Tecnologia de Conformação de Chapas

Apresentação em tema: "Tecnologia de Conformação de Chapas"— Transcrição da apresentação:

1 Tecnologia de Conformação de Chapas
Processos de Estampagem Forças, Tensões e Deformações, Planejamento e Cálculo do Processo, Ferramentas e Máquinas Problemas e Soluções

2 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

3 Processos de Estampagem
Estampagem profunda em um Passo Estampagem em dois ou mais Passos Repuxo

4 Processo de Estampagem
Estampagem = Estiramento Estampagem Profunda Punção Pr. Chapa Chapa Matriz No processo de estampagem ocorre simultaneamente o estiramento e a estampagem profunda Problemas: Rupturas Rugas Ondulações Retorno elástico

5 Tensões e Deformações s sr st sf smax smin Rupturas Rugas

6 Tensões e Deformações Estiramento no Fundo
Alta Pressão no Raio da Matriz Rupturas no Lado Encruamento e Rugas na Flange

7 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.

8 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

9 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)

10 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

11 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, ,5 * Fid (+ Atrito e Dobra) Exemplo da Pia: Fid = 359 kN => Fp ~ 540 kN

12 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: MPa Alumínio: 0,5 - 1 Mpa Aço 304: Mpa Cobre: 0,5 - 1 MPa Exemplo da Pia: pN = 5,9 N/mm² => FN= 1080 kN

13 VDI-Diagrama para Prensa Chapas
Pressão na Chapa após Regras de VDI 3375 : s = 1,2 mm: ,85 N/mm² s = 0,95 mm: ,70 N/mm² s = 0,8 mm: ,54 N/mm²

14 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 650 => Resultados: pN = 800 N/cm² => FN = 1400 kN

15 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

16 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

17 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

18 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)

19 Exemplos de Erros: Rupturas e Rugas
Rupturas pela alta Tensão e Rugas pela baixa Tensão

20 Rupturas pelo Processo ou Material
Rupturas pelo baixo Prendedor de Chapas (esq.: Rugas) e Envelhecimento do Material (dir.)

21 Erros nas Chapas Grossas
Ruptura pela alta Razão da Estampagem Rugas na Flange

22 Figuras na Superfície das Peças
Linhas de Lueders 45o Figuras no Fundo

23 Diferentes Tipos de Ferramentas

24 Planejamento das Ferramentas
Folga entre Punção e Matriz: 1. U = E % : 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, ,3 * E : Folga 20 á 30 % da Espessura (Normalmente para considerar a Espessura aumentada) 4. U = * E : Cônico para tirar a Peça (Melhora o Transporte: Diminui o Volume, mas aumenta o Perigo de Rugas Tipo 2!)

25 Exemplos de Ferramentas para Repuxo

26 Efeitos de Folga entre Matriz e Punção

27 Raios de Punção e Matriz
Raio de Matriz: RM = * 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 = * 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!

28 Raio de Matriz para Hemisfera
Aumento das Tensões radiais para tirar Rugas

29 Formas de Quebra-Rugas para o Controle de Fluxo de Material

30 Controle de Fluxo de Material
Quebra-Rugas para Homogenizar ou Igualizar os Tensões no Contorno da Peça

31 Matrizes para Chapas Grossas sem PC

32 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 FA pN FC FP FM

33 Princípio e Tipos de Atrito
Diagrama de Stribeck e Condições de Atrito

34 Diferentes Áreas de Atrito
Diferentes Demandas do Atrito na Estampagem profunda ou Estiramento Flange µ => / 1 Matriz µ => / 1 Fundo µ => / 0

35 Influência do Atrito e Desgaste

36 Influência da Lubrificação