Processos de Fabrico de Peças Metálicas Processos de Deformação Plástica de Metais 1 Processos de Deformação Plástica de Metais 2 Processos de Deformação Plástica de Metais Processos de Deformação/ Enformação/ Conformação Plástica de Metais (“Metal Forming Processes”) Processos de deformação plástica na massa. 3 Forjamento 3 Extrusão 3 Laminagem Processos de deformação plástica de chapa. 3 Quinagem 3 Estampagem 3 Calandragem 3 Fluo-torneamento 3 Corte por arrombamento 3 Corte por Arrombamento 4 O que é? 5 Corte por arrombamento Importância e combinações do processo. Corte por arrombamento convencional, aparamento ou “shaving” e corte fino ou de precisão. Corte por arrombamento (peça final ou estampa), puncionamento (desperdício ou rombo), estampagem e embutissagem/embutidura. “Blanking (blank), punching (scrap), stamping, and drawing/(deep drawing)”. Aplicações: Carcaças de computadores e electrodomésticos; Carroçarias e componentes de automóveis; Fuselagens de aviões; Utensílios de cozinha. 6 Corte por arrombamento Aplicações: 7 Corte por arrombamento Características do processo: Corte de chapa, barra, tubo ou perfis. Geralmente, a espessura máxima de corte para chapa de aço é: 6-8 mm. Corte a frio (a morno para espessuras elevadas ou materiais frágeis). Taxas de produção elevadas (com alimentador). Resistência mecânica do material das peças “inalterada”. Precisão dimensional e acabamento bons. Custo baixo (função da série de fabrico). 8 Corte por arrombamento convencional 9 Mecanismo de corte 10 Mecanismo de corte Modelo: Ferramentas com arestas afiadas. Folga pequena entre punção e matriz: 5-10% da espessura da chapa. Momento flector, empeno e concentração das forças de corte. Corte produzido por tensões de corte que se distribuem pela espessura ao longo do perímetro de corte. 11 Mecanismo de corte 12 Mecanismo de corte Máximo de τCD e σCD = 0 para α = 0º - secção AB (corte puro). Quando F for tal que τAB = τcrit inicia-se a deformação plástica. τcrit = τmax = k – tensão limite de elasticidade em corte puro (critério de Tresca). 13 Mecanismo de corte Distorção, γ =AA’/AC, aumenta quando a folga diminui, para a mesma penetração do punção. Penetração do punção tensões de corte distorção progressiva do material deformação plástica até um valor limite Início da fissuração até à separação da peça/rombo da banda. (depende das propriedades mecânicas do material – limite dado por γmax) 14 Mecanismo de corte Início da fissuração junto às arestas do punção e da matriz (direcções favoráveis - 45º com a vertical). Penetração do punção Rotação progressiva da direcção de propagação das fendas para a vertical até se encontrarem 15 Mecanismo de corte Morfologia da superfície e fases/zonas do corte. Repuchamento 3 Fase inicial – repuchamento das superfícies livres adjacentes ao punção e à matriz (para folgas pequenas pode surgir identação) - deformação permanente. 16 Mecanismo de corte Morfologia da superfície e fases/zonas do corte. Penetração 3 Superfícies verticais definidas pelas paredes laterais do punção e da matriz com dimensões regulares e precisas e de aspecto polido e brilhante. 3 Distorção imposta, γ < distorção máxima suportada pelo material, γmax 17 Mecanismo de corte Morfologia da superfície e fases/zonas do corte. Cone de rotura 3 Quando γ = γmax, dá-se o início da fissuração junto das arestas do punção e da matriz em direcções a 45º com a vertical. 3 Com a penetração do punção dá-se a rotação progressiva da direcção de propagação das fissuras no sentido de aproximação da direcção da secção resistente instantânea até se encontrarem. 3 Superfície cónica, irregular e baça. 18 Mecanismo de corte Morfologia da superfície e fases/zonas do corte. Rebarba 3 Escoamento do material para o espaço aberto junto às arestas do punção e da matriz pela propagação das fendas. 3 A dimensão da rebarba depende do desgaste das arestas de corte, da ductilidade do material, da folga e da força de corte “local”. 19 Mecanismo de corte Cota nominal da peça/ferramenta. No corte por arrombamento, a cota nominal da peça é definida pela matriz. No puncionamento, a cota nominal da peça é definida pelo punção. 20 Forças e trabalho de corte A Força de corte depende da secção resistente e do encruamento, até à fissuração. 21 Forças e trabalho de corte A Força de corte decresce rapidamente após a fissuração (redução rápida da secção resistente). A estabilização final deve-se ao atrito entre as ferramentas e o material durante a fase de extracção. 22 Forças e trabalho de corte A dimensão conjunta das zonas de repuchamento e penetração depende essencialmente das propriedades mecânicas do material e da folga. Materiais mais dúcteis Maior penetração do punção Aumento e decréscimo mais gradual da força de corte 23 Forças e trabalho de corte Força de corte ou força principal de corte Valor máximo e a variação selecção das máquinas-ferramenta e projecto das ferramentas C varia entre 0,6 e 0,8 em função do material. Em projecto usa-se C=0,8. Trabalho de corte Corresponde à área abaixo da curva força de corte versus deslocamento do punção 24 Força de extracção do punção do arco Forças de atrito e recuperação elástica Força de extracção e encostadores Força de extracção depende de muitos factores (material, folga, lubrificação, rugosidade do punção, etc. Expressão empírica 25 Força de ejecção/expulsão da peça/rombo da matriz Força de expulsão depende de muitos factores (material, folga, lubrificação, rugosidade da matriz, etc. Expressão empírica 26 Redução da força principal de corte Decalagem dos punções Penetração do 1º punção > 1/2h (corresponde ao final da zona de penetração) Inicio do corte com o 2º punção. 27 Redução da força principal de corte Decalagem dos punções Inconvenientes: 3 Aumento do curso da ferramenta; 3 Aumento da penetração dos punções nas matrizes; 3 Aumenta a tendência para o empenamento do sistema de guiamento. Os punções de grande secção devem actuar antes dos punções com pequena secção. 28 Redução da força principal de corte Inclinação da aresta de corte da matriz ou do punção Produz um corte progressivo A ferramenta deve ser simétrica Inclinação máxima < 4º 29 Redução da força principal de corte Inclinação da aresta de corte da matriz ou do punção Análise do corte na guilhotina 30 Redução da força principal de corte Inclinação da aresta de corte da matriz ou do punção Análise do corte na guilhotina 31 Redução da força principal de corte Inclinação da aresta de corte da matriz ou do punção Análise do corte na guilhotina 32 Redução da força principal de corte Inclinação da aresta de corte da matriz ou do punção 33 Resultante das forças de corte 34 Dimensão mínima de corte. Encurvatura dos punções Dimensionamento do punção à compressão 35 Dimensão mínima de corte. Encurvatura dos punções Dimensionamento do punção à encurvatura/instabilidade 36 Qualidade das superfícies obtidas. Folgas Folga inferior à ideal, jr 37 Qualidade das superfícies obtidas. Folgas Força de corte em função do deslocamento e da folga Trabalho de corte 38 Qualidade das superfícies obtidas. Folgas 39 Qualidade das superfícies obtidas. Folgas 40 Qualidade das superfícies obtidas. Folgas 41 Aproveitamento do arco/banda metálica 42 Aproveitamento do arco/banda metálica 43 Aproveitamento do arco/banda metálica 44 Aproveitamento do arco/banda metálica 45 Temperatura e desgaste de punções e matrizes 46 Temperatura e desgaste de punções e matrizes 47 Ferramentas para corte por arrombamento 48 Ferramentas para corte por arrombamento Classificação quanto ao modo de funcionamento Ferramentas simples Ferramentas progressivas Ferramentas compostas 49 Ferramentas para corte por arrombamento Ferramentas simples 50 Ferramentas para corte por arrombamento 51 Ferramentas para corte por arrombamento 52 Aparamento ou "Shaving" 53 Corte fino ou de precisão 54 Corte fino ou de precisão 55 Corte fino ou de precisão 56