Conformação de Chapas: Processos e Problemas

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Tecnologia de
Conformação de Chapas
Processos de Estampagem
Forças, Tensões e Deformações,
Planejamento e Cálculo do Processo,
Ferramentas e Máquinas
Problemas e Soluções
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Forças, Tensões e Deformações
Tipos de Processos de Estampagem
Tensões e Deformações nas Peças
Estiramento e Estampagem profunda
Forças na Conformação
Forças de Conformação, Prensa Chapa e Atrito 
Influência do Atrito e Desgaste
Efeitos na Superfície
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Processos de Estampagem
Estampagem profunda em um Passo
Estampagem em dois ou mais Passos
Repuxo
 
 
 
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Processo de Estampagem
 
 Estampagem = Estiramento + Estampagem 							 Profunda
	No processo de estampagem ocorre simultaneamente o 			estiramento e a estampagem profunda
Punção
Pr. Chapa
Chapa
Matriz
Problemas: 	Rupturas			Rugas
			Ondulações		Retorno elástico
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Tensões e Deformações
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Tensões e Deformações
Estiramento no Fundo
Alta Pressão no Raio da Matriz 
Rupturas no Lado
Encruamento e Rugas na Flange
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Problemas na Estampagem
Transmissão de Força é indireta!
Chapa deve haver Rigidez para Transmissão de Força
Deve haver Flexibilidade para Conformação de Flange
> Perigo de Rupturas!
> Compromisso para Escolha de Material!
Espessura é muito pequena em Comparação com as outras Dimensões!
Instabilidade do Processo: Rugas e Retorno elástico
Grande Superfícies em Relação com o Volume 
Grande Influência de Atríto e Desgaste.
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Planejamento e Cálculo 
do Processo
Cálculo do Tamanho do Blank
Cálculo das Forças: 							Força da Conformação: 	Punção 			Força de Pressão Chapa: 	Prendedor de Chapas
Planejamento e Desenho da Ferramenta: 			Folga e Raios de Punção e de Matriz,			Materiais e Superfícies
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Cálculo do Tamanho do Blank
Superfície do Blank  Superfície da Peça 
Normalmente a Espessura fica mais ou menos igual!
Alta Razão de Estampagem: 	Mais Estiramento 		Espessura Diminui			=> AP > AB
Baixa Razão de Estampagem:	Estampagem profunda	Espessura Aumenta		=> AP < AB
Peças rotação-simétricas:				
DBlank = Raiz (4/p * Superfície da Peça)
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Calculo do Tamanho do Blank
Peças retangulares (Calculo após AWF 5791): 
Dado: A, B, H, RE, RF	Procurado: R1, HA, HB
R = Raiz (RE2 + 2RE (H + RB/2))
X = 0,074 * (R/2RE)2 + 0,982
R1 = X * R
HA = 0,57RB + H + RE - 0,785(X2 - 1) R2/A
HB = 0,57RB + H + RE - 0,785(X2 - 1) R2/B
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Cálculo da Força de Conformação:
FGes = FCon + FAtrMR+ FAtrPC + FDob 	(normalmente tão detalhado não é necessário)
Força de Conformação após Siebel: 	 	 Fid = p * DS * s * kfm * ln ß {ß = D0/DS} 	 Fp = 1,3 ... 1,5 * Fid 	(+ Atrito e Dobra)	 
Exemplo da Pia: 						 Fid = 359 kN 		=>	Fp ~ 540 kN
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Cálculo da Força do Prensa Chapa
Força do Prensa Chapa após Siebel:		 pN = Rm/400 * [(ß-1)² + d/200s] 		 
Valores comuns de Pressão:				 Aço EEP: 1 - 2 MPa	Alumínio:	0,5 - 1 Mpa Aço 304: 2 - 5 Mpa	Cobre:	0,5 - 1 MPa
Exemplo da Pia: pN = 5,9 N/mm² => FN= 1080 kN
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VDI-Diagrama para Prensa Chapas
Pressão na Chapa após Regras de VDI 3375 : 
s = 1,2 mm: 							3,85 N/mm²
s = 0,95 mm: 						4,70 N/mm²
s = 0,8 mm: 							5,54 N/mm²
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Prensa Chapas para uma Pia
Diâmetro: 	D = 400 mm
Espessura:	 s = 0,6 mm
Razão de Estampagem	 ß = 1,55
Aço Inox: 	 Rm = 650 Mpa 
=> Resultados: pN = 800 N/cm² => FN = 1400 kN
650
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Nova Tecnologia: Estampar para cima
Usar a Maior Força do Punção da Máquina para a Alta Pressão na Chapa
Usar o Punção embaixo (Extrator) para a menor Força de Conformação
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Erros e Sugestões para Soluções
Rupturas (70% dos Problemas): 					Diminuir as Tensões na Flange
Diminuir Tamanho do Blank, se possível
Diminuir Atrito, polir Superfície da Matriz (esp. Raio!)
Usar melhor Lubrificante, p. Ex. Plástico
Aumentar Raio de Matriz (Diminui Perdas de Dobra)
Aumentar Raio de Punção (Use Conformação do Fundo)
Controle dos Deformações com Diagrama CLC 
Fazer mais Passos no Processo
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Erros e Sugestões para Soluções
Rugas (20%): Aumentar Pressão na Chapa 		ou as Tensões radiais
Rugas 1. Tipo na Flange (um Lado aberto): 
Aumento do Prensa Chapa
Usar um Material mais macio
Rugas 2. Tipo entre Punção e Matriz: 
Aumento da Tensão radial diminui a Tensão tangencial, mas aumenta também o Estiramento no Fundo
Evite Áreas livres sem Contato da Ferramenta
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Erros e Sugestões para Soluções
Retorno elástico (10%): Diminuir Tensões residuais!
Usar um Material mais macio, com menor Resistência, se possível 
Aumentar a Estabilidade da Peça pela Construção
Evite Zonas não ou menor plastificadas na Peça (Aumento de Estiramento no Fundo)
Evite Raios muito grande (maior Parte elástico)
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Exemplos de Erros: Rupturas e Rugas
Rupturas pela alta Tensão e Rugas pela baixa Tensão
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Rupturas pelo Processo ou Material
Rupturas pelo baixo Prendedor de Chapas (esq.: Rugas) e Envelhecimento do Material (dir.)
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Erros nas Chapas Grossas
Ruptura pela alta Razão da Estampagem
Rugas na Flange 
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Figuras na Superfície das Peças 
Linhas de Lueders 45o
Figuras no Fundo 
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Diferentes Tipos de Ferramentas
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Planejamento das Ferramentas
Folga entre Punção e Matriz:
1. U = E - 30 ... 40 % : 	Repuxo (Latas de Alumínio)	(1. Passo: Estampagem sem Folga)
2. U = E :			Sem Folga: Espessura igual 	(Repuxo no Fim do Processo: Aumento da Espessura)
3. U = 1,2 ... 1,3 * E : 	Folga 20 á 30 % da Espessura	(Normalmente para considerar a Espessura aumentada)
4. U = 3 ... 5 * E :		Cônico para tirar a Peça		(Melhora o Transporte: Diminui o Volume, 			 mas aumenta o Perigo de Rugas Tipo 2!)
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Exemplos de Ferramentas para Repuxo
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Efeitos de Folga entre Matriz e Punção
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Raios de Punção e Matriz
Raio de Matriz: 	RM = 5 ... 10 * E		
Raio maior diminui a Força de Dobra, melhora o Fluxo do Material, mas dá mais Retorno elástico!
Raio menor aumenta a Tensão da Compressão: 		Mais Atrito e Desgaste na Matriz! 				Alumínio e Aço Inox: Perigo de Micro-Soldagens!
Raio de Punção:	RP = 2 ... 5 * RM
Raio maior gera mais Estiramento no Fundo da Peça!
Aumenta a Razão de Estampagem para Aço EEP e Aço inoxidável e usa a melhor Conformabilidade deles!
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Raio de Matriz para Hemisfera
Aumento das Tensões radiais para tirar Rugas
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Formas de Quebra-Rugas para o Controle de Fluxo de Material
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Controle de Fluxo de Material
Quebra-Rugas para Homogenizar ou Igualizar os Tensões no Contorno da Peça
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Matrizes para Chapas Grossas sem PC
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Forças e Tensões nos Copos
Cálculo rápido da Tensão de Compressão no Raio da Matriz:
 pN = RP*s/r ou:
 pN = Rm*s/r
FP
FM
FC
FA
FP
pN
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Princípio e Tipos de Atrito
Diagrama de Stribeck e Condições de Atrito
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Diferentes Áreas de Atrito
Diferentes Demandas do Atrito na Estampagem profunda ou Estiramento	
Flange µ => 0 / 1
Matriz µ => 0 / 1
Fundo µ => 1 / 0
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Influência do Atrito e Desgaste
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Influência da Lubrificação