Conformação Mecanica7_Conformação de chapas

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Conformação Mecânica
Conformação de Chapas
Conformação de Chapas
Conformação de chapas é o processo de transformação 
mecânica que consiste em conformar uma chapa à forma de 
uma matriz, pela aplicação de esforços transmitidos através de 
um punção. 
Na operação ocorrem alongamento e contração das dimensões 
de todos os elementos de volume. A chapa, originalmente 
plana, adquire uma nova forma geométrica.
Conformação de Chapas
A conformação de chapas metálicas finas pode ser classificada 
através do tipo de operação empregada. As principais são:
1. corte em prensa (estampagem);
2. dobramento;
3. estampagem profunda, que também é conhecida por repuxo 
ou embutimento.
Conformação de Chapas
Corte de Chapas
Características
 Destina-se à obtenção de formas geométricas, a partir de chapas
submetidas à ação de pressão exercida por um punção ou cunha de
corte contra o material e a matriz.
Conformação de Chapas
Corte de Chapas
Características
 Quando o punção ou a lâmina inicia a penetração na chapa, o
esforço de compressão converte-se em esforço cisalhante (esforço
cortante) provocando a separação brusca de uma porção da chapa.
 No processo, a chapa é deformada plasticamente e levada até a
ruptura nas superfícies em contato com as lâminas
Etapas do corte:
1- Aparecimento de deformações plásticas 
em ambos os lados da chapa
2- Com o aumento da pressão, o material 
começa a trincar
3- As trincas se unem e separam a peça da 
chapa
Características
Corte de Chapas
A aresta de corte apresenta em geral três regiões: uma rugosa (correspondente à
superfície da trinca da fratura), uma lisa (formada pelo atrito da peça com as
paredes da matriz) e uma região arredondada (formada pela deformação plástica
inicial).
Conformação de Chapas
Corte de Chapas
Características
 A qualidade das arestas cortadas não é a mesma das usinadas, 
entretanto quando as lâminas são mantidas afiadas e ajustadas é 
possível obter arestas aceitáveis para uma grande faixa de 
aplicações. 
 A qualidade das bordas cortadas geralmente melhora com a 
redução da espessura da chapa.
Conformação de Chapas
 No corte por matriz e punção (“piercing” ou “blanking”) não 
existe uma regra geral para selecionar o valor da folga, pois são 
vários os parâmetros de influência. 
 A folga pode ser estabelecida com base em atributos, como: 
aspecto superficial do corte, imprecisões, operações posteriores e 
aspectos funcionais. 
 Se não houver nenhum atributo específico desejado para 
superfície do “blank”, a folga é selecionada em função da força 
mínima de corte. 
Corte de Chapas
Características
- Dependendo do tipo de corte, são definidos diversos grupos de operações da 
prensa,conforme listagem abaixo: 
Tipos de Corte 
 A operação de corte é usada para preparar o material para posterior estampagem 
("blank"). A parte desejada é cortada (removida) da chapa original. 
 A fabricação de furos em prensa (piercing ou punching) caracteriza uma operação de 
corte em que o metal removido é descartado. 
 A fabricação de entalhes (notching) nas bordas de uma chapa pode ser feita em 
prensa através do puncionamento destas regiões. 
 O corte por guilhotina é uma operação que não retira material da chapa metálica. 
 A rebarbação (trimming) é uma operação que consiste em aparar o material em 
excesso (rebarbas) da borda de uma peça conformada. A remoção de rebarbas de 
forjamento em matriz fechada é uma operação deste tipo. 
Conformação de Chapas
Máquinas e Ferramentas
Máquinas: A maior parte da produção seriada de partes conformadas a partir de 
chapas finas é realizada em prensas mecânicas ou hidráulicas. 
As ferramentas básicas utilizadas em uma prensa de conformação de peças metálicas são o 
punção e a matriz. 
O punção, normalmente o elemento móvel, é a ferramenta convexa que se acopla com a 
matriz côncava.
Como é necessário um alinhamento acurado entre a matriz e o punção, é comum mantê-los 
permanentemente montados em uma porta matriz, que pode ser rapidamente inserida na 
prensa.
Geralmente, para evitar a formação de rugas na chapa a conformar usam-se elementos de 
fixação ou a ação de grampos para comprimir o "blank" contra a matriz.
A fixação é conseguida por meio de um dispositivo denominado anti-rugas ou prensa-chapas
Conformação de Chapas
 Equipamentos usados
Mecânicas Hidráulicas
Conformação de Chapas
ESTAMPAGEM
Conformação de Chapas
Estampo de corte
Conformação de Chapas
Punções
Conformação de Chapas
PORTA PUNÇÃO:
A espessura do porta-punção é muito importante, sendo que pede-se 
considera-la no mínimo 25% do comprimento do punção 
Conformação de Chapas
Características principais das matrizes de corte são:
• Ângulo de saída para facilitar o escoamento do material cortado.
• A folga entre punção e a matriz que é responsável pelo corte da peça desejada.
• Altura do talão determina nº de afiações possíveis.
MATRIZES
Conformação de Chapas
FOLGA ENTRE PUNÇÃO E MATRIZ
Conformação de Chapas
FORÇAS DE ESTAMPAGEM
A força de corte depende diretamente do tipo de material, da espessura da chapa e do 
perímetro de corte. A espessura da chapa e o perímetro de corte são grandezas 
facilmente conhecidas.
Conformação de Chapas
 75,0c
OBSERVAÇÃO:
- A força necessária para o corte pode ser bastante reduzida construindo-se as bordas da
ferramenta em plano inclinado em relação ao plano da chapa, de maneira que apenas uma
pequena fração do comprimento total do corte seja feita de uma só vez.
c em kg/mm2
Conformação de Chapas
FORÇAS DE ESTAMPAGEM
Conformação de Chapas
FORÇAS DE ESTAMPAGEM
Conformação de Chapas
LAY-OUT DAS PEÇAS
Conformação de Chapas
LAY-OUT DAS PEÇAS
Conformação de Chapas
ESTAMPAGEM
Os principais parâmetros a serem considerados nestas operações são:
1. folgas entre punção (macho) e matriz; 
2. aproveitamento máximo da chapa (layout); 
3. forças envolvidas na operação; 
4. dimensionamento da matriz; e 
5. escolha de molas para prensa.
Conformação de Chapas
Dobramento
Características
 Nesta operação, a tira metálica é submetida a esforços aplicados em duas
direções opostas para provocar a flexão e a deformação plástica, mudando a
forma de uma superfície plana para duas superfícies concorrentes, em ângulo,
com raio de concordância em sua junção.
Conformação de Chapas
 A figura mostra os esforços atuantes e a forma adquirida por uma tira submetida a 
dobramento
A fibra neutra não é tracionada nem 
comprimida
A determinação de sua posição e do seu 
raio é importante no desenvolvimento 
linear da peça
Conformação de Chapas
Raio de Dobramento
 Para a operação de dobramento existe um raio de dobramento abaixo do qual o 
metal trinca na superfície externa. É o raio mínimo de dobramento, expresso 
geralmente em múltiplos da espessura da chapa.
 Um raio de dobramento de 3t indica que o metal pode ser dobrado formando 
um raio de três vezes a espessura da chapa sem que haja o aparecimento de 
trincas. O raio mínimo de dobramento é portanto um limite de conformação, que 
varia muito para os diversos metais e sempre aumenta com a prévia deformação a 
frio do metal. 
 Alguns metais muito dúcteis apresentam raio mínimo de dobramento igual a 
zero. Isto significa que as peças podem ser achatadas sobre si mesmas, mas 
geralmente não se utiliza este procedimento para evitar danos no punção ou na 
matriz. 
Conformação de Chapas
Retorno elástico -Efeito mola
 A operação de dobramento exige que se considere a recuperação
elástica do material (efeito mola), para que se tenham as dimensões
exatas na peça dobrada.
 A recuperação elástica da peçaserá tanto maior quanto maior for o
limite de escoamento, menor o módulo de elasticidade e, relativamente,
menor quanto maior a deformação plástica. Estabelecidos estes
parâmetros, a deformação aumenta com a razão entre as dimensões
laterais da chapa e sua espessura.
Conformação de Chapas
 O efeito mola ocorre em todos os processos de conformação, mas no 
dobramento é mais facilmente detectado e estudado. 
 O raio de curvatura antes da liberação da carga ( Ro) é menor do que 
após a liberação ( Rf ). O efeito mola é representado pelo símbolo K . 
Conformação de Chapas
Prensa dobradeira
Dobramento de perfis
Conformação de Chapas
Dobramento em prensas dobradeiras em 
várias operações
Conformação de Chapas
Dobramento em L - Estampo
Conformação de Chapas
Estampo para
dobramento em U com ângulo
Conformação de Chapas
ESTAMPO MISTO
Conformação de Chapas
Estampagem Profunda ou Embutimento
Características
 É o processo utilizado para fazer com que uma chapa plana (“blank”)
adquira a forma de uma matriz (fêmea), imposta pela ação de um punção
(macho). O processo é empregado na fabricação de peças de uso diário (pára-
lamas, portas de carros; banheiras, rodas, etc.).
 A operação de embutimento consiste em transformar uma chapa plana de 
espessura “t” num corpo côncavo. 
A Estampagem é o processo de conformação que imprime sobre uma
chapa plana formas diversas através de deformações plásticas.
Conformação de Chapas
Catalisador - Aço Inox 409
Tanque combustível - Aço inox 304
Conformação de Chapas
Características
Estiramento
 É a operação que consiste na aplicação de forças de tração, de modo a esticar
o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz). Neste processo, o gradiente
de tensões é pequeno, o que garante a quase total eliminação do efeito mola.
 Como predominam tensões de tração, grandes deformações de estiramento
podem ser aplicadas apenas para materiais muito dúcteis.
Conformação de Chapas
Ferramental: O equipamento de estiramento consiste basicamente de um pistão hidráulico
(usualmente vertical), que movimenta o punção. Duas garras prendem as extremidades da
chapa.
Na operação, não existe uma matriz fêmea. As garras podem ser móveis permitindo que a
força de tração esteja sempre em linha com as bordas da chapa (figura).
Garras fixas devem ser usadas somente para conformação de peças com grandes raios de
curvatura, evitando-se com isto o risco de ruptura da chapa na região das garras
Conformação de Chapas
– Os aços inox austeníticos se deformam basicamente por estiramento e
os ferríticos por embutimento.
Redução generalizada da 
espessura
Estiramento
Conformação de Chapas
 Tipos de conformação / Estiramento 
No estiramento, as tensões são trativas e a razão entre a tensão menor e maior varia entre 0,5 e
1,0 (Caddell e Hosford, 1993).
Sujeitador
Matriz
Área deformada
Quebra-rugas
S f
S o
Sf < So
Conformação de Chapas
 Tipos de conformação / Flangeamento 
Sujeitador
Matriz
Furo
O Flangeamento é um processo que reúne 
características de Dobramento e Estiramento
Conformação de Chapas
Embutimento
Objetiva-se a menor variação possível de espessura
Conformação de Chapas
 Tipos de conformação / Embutimento 
Sujeitador
Matriz
Área deformada
Há uma deformação trativa na direção radial e, simultaneamente, uma 
deformação compressiva na direção circunferencial e a razão entre as tensões 
menor e maior varia entre –1,0 e 0,5 (Caddell e Hosford, 1993). 
Conformação de Chapas
 No embutimento a espessura da chapa varia: 
- No centro do fundo é igual a espessura
- próximos aos bordos do fundo, a espessura é menor do que a do blank
- a espessura da paredes laterais aumentam a partir do bordo do fundo e pode 
chegar a 1,25 da espessura do disco. 
Conformação de Chapas
Estampagem Profunda ou Embutimento
Características
 A distinção entre estampagem rasa (shallow) e profunda é arbitrária. A estampagem rasa
geralmente se refere à conformação de um copo com profundidade menor do que a metade
do seu diâmetro com pequena redução de parede.
 Na estampagem profunda o copo é mais profundo do que a metade do seu diâmetro.
 Para melhorar o rendimento do processo, é importante que se tenha boa lubrificação. Com 
isto reduzem-se os esforços de conformação e o desgaste do ferramental. 
 Os óleos indicados normalmente são para extrema pressão, devendo garantir boa proteção 
contra a corrosão da chapa, ser de fácil desengraxe e não levar à oxidação do material (devido 
às reações de subprodutos dos gases formados no aquecimento do metal). 
 Geralmente, são óleos minerais com uma série de aditivos (Cl, Pb, P, gorduras orgânicas, 
etc.). 
Conformação de Chapas
Estampos de Repuxo
Prensa-chapas: 
- função de manter a chapa sob
pressão para fazer com que esta
deslize apenas para o interior da
cavidade da matriz
Conformação de Chapas
Extrator que possibilita a saída da peça 
pela parte inferior do estampo
Extrator que possibilita a saída da peça 
pela parte superior do estampo
Conformação de Chapas
• Força de sujeição
Deve-se ainda estudar a pressão a ser aplicada no prensa-chapas:
- se esta for muito pequena, surgem rugas nas laterais da peça; 
- se, por outro lado, for muito elevada, pode ocorrer a ruptura da peça na prensa. 
A força de sujeição é regulada segundo o aspecto da peça embutida:
- Peça sem rugas e com aspecto brilhante: força correta
- Superfície lisa e brilhante mas com traços/marcas no bordo da peça: força pequena
- Estiramento do fundo antes de se completar o embutimento: força excessiva 
- Formação de rugas em um só lado do disco: força distribuída irregularmente sendo menor 
na região das rugas.
• Folga entre punção e matriz
 Na fabricação de peças por embutimento, tem que se levar em conta uma
folga suficiente entre a matriz e o punção que permita o escoamento do
material para o interior da matriz, sem que surjam tensões cisalhantes
ocasionadas pelo atrito e que levem à ruptura do metal em prensa.
 A folga corresponde ao valor da espessura do material mais um coeficiente
determinado empiricamente.
Conformação de Chapas
Folgas pequenas: o material
repuxado tende a estirar-se
Folgas grandes
Folga mal distribuída
Conformação de Chapas
• Velocidade de embutimento
Aço inoxidável: 200 mm/s
Aço doce: 280 mm/s
Alumínio e ligas: 500 mm/s 
Conformação de Chapas
• Lubrificação
Aço inoxidável: Água grafitada
Aço doce: Mistura com 25% grafite, 25% de sebo de boi derretido e 50% 
de óleo de toucinho
Alumínio e ligas: Óleo grafitado ou vaselina 
Conformação de Chapas
Estágios de repuxo
 Às vezes, o diâmetro do "blank“ é muito superior ao diâmetro da peça a
estampar , sendo que esta deve atingir uma profundidade de copo muito
elevada.
 Nestes casos, a fabricação poderá exigir uma sequência de operações de
estampagem, utilizando uma série de ferramentas, com diâmetros
decrescentes (da matriz e do punção).
 O número de operações depende do material da chapa e das relações
entre o disco inicial (D) e os diâmetros das peças estampadas (d)
Conformação de Chapas
Para se determinar o número de estágios, deve-se considerar uma redução de 
40% do diâmetro do blank no primeiro estágio
Nos demais, a redução deve ser de 20% até que se obtenha o diâmetro desejado
Conformação de Chapas
Estampabilidade dos Metais
Estampabilidade é a capacidade que a chapa metálica tem de adquirir à forma
de uma matriz, pelo processo de estampagem sem se romper ou apresentar
qualquer outro tipo de defeito de superfície ou de forma.
A capacidade de embutir está ligada diretamente àtextura cristalina do
material e esta à composição química, à estrutura da placa e às condições de
processamento termomecânico (laminação a quente e a frio).
A avaliação da estampabilidade de uma chapa metálica depende de muitos
testes, tais como: ensaios simulativos (tipo Erichsen, Olsen, Fukui, etc.),
ensaios de tração (obtendo-se o limite de escoamento e de resistência, o
alongamento total até a fratura, o coeficiente de encruamento, os coeficientes
de anisotropia normal e planar), ensaios de dureza, medida da rugosidade do
material, metalografia, etc.
Conformação de Chapas
Conformação de Chapas
 Tipos de conformação / Seqüência de operações
Conformação de Chapas
MARTELO
PRENSA 
CHAPA
 Prensas Mecânicas Duplo Efeito
Conformação de Chapas
 Prensas Mecânicas Simples Efeito
Conformação de Chapas
 Ferramenta - Estampo
Conformação de Chapas
• Bibliografia
– Apostila Introdução à Manufatura Mecânica , Prof. Dr. G. F. Batalha
– Apostila Processos de Fabricação, Conformação Mecânica II – Extrusão, Trefilação e 
Conformação de Chapas, Norberto Moro e André Paegle Auras, Florianópolis – SC, 
Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina.
– Metalurgia Mecânica, George E. Dieter, Editora Guanabara Dois, Rio de Janeiro - RJ, 2ª 
edição, 1976;
– Estampagem dos aços inoxidáveis, Eduardo Luiz Alvares Mesquita e Léo Lucas Rugani –
ACESITA
– Conformação de Chapas; material didático disponível no site CIMM - Centro de 
Informação Metal Mecânica em http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico , 
acesso em 03/06/12.