Tecnologia de Conforma

1
Tecnologia deConformação 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 Retorn
o elástico
5
Tensões e Deformações
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
• gt Perigo de Rupturas!
• gt 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 gt AP gt AB
• Baixa Razão de Estampagem Estampagem
  profunda Espessura Aumenta gt AP lt 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 1,3 ... 1,5 Fid ( Atrito e
  Dobra)
• Exemplo da Pia Fid 359 kN gt 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 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 gt FN 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 Rm 650 Mpa

650
gt Resultados pN 800 N/cm² gt 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 - 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!)

25
Exemplos de Ferramentas para Repuxo
26
Efeitos de Folga entre Matriz e Punção
27
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!

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 RPs/r ou
• pN Rms/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 gt 0 / 1
• Matriz µ gt 0 / 1
• Fundo µ gt 1 / 0

35
Influência do Atrito e Desgaste
36
Influência da Lubrificação