5 Processos de estampagem

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V- PROCESSOS DE ESTAMPAGEM 
Introdução 
Por estampagem entende-se o processo de fabricação de peças, através do corte ou 
deformação de chapas em operação de prensagem a frio. Emprega-se a estampagem 
para fabricar-se peças com paredes finas feitas de chapa de diversos metais e ligas. 
As operações de estampagem podem ser resumidas em três básicas: corte, 
dobramento e embutimento ou repuxo 
A estampagem da chapa pode ser simples, quando se executa uma só operação, ou 
progressiva, quando várias operações são combinadas em seqüência para a obtenção 
da peça. Com a ajuda da estampagem de chapas, fabricam-se peças de aço baixo 
carbono, aços inoxidáveis, alumínio, cobre e de diferentes ligas não ferrosas. 
Devido às suas características este processo de fabricação é apropriado, 
preferencialmente, para as grandes séries de peças, obtendo-se grandes vantagens, 
tais como: 
 Alta produção 
 Reduzido custo por peça 
 Acabamento bom, não necessitando processamento posterior. 
 Maior resistência mecânica das peças devido à conformação, que causa o 
encruamento no material. 
 Baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da produção e a 
facilidade para a detecção de desvios. 
Como principal desvantagem deste processo, podemos destacar o alto custo do 
ferramental que, em alguns casos só pode ser amortizado se a quantidade de peças a 
produzir for elevada. 
 
Operações de estampagem 
Corte: 
Consiste em separar-se de uma chapa, mediante golpe de prensa, uma porção de 
material com contorno determinado, utilizando-se ferramental apropriado denominado 
estampo de corte 
Dobra: 
Como seu nome indica, consiste em obter uma peça formada por uma ou mais dobras, 
através de prensagem, utilizado-se uma ferramenta denominada estampo de dobra. 
Embutimento ou repuxo: 
Esta operação tem como finalidade obter peças em forma de recipientes, como 
canecas, panelas bandejas, lataria de automóvel, etc; obtidas pela deformação da 
chapa, por prensagem, empregando ferramental especial denominado estampo de 
repuxo. 
Operações de corte 
As operações de corte de chapas de metal são obtidas através de forças de 
cisalhamento aplicadas na chapa pelos dois cantos da ferramenta criando tensões 
internas que, ultrapassando o limite de resistência ao cisalhamento do material, 
provocam a ruptura e finalmente a separação, tal qual um corte feito por uma tesoura. 
O corte é realizado fundamentalmente em três etapas: Deformação plástica, redução 
de área e fratura. 
Quando o punção pressiona a chapa, o material começa a deformar-se até que o 
limite elástico seja ultrapassado, então o material deforma-se plasticamente e penetra 
na matriz, em seqüência há uma redução de área na região do corte e se inicia a 
fratura, que começa no canto de corte do punção, para logo em seguida iniciar-se no 
canto de corte da matriz. Com o aumento da penetração do punção, a fratura 
prolongar-se-á até que o corte esteja completo. 
Se a chapa for fina o corte acontecerá por cisalhamento, entretanto se ela for grossa o 
final do corte poderá acontecer por esforço de tração, como acontece com uma 
tesoura quando cortamos um papel grosso ou um papelão. 
O perfil de corte rompido por cisalhamento terá um acabamento liso e brilhante, 
enquanto que a parte rasgada por tração terá um acabamento áspero e sem brilho. 
 
Folga entre punção e matriz 
A folga entre o punção e a matriz tem uma função muito importante, pois dela depende 
o aspecto da peça acabada, a força necessária para o corte e o desgaste da 
ferramenta. 
Quando a folga é correta o corte não apresentará rebarbas. 
Essa folga depende do material, bem como de sua espessura. 
Segundo Oehler, a folga ideal pode ser obtida através das seguintes fórmulas 
empíricas: 
Para chapas de até 3 mm de espessura: f = (0,01.e-0,015).√Ks 
Para chapas com mais de 3 mm de espessura: f = 0,005.e.√Ks 
onde: e = espessura da chapa e Ks = tensão de ruptura ao cisalhamento do material. 
 
Força de corte 
O esforço de corte é obtido multiplicando-se a área da seção a ser cortada pela 
resistência ao cisalhamento do material. 
Como a área da seção a ser cortada é igual à espessura da chapa multiplicada pelo 
perímetro de corte, podemos dizer que: Fc = e.L.Ks 
Onde: 
Fc: Força de corte 
e: Espessura da chapa 
L: Perímetro de corte 
Ks: Tensão de ruptura ao cisalhamento 
A tabela abaixo indica o valor de Ks para alguns metais. Na falta do valor exato Ks 
pode ser tomado como sendo 0,8 da tensão de ruptura à tração do material. 
Metal Ks (MPa) recozido Ks (MPa) encruado 
Aço, 0,1%C 240 315 
Aço, 0,2%. 300 390 
Aço, 0,3%. 350 470 
Aço, 0,4% 440 550 
Aço, 0,6% 540 705 
Aço, 0,8% 690 880 
Aço, inoxidável 490 560 
Alumínio 99 e 99,5 80 130 a 160 
Bronze 320 a 390 400 a 590 
Cobre 175 a 215 250 a 300 
Estanho 30 40 
Zinco 120 200 
Chumbo 20 30 
 
Força de sujeição 
Algumas vezes a tira a ser cortada fica presa através de um sujeitador ou prensa-
chapa ligado ao mecanismo do punção e acionado pela pressão dada por molas. 
Podemos considerar que, para condições médias de folga e afiação das ferramentas, 
o esforço de sujeição varia de 5 a 12% do esforço de corte e na prática, quando não 
se conhece o valor exato, utiliza-se 10%. Assim, nesse caso, a força total de corte 
será igual a 1,1.Fc 
 
Exercício de aplicação 
Desejamos cortar,simultaneamente,dez discos de 30 mm de diâmetro, em chapa de 
aço carbono para estampagem, com 0,1% C, de 2 mm de espessura. 
Calcular o valor da força total de corte. 
Solução: 
Fc = e x L x Ks . 10 
da tabela Ks = 240 MPa 
Assim: Fc = 2.π.30.240.10 = 452400N 
 
Estudo do "layout" para o melhor aproveitamento das chapas 
Podemos obter uma importante economia de material, particularmente quando se 
tratar de grandes séries de peças se estudarmos, cuidadosamente, a posição que 
deve ocupar a peça na tira de chapa. Além do aspecto relativo à redução de retalhos e 
sobras em geral, muitas vezes é importante considerar-se também o sentido de 
laminação da chapa, para obter-se uma resistência mecânica adequada da peça. 
Um bom arranjo na tira também pode contribuir para um aumento de produtividade e 
bom acabamento das peças. 
Para termos a melhor disposição possível da peça na tira devemos seguir as 
seguintes regras: 
Separação entre as peças: A distância que se deve deixar entre peças ou entre essas 
e as bordas da tira varia de acordo com a espessura da chapa e o formato da peça. 
É importante observar que o retalho de chapa deve manter sempre a rigidez, pois caso 
contrário haverá problemas de posicionamento da tira na ferramenta com 
conseqüentes interferências, produtos incompletos, engripamentos da ferramenta, etc. 
Não havendo outra indicação, uma folga igual a duas vezes a espessura da chapa 
pode ser adotada. 
Em alguns casos, quando o formato da peça permite, pode-se conseguir um 
aproveitamento máximo não se deixando retalho entre as peças, conforme mostra a 
figura abaixo. 
A disposição invertida exige que a tira do metal passe duas vezes pela mesma 
ferramenta, sendo que da segunda vez a tira deve ser invertida. Outra alternativa é 
dispor de uma ferramenta equipada com dois punções, para corte simultâneo das 
duas peças. Essa solução acarretará aumento no preço da ferramenta e exigirá 
prensas mais potentes para execução do corte. 
Para descobrir-se qual a melhor disposição para determinada peça, o método mais 
prático, se não tivermos acesso a um software adequado, é o de recortar-se modelos 
da peça em cartolina e distribuí-los de várias formas sobre papel milimetrado, até 
encontrar-se a disposição que seja a mais econômica. Para tantodevemos considerar: 
área efetiva ocupada pela peça, perdas nos extremos da tira, custo da ferramenta, 
produtividade, etc. 
Em determinados casos pode ser altamente vantajoso alterar-se o desenho da peça 
de forma a melhorar-se substancialmente o aproveitamento da tira. 
Um outro exemplo de bom aproveitamento de material é a obtenção de uma peça 
menor a partir do retalho de uma maior. 
 
Operações de Dobramento 
Consiste na deformação da chapa ou tira, de forma a obter-se uma ou mais curvaturas 
através da aplicação de esforços de flexão. Dizemos, então, que o material está 
submetido a um estado duplo de tensão. 
 
Características da operação de dobramento 
Como todo material submetido à flexão, a chapa dobrada é solicitada por tração no 
lado externo da dobra e por compressão no lado interno, caracterizando o estado 
duplo de tensão. 
Assim sendo, as tensões a que está sujeito o material são decrescentes das faces 
externas em direção ao núcleo da peça e, como as mesmas são de sentido inverso 
haverá uma linha onde essas tensões se anulam, que é chamada de linha neutra 
(L.N.). 
Esta linha é importante na operação de dobramento, pois como aí a tensão é zero ela 
não sofre alteração de comprimento durante a deformação, o que não acontece com 
as partes que estão sendo tracionadas e comprimidas que aumentam ou diminuem de 
comprimento, respectivamente, após a operação. 
É através da linha neutra que se calculam as dimensões do desenvolvimento (blank), 
ou seja, da tira antes do dobramento. 
Quando se inicia o dobramento, a linha neutra está localizada no centro da espessura 
da tira e, conforme operação vai sendo executada, sua tendência é deslocar-se em 
direção ao lado interno da curvatura (lado da compressão). 
 
Determinação da posição da linha neutra (LN) 
Valores práticos para localização da LN,em função da espessura da chapa são dados 
na tabela abaixo. 
Espessura da chapa (e) Posição em relação ao lado interno da dobra 
até 2 mm 1/2.e 
acima de 2 mm até 4 mm 3/7.e 
acima de 4 mm 1/3.e 
 
Cálculo do desenvolvimento 
Para obter-se uma peça dobrada temos que partir de um esboço plano, cortado com 
dimensões adequadas, denominado desenvolvimento (blank) da peça. Ele é 
calculado, baseado na linha neutra da peça, pois essa não muda de comprimento 
após a deformação da chapa. 
Assim, para o cálculo do desenvolvimento, basta determinar o comprimento da 
mesma. 
 
Deformação durante o dobramento 
No dobramento de tiras de seção retangular, os lados do retângulo são formados pela 
largura da tira e pela sua espessura. Quando chapas espessas são dobradas com 
raios de curvatura pequenos, este retângulo é distorcido para um trapézio, onde o lado 
interno à curvatura tem suas dimensões aumentadas, devido aos esforços de 
compressão e o lado externo tem suas dimensões diminuídas, devido aos esforços de 
tração. 
 
Raio mínimo de dobramento 
Quanto menor for o raio de dobramento maiores serão as tensões a que o material 
ficará submetido. Para que não haja início de trinca ou esmagamento, as tensões 
máximas de tração e compressão atingidas nas partes externas e internas da 
curvatura nunca devem atingir a tensão limite de ruptura. Assim, o raio mínimo de 
dobramento deve ser limitado de forma a evitar esta ocorrência. 
Existem fórmulas empíricas para a determinação do raio mínimo, mas na prática 
utilizam-se valores obtidos experimentalmente. Para o aço doce recomenda-se que o 
raio de dobramento seja maior ou igual à espessura da chapa.