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. Forjamento 3 Extrusão 3 3 Laminagem Processos de deformação plástica de chapa. 3 Quinagem 3 Estampagem 3 Calandragem Fluo-torneamento 3 Corte por arrombamento 3
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 τ CD e σCD = 0 para
α
= 0º - secção AB (corte puro).
Quando F for tal que τAB = τcrit inicia-se a deformação plástica. τcrit = τ max = 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
γ γ max)
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 Superfícies verticais definidas pelas paredes laterais do punção e da matriz 3 com dimensões regulares e precisas e de aspecto polido e brilhante. 3 Distorção imposta, γ < distorção máxima suportada pelo material, γ max
17
Mecanismo de corte
Morfologia da superfície e fases/zonas do corte. Cone de rotura Quando γ = γ max, dá-se o início da fissuração junto das arestas do punção e 3 da matriz em direcções a 45º com a vertical. Com a penetração do punção dá-se a rotação progressiva da direcção de 3 propagação das fissuras no sentido de aproximação da direcção da secção resistente instantânea até se encontrarem. Superfície cónica, irregular e baça. 3
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 penetra ção depende essencialmente das propriedades mecânicas do material e da folga. Materiais mais dúcteis Maior penetração do punção Aumento e decréscimo mais gradual da for ça 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
