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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.

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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 No processo de estampagem ocorre simultaneamente o estiramento e a estampagem profunda Punção Pr. Chapa Chapa Matriz Problemas: RupturasRugas OndulaçõesRetorno elástico

5 Tensões e Deformações r t f s max s min 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=> A P > A B –Baixa Razão de Estampagem:Estampagem profunda Espessura Aumenta=> A P < A B Peças rotação-simétricas: –D Blank = Raiz (4/ * Superfície da Peça)

10 Peças retangulares (Calculo após AWF 5791): –Dado: A, B, H, R E, R F Procurado: R 1, H A, H B –R = Raiz (R E 2 + 2R E (H + R B /2)) –X = 0,074 * (R/2R E ) 2 + 0,982 –R 1 = X * R –H A = 0,57R B + H + R E - 0,785(X 2 - 1) R 2 /A –H B = 0,57R B + H + R E - 0,785(X 2 - 1) R 2 /B Calculo do Tamanho do Blank

11 Cálculo da Força de Conformação: F Ges = F Con + F AtrMR + F AtrPC + F Dob (normalmente tão detalhado não é necessário) Força de Conformação após Siebel: F id = * D S * s * k fm * ln ß {ß = D 0 /D S } F p = 1,3... 1,5 * F id (+ Atrito e Dobra) Exemplo da Pia: F id = 359 kN =>F p ~ 540 kN

12 Cálculo da Força do Prensa Chapa Força do Prensa Chapa após Siebel: p N = R m /400 * [(ß-1)² + d/200s] Valores comuns de Pressão: Aço EEP: MPaAlumínio:0,5 - 1 Mpa Aço 304: MpaCobre:0,5 - 1 MPa Exemplo da Pia: p N = 5,9 N/mm² => F N = 1080 kN

13 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

14 Prensa Chapas para uma Pia Diâmetro: D = 400 mm Espessura: s = 0,6 mm Razão de Estampagem ß = 1,55 Aço Inox: R m = 650 Mpa => Resultados: p N = 800 N/cm² => F N = 1400 kN 650

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 45 o 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 = 1,2... 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: R M = * 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:R P = * R M –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: p N = R P *s/r ou: p N = R m *s/r FPFP FMFM FCFC FAFA FPFP pNpN

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 => 0 / 1 –Matriz µ => 0 / 1 –Fundo µ => 1 / 0

35 Influência do Atrito e Desgaste

36 Influência da Lubrificação


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