Post on 17-Apr-2015
Tecnologia deConformação de Chapas
Processos de Estampagem
Forças, Tensões e Deformações,
Planejamento e Cálculo do Processo,
Ferramentas e Máquinas
Problemas e Soluções
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
Processos de Estampagem• Estampagem
profunda em um Passo
• Estampagem em dois ou mais Passos
• Repuxo
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: Rupturas RugasOndulações Retorno elástico
Tensões e Deformações
r
t
f
smaxsmin
Rupturas
Rugas
Tensões e Deformações
• Estiramento no Fundo
• Alta Pressão no Raio da Matriz
• Rupturas no Lado
• Encruamento e Rugas na Flange
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.
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
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 profundaEspessura Aumenta => AP < AB
• Peças rotação-simétricas:– DBlank = Raiz (4/ * Superfície da Peça)
• 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
Calculo do Tamanho do Blank
Cálculo da Força de Conformação:
• FGes = FCon + FAtrMR+ FAtrPC + FDob
(normalmente tão detalhado não é necessário)
• Força de Conformação após Siebel: Fid = * DS * s * kfm * ln ß {ß = D0/DS} Fp = 1,3 ... 1,5 * Fid (+ Atrito e Dobra)
• Exemplo da Pia: Fid = 359 kN => Fp ~ 540 kN
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 MpaCobre: 0,5 - 1 MPa
• Exemplo da Pia: pN = 5,9 N/mm² => FN= 1080 kN
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
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
=> Resultados: pN = 800 N/cm² => FN = 1400 kN
650
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
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
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
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)
Exemplos de Erros: Rupturas e Rugas
• Rupturas pela alta Tensão e Rugas pela baixa Tensão
Rupturas pelo Processo ou Material
• Rupturas pelo baixo Prendedor de Chapas (esq.: Rugas) e Envelhecimento do Material (dir.)
Erros nas Chapas Grossas
• Ruptura pela alta Razão da Estampagem
• Rugas na Flange
Figuras na Superfície das Peças
• Linhas de Lueders 45o • Figuras no Fundo
Diferentes Tipos de Ferramentas
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!)
Exemplos de Ferramentas para Repuxo
Efeitos de Folga entre Matriz e Punção
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!
Raio de Matriz para Hemisfera
• Aumento das Tensões radiais para tirar Rugas
Formas de Quebra-Rugas para o Controle de Fluxo de Material
Controle de Fluxo de Material
• Quebra-Rugas para Homogenizar ou Igualizar os Tensões no Contorno da Peça
Matrizes para Chapas Grossas sem PC
Forças e Tensões nos Copos
• Cálculo rápido da Tensão de Compressão no Raio da Matriz:
• pN = RP*s/r ou:
• pN = Rm*s/r
FPFM
FC
FA
FP
pN
Princípio e Tipos de Atrito
Diagrama de Stribeck e Condições de Atrito
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
Influência do Atrito e Desgaste
Influência da Lubrificação