atrás sabia-se, que era impossível fazer perfurações 
rápidas e de boa qualidade em chapas, mas com a vinda da era da tecnologia, 
permitiu a criação de equipamentos e ferramentas automatizadas para 
desenvolver esse trabalho, de tal maneira que influenciaria diretamente na 
produção, eficiência e qualidade do produto. 
Este trabalho tem como objetivo geral estudar os equipamentos de corte 
a punção e plasma, comparando a precisão e dimensionamento entre os dois 
tipos de corte. Tendo como objetivos específicos, comparar a eficiência em 
recortes da chapa de aço feitos entre punção e plasma, fazer uma análise de 
aproveitamento de material nos dois processos e comparar as perdas por 
falhas de medidas nos dois equipamentos. 
Buscou-se um tema relacionado a máquinas de corte onde envolve 
processos que necessitam de precisão e dimensionamento constante. Nesta 
ideia serão apresentar dois tipos de processos que são muito utilizados em 
corte de chapas metálicas e que necessitam de rapidez e precisão em seus 
processos. 
1.1 Metodologia 
Os estudos serão realizados através de artigos científicos e 
bibliográficos, com uma entrevista qualitativa na empresa Montele Elevadores 
com o programador das máquinas, o programador executará o processo de 
punção na máquina puncionadeira e na máquina de corte a plasma, obtendo 
como resultado o material com 4 pequenos cortes em cada, analisando a 
menor perda de material, qualidade de recorte e rapidez entre as máquinas, 
utilizando mesma matéria prima. 
 
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2. Referencial Teórico 
 
Neste ponto vão ser destacados as definições de corte a plasma e corte 
a punção. 
2.1 Definições do Processo de Corte Plasma. 
O corte por plasma (PAC), é uma ferramenta de corte para diferentes 
metais, a máquina a plasma tem alta velocidade e precisão no campo industrial 
definido por (LONG, TANAKA E UESUGI 2012). 
Segundo Das et al. (2014), umas largas faixas de técnicas de cortes 
térmicos são aplicadas em chapas nos diferentes campos de tecnologia de 
processos. O corte por plasma (PAC) é um processo importante de corte 
térmico e são usados com sucesso para cortes em aço inoxidável, metais de 
alta dureza, metais com alto ponto de fusão entre outros. 
 Gariboldi e Previtali (2004) afirma que entre os processos de corte 
térmico, o corte por plasma é um dos processos mais difundidos devido a sua 
alta produtividade e alta flexibilidade a um custo razoável. 
Denomina-se de corte por plasma convencional, o primeiro processo 
desenvolvido e patenteado por Dr. Robert Gage em 1957. O corte por plasma 
convencional foi descoberto em detrimento às pesquisas realizadas na 
soldagem a arco de gás Tungstênio conhecida por solda TIG (Tungsten Inert 
Gas) ou GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). 
Para melhor entendimento, o diagrama esquemático de um processo de 
corte por plasma convencional é ilustrado na Figura 2.1. 
Segundo Ozek, Caydas e Unal (2012), um arco forma entre o eletrodo e 
a peça, e então este é comprimido por um pequeno orifício do bocal de cobre. 
Isto eleva a temperatura e velocidade do plasma emanada a partir do bocal. 
Como ordem de grandeza a temperatura do plasma excede os 20000ºC. 
Morrefzadeh (2011) indica que a temperatura típica do plasma se localiza na 
faixa de 25000ºC. Nos experimentos realizados por Long, Tanaka e Uesugi 
(2012), a temperatura do plasma no bocal atingiu a marca de 34720ºC. 
Radovanovic e Madic (2011) afirmam que a temperatura pode atingir até 
50000K ou 49727ºC. Para velocidade do plasma pode se aproximar à 
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velocidade do som, isto é, 343 m/s considerando pressão ao nível do mar e 
temperatura de 20ºC. Operações de corte de metal, o fluxo de gás de plasma é 
elevado para que o jato do plasma penetre profundamente cortando a peça e o 
material fundido seja removido pelo fluxo do plasma. 
 
Segundo Morrefzadeh (2011), os cortes executados nas peças pelo 
processo de corte por plasma convencional são usualmente chanfrados e 
possui borda superior arredondada. Os chanfros nos cortes são resultados 
de um desbalanceamento no calor de entrada no interior da face do corte. O 
ângulo do chanfro positivo resultará se a entrada de calor no topo do corte 
exceder o calor na parte inferior. Para reduzir este desbalanceamento, é 
aumentar a constrição do arco causando mais uniformidade do perfil da 
temperatura do jato de plasma oferecendo um corte mais quadrado. 
De acordo com Lima (2009), a tocha serve de suporte para os consumíveis 
e fornece um fluido refrigerante (gás ou água) para estas peças. O 
distribuidor ou difusor de gás é construído de material isolante e resistente a 
altas temperaturas com finalidade de dar sentido rotacional (redemoinho)ao 
gás. O eletrodo conduz a corrente até um inserto de háfnio que emite os 
elétrons para geração do plasma. O bico comprime o plasma e o guia para 
a peça a ser cortada. A capa tem função de manter os consumíveis 
alinhados e isolar a parte elétrica do bocal frontal. O bocal frontal guia o 
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fluxo de jato de ar coaxial. Por ser refrigerado e isolado, o bocal pode ser 
apoiado à peça. A Figura 2.2 mostra a constituição de uma tocha plasma. 
O entendimento de detalhe das interações entre o eletrodo e o arco de 
plasma sob diferentes condições de operações é necessário para melhorar 
o desempenho e a vida útil dos dispositivos que compõem o processo de 
corte por plasma. 
 
Em meio aos processos de corte térmico temos o corte a plasma como 
um dos meios mais utilizados, pois a sua alta produtividade e alta flexibilidade 
ter um custo razoável. (GARIBOLDI E PREVITALI 2004). 
Plasma é um gás eletricamente condutor. A ionização dos gases gera a 
criação de elétrons livres e de íons positivos junto com os átomos de gás. 
Quando isso ocorre, o gás torna-se eletricamente condutor, com a 
característica de transportar corrente, tornando-se assim o plasma. 
Um exemplo de plasma, como aparece na natureza é o relâmpago. 
Como a tocha plasma, o relâmpago conduz eletricidade de um lugar a outro. 
No relâmpago, os gases do ar são gases ionizados. 
O corte a Plasma é um processo que utiliza um bico com um orifício para 
constringir o gás ionizado em alta temperatura até que possa se utilizado para 
cortar secções de metais, como o aço carbono, aço inoxidável, o alumínio e 
outros metais eletricamente condutores. O arco Plasma derrete o metal, e a 
alta velocidade do gás remove o material derretido. 
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Com o processo de corte Plasma é possível cortar também fora da 
posição plana, utilizar tartarugas de corte, mesas CNC, entre outros 
dispositivos de automação, tornando o processo versátil em diversas 
aplicações onde o objetivo é cortar metais. 
 
Figura 2.3: Execução do corte a plasma. Fonte: Autor próprio. 
O equipamento de corte PLASMA é dimensionado conforme a 
espessura do material a ser cortado, comprimento do corte e velocidade de 
corte. A grandeza elétrica corrente, é a principal informação do equipamento de 
corte plasma, fazendo a relação entre corrente X espessura. 
Segue tabela com as informações sobre corrente e espessura: 
 
Fonte: Manual de operação Powermax 1650 - Hypertherm 
2.2 Definições do Processo de Punção. 
A indústria vem implementando nos últimos anos na busca de alta 
produtividade e baixo custo é o puncionamento de furos. O puncionamento é 
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uma operação largamente utilizada para cortar chapas de aço por um processo 
de cisalhamento que ocorre entre um punção e uma matriz. O uso deste 
processo, recentemente, vem sendo estimulado devido à sua produtividade, 
campo de aplicação e ao baixo custo (Brito, 2004). Comparando à outros 
processos, o puncionamento é fácil, rápido e econômico para se obter o 
formato desejado com um bom acabamento, além de estar livre do uso de 
fluidos de corte. Muitas operações onde antes se usavam brocas para se obter 
furos foram mudadas para a furação por puncionamento, visando o ganho de 
velocidade e a eliminação de óleos lubri-refrigerantes. 
Corte é um processo que envolve forças cisalhantes de magnitude 
suficiente para romper o material no plano de cisalhamento (Dieter,1981). O 
processo corresponde à obtenção de formas geométricas determinadas, a 
partir de chapas, submetidas à ação de uma ferramenta ou punção de corte, 
aplicada por intermédio de uma prensa que exerce pressão sobre a chapa 
apoiada numa matriz. No instante em que o punção penetra na matriz, o 
esforço de compressão converte-se em esforço de cisalhamento e ocorre o 
desprendimento brusco de um pedaço de chapa (Bressan et al,2001). 
O corte em prensa é feito através de duas lâminas que se movimentam 
em sentido oposto. A Figura 2.4 mostra as forças de cisalhamento atuando no 
material. 
 
Neste processo, uma tira metálica é intensamente deformada 
plasticamente até o ponto em que se rompe nas superfícies em contato com as 
lâminas. A fratura se propaga, então, promovendo a separação total. A 
espessura que deve ser penetrada pelo punção a fim de produzir o corte total 
está diretamente relacionada com a ductilidade do metal. Se o material for 
frágil, apenas uma pequena fração da espessura deverá ser penetrada, 
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enquanto que para materiais muito dúcteis esta penetração pode ser 
ligeiramente superior à espessura da chapa (Chiaverini,1977). 
Chamando s a espessura da chapa e d o diâmetro do punção, verificou-
se experimentalmente que, para chapas de aço e punções de aço temperado, 
a relação s/d apresenta o valor máximo de 1,2, o que significa que, em 
princípio, a espessura da chapa a ser cortada deve ser igual ao menor 
diâmetro do punção (Bressan, 2001). A Figura 2.6 mostra as especificações. 
 
É muito importante o estabelecimento do valor para a folga entre o 
punção e a matriz. Essa folga depende da espessura da chapa a ser submetida 
ao corte e do tipo de material, que pode ser duro ou mole (Chen e Keller, 
1992). A Figura 2.6 mostra um gráfico onde são encontrados valores padrões 
de folga punção-matriz. 
 
A qualidade e aspecto do corte podem ser afetados pela força do 
punção, folga punção-matriz, propriedades mecânicas do material, velocidade 
do punção, espessura do material e lubrificação (Degarmo et al, 1999). A folga 
entre punção e matriz é um dos mais importantes fatores na qualidade da 
borda cortada (Brito, 2004). Quando a folga aumenta, a zona de deformação 
começa a alongar e as bordas geram rebarbas. Também no corte por 
guilhotina, a folga entre lâminas é um dos fatores mais importantes para a 
qualidade da borda cortada (Dieter, 1981). 
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No que diz respeito às medidas relativas entre as lâminas, a experiência 
mostra que existem valores apropriados para esta folga e que esta depende 
diretamente das propriedades do material e da sua espessura. Com a folga 
adequada, as trincas que se iniciam nas bordas das lâminas irão se propagar 
através do metal encontrando-se próximo à região central da espessura, 
conforme Figura 2.7 (Chiaverini,1977) 
A folga entre o punção e a matriz pode ser determinada de acordo com o 
material e a espessura da chapa estampada. Este detalhe da ferramenta é 
fundamental para o processo, pois folgas grandes demais provocam 
enrugamento da peça, problemas de rebarbas entre outros; e folgas pequenas 
demais podem causar travamento do sistema e até danos a máquina. 
 
O processo convencional de corte de chapas divide-se em quatro fases 
(Helman e Cetlin,1993): 
 - Elástica: durante esta fase, a chapa é comprimida e ocorre uma leve 
deformação entre o punção e a matriz. A tensão e a deformação dentro do 
material não ultrapassam o limite elástico. 
- Plástica: fase na qual o punção penetra no material a uma certa 
profundidade. A deformação no material se torna permanente e as tensões de 
trabalho excedem as tensões de escoamento do material e aumentam com a 
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penetração do punção. No final desta fase, as tensões dentro do material se 
fecham para o corte das laterais à valores correspondentes a tensão de corte. 
- Cisalhamento: o material escoa devido ao esforço realizado pelo punção 
sobre a matriz formando a zona cisalhada. O modo principal de deformação é 
cisalhamento ao longo de um plano determinado pelo punção e pela matriz, 
perpendicular ao plano da chapa. Devido ao crescente encruamento do 
material durante o corte, a zona de arredondamento da chapa tende também a 
crescer. 
- Fratura: durante esta fase,as tensões do material caminham para o limite de 
fratura, aparecendo microtrincas que se tornam macrotrincas e então ocorre o 
rompimento em partes da peça trabalhada. As trincas do material iniciam no 
corte das bordas e propagam-se ao longo do plano até completa separação do 
material. Estudos metalográficos de macro e microestruturas das partes 
resultantes do processo de corte têm mostrado que, na fase plástica, a 
mudança estrutural importante é o endurecimento (região encruada). 
As ferramentas para estampagem são chamadas de estampo. O 
estampo é um dispositivo que em conjunto com a prensa, produz peças de 
variadas formas. 
Este processo de fabricação é muito utilizado devido ao baixo custo por 
unidade e por sua homogeneidade entre peças, principalmente quando se trata 
de produção em série (Brito, 2004). 
Para se entender o funcionamento de um estampo, pode se supor a 
necessidade de furar um pedaço de papel com o dedo, se o pedaço de papel 
não estiver apoiado, há uma tendência de deslocamento do papel com o dedo. 
Porém, se o pedaço de papel for apoiado em uma placa já furada, o dedo irá 
furar o papel. Esta placa será chamada de matriz e o dedo de punção dentro 
de um estampo. 
As ferramentas são, em geral, fabricadas por usinagem. É sempre 
recomendável que as superfícies de trabalho sejam retificadas ou lapidadas, 
mas é importante observar que os riscos de usinagem, na medida do possível, 
estejam na direção preferencial do movimento da ferramenta. 
Neste trabalho, apenas estes elementos (punção e matriz) serão 
apresentados, deixando-se de lado outros elementos do estampo, como por 
exemplo: espigas, colunas, prensa chapas, etc. 
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Punção: Para se furar uma peça é necessário que o punção faça uma pressão 
maior que a resistência do material da chapa. Esta pressão vai depender: da 
espessura do material, do perímetro a ser cortado, da resistência do material, 
da afiação do punção e da matriz e da folga entre o punção e matriz. 
Matriz: A matriz traz a forma exata do produto a ser produzido, e é o elemento 
que mais sofre o esforço de cisalhamento ao cortar a peça indicada (Brito, 
2004). Na confecção deste elemento deve ser considerado: o ângulo de 
escape, a espessura, o perfil a ser cortado e a folga entre punção e matriz. 
3. Matérias e métodos utilizados 
Como metodologia de trabalho foi planejado uma entrevista e com o 
programador e duas amostras de corte de chapa. 
3.1. Entrevista: 
Para este estudo, foi elaborado uma entrevista qualitativa com o 
programador, Leandro Ferreira da empresa Montele Elevadores, responsável 
pela programação das maquinas de punção e corte a plasma, para esta 
entrevista fizemos as seguintes perguntas: 
1. Para uma programação em corte de chapas com mesma espessura, qual a 
avaliação para a escolha entre punção e a plasma? 
2. Qual a maior precisão em corte? Por quê? 
3. Entre as maquinas, qual tem menor perda de material? Por quê? 
4. Com a mesma programação nas maquinas, qual terminaria o processo com 
maior rapidez? 
5. Qual a Programação mais complexa de trabalhar? 
3.2. Corte de chapas: 
Para o corte de chapa, foi laborado uma peça conforme a Figura 3.1 no 
programa solidworks, para ser executado nos processos de punção na 
máquina puncionadeira e na máquina de corte a plasma. Este teste as 
maquinas vão fazer recortes de 50x100mm em chapa de 3mm de espessura, 
fazer furações de Ø12 e Ø14mm, recorte sextavado de 6 e 9mm, para analisar 
qual maquina obteve o melhor resultado em dimensionamento e tolerância. 
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Figura 3.1: Estudo corte punção e plasma chapa 3x50x100(solidworks). Fonte: 
(Autoria própria) 
 Para o corpo de prova, utilizaremos 2 bilhas de 12 e 14mm e 2 rebites 
sextavados de 6 e 9mm conforme a Figura 3.2 todos com uma tolerância de (-
0,10) pelo analise com o paquímetro verificando o dimensionamento. 
 
Figura 3.2: Bilha 12mm e 14mm, sextavado 6mm e 9mm.Fonte:(Autoria 
própria) 
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4. Resultados experimentais 
 
Apresentaremos agora como foi desenvolvida a parte prática deste 
trabalho, mostrando a resposta da entrevista ao programador e o resultado do 
corte de chapa. 
4.1. Entrevista: 
Resposta do programador Leandro Ferreira a perguntas feitas sobre 
programação de corte a plasma e punção. 
1. Para uma programação em corte de chapas com mesma espessura, 
qual a avaliação para a escolha entre punção e a plasma? 
De mesma espessura, aqui hoje trabalhamos 3mm e 4,75, tanto na 
puncionadeira, quanto no plasma e a escolha de onde trabalhamos cada 
material é através da precisão e/ou rapidez com que se deseja o produto. 
2. Qual a maior precisão em corte? Por quê? 
Maior precisão e na puncionadeira desde que trabalhamos com as folgas 
corretas de matrizes para se evitar rebarbas. 
3. Entre as maquinas, qual tem menor perda de material? Por quê? 
Maior perda de material é no plasma, pois não é possível terminar a linha de 
corte de uma peça e iniciar a outra peça nessa mesma linha devido a distância 
mínima para abertura do arco. 
4. Com a mesma programação nas maquinas, qual terminaria o processo com 
maior rapidez? 
O plasma é mais rápido, pois desloca a maior parte do tempo na horizontal. Já 
a puncionadeira tem movimento na vertical do punção e horizontal na chapa, o 
que demanda mais tempo. 
5. Qual a Programação mais complexa de trabalhar? 
Para efeito de criar um novo programa, o software CNCKAD que é usado na 
puncionadeira é mais complexo de se trabalhar. Agora para alteração de um 
projeto já criado o NESTMASTER usado no plasma é mais complexo. 
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4.2. Corte das chapas: 
Para comprovar qual máquina obteve o melhor resultado em relação ao 
dimensionamento e tolerância, foi feito uma tabela comparativa para fazer o 
analise dos dois resultados, levando-se em consideração os dimensionamentos 
referentes as figuras 4.1. corte a plasma e 4.2 corte a punção. 
 
Tabela comparativa de recorte entre maquinas a punção e plasma: 
Tabela Comparativa De Dimensionamento 
Dimensão Corte Plasma Corte punção 
50mm 50,70 49,90 
100mm 100,70 100,05 
Furação Ø12 11,50 12,00 
Furação Ø14 13,40 14,00 
Sextavado 6 5,90 6,00 
Sextavado 9 8,90 9,00 
 
 
Figura 4.1: Peça com corte a plasma.Fonte:(Autoria própria) 
 
 
Figura 4.2: Peça com corte a punção.Fonte:(Autoria própria) 
 
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5. Considerações Finais 
Neste trabalho foi abordado o tema corte em chapas de aço utilizando 
máquinas de corte à punção e à plasma, buscando fazer um estudo 
comparativo entre elas, para analisar sua aplicabilidade na indústria e 
concluímos que ambas as opções atendem muito bem a finalidade, e de 
acordo com a necessidade cada uma apresenta suas vantagens e 
desvantagens, e por isso esse estudo é tão importante, para avaliar o quanto 
pode ser vantajoso cada um dos processos observando sua capacidade de 
produção, qualidade de trabalho e custo que cada um pode gerar e assim 
decidir qual o equipamento é o mais indicado a necessidade especifica. 
Todos os objetivos propostos foram atingidos e os resultados ocorreram 
dentro do esperado, pela referencia técnica que foi utilizada, e também por 
todo o processo prático ter sido programado evitando assim qualquer tipo de 
imprevistos. 
Este trabalho foi muito importante por ter uma quantidade escassa de 
trabalhos que abordem este tema, e também porque utiliza uma linguagem de 
simples compreensão sobre o tema, além de agregar conhecimento sobre esta 
área a todos os envolvidos na produção deste trabalho. 
 
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6. Bibliografia: 
Estudos do corte a plasma: 
https://repositorio.unifei.edu.br/xmlui/bitstream/handle/123456789/478/dissertacao_kashiwagi_2016.pdf?sequence=1&isAllowed=y 
http://foundrygate.com/upload/artigos/Corte%20de%20Metais%20por%20PLAS
MA.pdf 
Estudos do corte a punção: 
http://www.ufrgs.br/ldtm/publicacoes/2012/Corte%20Conforma%C3%A7%C3%
A3o%20de%20Metais%20-
%20Uma%20revis%C3%A3o%20de%20corte%20e%20fineblanking.pdf 
http://www.utfpr.edu.br/curitiba/estrutura-
universitaria/diretorias/dirppg/programas/ppgem/banco-
teses/dissertacoes/FARIASMarceloAndreos.pdf 
http://mmborges.com/processos/Conformacao/cont_html/corte.htm