Relatório 4 - Ensaio de Estampabilidade

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ENSAIO DE EMBUTIMENTO (ESTAMPABILIDADE)
Victor de Oliveira Lopes – 31703747
Yasmin Vitorino Freitas – 31764411
Carlos Alberto Monezi de Oliveira
1 OBJETIVOS
	
Verificar o comportamento das chapas de aço inox, alumínio, cobre e aço 1020, relacionando características mecânicas e estruturais com as máximas deformações possíveis antes que ocorra sua ruptura. 
2 INTRODUÇÃO 
A estampagem é o processo de converter finas chapas metálicas em peças ou produtos, sem fratura ou concentração de microtrincas. As chapas utilizadas neste processo devem ser bastante dúcteis. 
A operação de estampagem envolve dois tipos de deformações: o estiramento, que é o afinamento da chapa, e a estampagem propriamente dita, que consiste no arrastamento da chapa para dentro da cavidade da matriz por meio de uma punção. Nessa operação, a chapa fica presa por um sujeitado que serve como guia para o arrastamento.
Figura 1 – Montagem do ensaio de embutimento 
Uma chapa pode apresentar diversas pequenas heterogeneidades, que não afetariam o resultado de ductilidade obtido no ensaio de tração. Mas, ao ser deformada a frio, a chapa pode apresentar pequenas trincas por conta dessas heterogeneidades. Além de trincas, uma peça estampada pode apresentar diversos outros problemas, como enrugamento, distorção, textura superficial rugosa, fazendo lembrar uma casca de laranja etc. A ocorrência destes problemas está relacionada com a matéria-prima utilizada. 
Este ensaio reproduz, em condições controladas, a estampagem de uma cavidade previamente estabelecida. Os ensaios de embutimento permitem deformar o material quase nas mesmas condições obtidas na operação de produção propriamente dita, só que de maneira controlada, para minimizar a variação nos resultados. Existem ensaios padronizados para avaliar a capacidade de estampagem de chapas. Os mais usados são os ensaios de embutimento Erichsen e Olsen. Esses ensaios são qualitativos e, por essa razão, os resultados obtidos constituem apenas uma indicação do comportamento que o material apresentará durante o processo de fabricação. 
Na maioria das vezes, o ensaio mais utilizado na Europa e Japão é o ensaio Erichsen, que basicamente consiste em estirar um corpo de prova em forma de disco até o surgimento de uma ruptura incipiente, onde se mede então a profundidade do copo assim formado. Esta profundidade medida representa o índice de ductilidade Erichsen (IE), medida encontrada em milímetros.
Os componentes padrões dos testes são um disco de chapa que deve ser inicialmente fixado entre a matriz e o anel de sujeição com carga de 1000 kgf. e temos um estampo possuindo um formato esférico com diâmetro de 20mm. A cabeça do estampo é lubrificada (normalmente com uma graxa grafitada termo-resistente). O ensaio submete a peça primeiramente a um estiramento biaxial, e o resultado obtido é influenciado pela espessura da chapa.
O corpo de prova, como já mencionado tem formato de um disco, com diâmetro de 90mm. A espessura nominal da chapa para o teste pode variar entre 0,2mm e 2mm. Existem também dispositivos capazes de ensaiar chapas com espessura nominal de até 5mm.
Figura 2 – Ensaio Erichsen Figura 3 – Índice Erichsen
A norma para esse ensaio é a ABNT NBR 16281
Apesar de destacarmos o ensaio de Olsen, devemos enfatizar que existem inúmeros ensaios para a avaliação da estampabilidade, a maioria deles não padronizada. Onde se encontram variações entre os diversos métodos nas diferenças entre formas de punções e corpos de prova.
Na maioria das vezes, aplicado e utilizado nos Estados Unidos, o ensaio de Olsen, difere do de Erichsen apenas quanto às dimensões do estampo que tem cabeça esférica com 22mm (7/8 pol) de diâmetro. O corpo de prova possui forma de disco e é fixado entre matrizes em forma de anel com 25mm (1 pol) de diâmetro interno. Durante o teste são medidas continuamente a carga e a altura do copo. O índice de ductilidade Olsen é dado pela altura do copo feito no corpo de prova, em milésimos de polegada, no momento em que a carga começa a cair. Referente ao corpo de prova no teste de Olsen, temos um formato de disco com diâmetro de 95mm, com uma espessura nominal da chapa para o ensaio limitado em 1,57mm (0,062 pol) devido à folga entre o estampo e as matrizes.
Figura 4 – Ensaio Olsen 
O ensaio de estampabilidade possui algumas características de aplicação tanto para o ensaio de Olsen quanto para o enaio de Erichsen.
A velocidade do estampo deve permanecer entre 0,08 e 0,4mm/s.
O fim do teste corresponde ao ponto de queda da carga, causado pela estricção da chapa. Se a máquina de teste não for equipada com um indicador de carga, o ponto final do teste é definido pelo aparecimento da estricção ou pela fratura do corpo de prova.
Sob as mesmas condições o ensaio de Erichsen fornece maior ductilidade que o de Olsen, devido à diferente dimensão do estampo.
Aplicado em materiais idênticos, em cada ensaio a medida da ductilidade aumenta de modo aproximadamente linear com a espessura.
Além do índice de ductilidade, esses ensaios mostram indicações qualitativas sobre a granulação do material. E ainda como referência a trinca feita no corpo de prova podem-se obter informações sobre a homogeneidade, o fibramento mecânico, defeitos locais.
A escolha do tipo de ensaio de estampabilidade dependerá da aplicação e da disposição dos elementos utilizados nos testes. E ainda podemos perceber que em diferentes regiões do mundo, os testes sofrem pequenas variações podendo chegar a resultados semelhantes.
3 METODOLOGIA
MATERIAL UTILIZADO
Máquina de estampabilidade 
Corpo de prova em Aço 1020
Aço Inox
Alumínio 
Cobre 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
	Material
	Índice de estampabilidade (mm)
	Pressão (kgf/cm2)
	Aço 1020
	11.6
	14
	Aço Inox
	13.8
	31
	Alumínio 
	11
	2
	Cobre
	8.5
	7.5
5 CONCLUSÃO
6 REFERÊNCIAS
SCOPEL, Tiago – REPOSITÓRIO – Avaliação de estampabilidade do alumínio (110) no processo de estampagem profunda, 2014 [revista eletrônica]. Disponível em: <https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/handle/11338/2003/TCC%20Tiago%20Scopel.pdf?sequence=1&isAllowed=y> Acessado em 30 de abr. de 2019 
GURU – Conheça o ensaio de estampabilidade Erichsen e como ele é feito, [revista eletrônica]. Disponível em <https://www.cursosguru.com.br/conheca-o-ensaio-de-estampabilidade-de-erichsen-e-como-ele-e-feito/> Acessado em 30 de abr. de 2019
BOCK, Eduardo – EBAH – Ensaio de embutimento, 2010 [revista eletrônica]. Disponível em: <https://www.ebah.com.br/content/ABAAAA3RoAC/relatorio-embutimento> Acessado em 30 de abr. de 2019
ESSEL – Ensaio de embutimento, [revista eletrônica]. Disponível em <https://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa09.pdf> Acessado em 30 de abr. de 2019
TARGET – Normas técnicas, 2014 [revista eletrônica]. Disponível em <https://www.target.com.br/produtos/normas-tecnicas/43379/nbr16281-determinacao-do-indice-de-embutimento-em-chapas-de-aco-pelo-metodo-erichsen-modificado> Acessado em 30 de abr. de 2019