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“Aços para ferramentas de embutimento profundo”

Gabriel RIBEIRO DE bicca canals

Sumário

1.Objetivo ................................................................................................................................3

2.Introdução ..........................................................................................................................3

3.ESTAMPAGEM – PROFUNDA OU EMBUTIMENTO..................................................3

3.1– EMBUTIMENTO

3.1.1– Tensões................................................................................4

3.1.2– Pressão.................................................................................4

4. MATERIAIS UTILIZADOS NAS CHAPAS METÁLICAS NO PROCESSO DE ESTAMPAGEM

4.1. Aços Ferro-Carbono................................................................................5

4.2. Aços com liga de baixo carbono............................................................6

4.3. Aços Inoxidáveis.....................................................................................6

5. CONCLUSÃO...........................................................................................................................7

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................................8

  1. OBJETIVO

Analisar as propriedades dos aços e descrever seu propósito de utilização nos processos de estampagem, mais especificamente nas ferramentas de embutimento profundo.

  1. INTRODUÇÃO

Muitos materiais, quando em serviço, estão sujeitos a forças ou cargas, como por exemplo a liga de alumínio a partir da qual a asa de um avião é construída ou o aço no eixo de um automóvel. Em tais situações é necessário conhecer as características do material e projetar o elemento feito a partir dele. De tal maneira que qualquer deformação resultante não seja excessiva e não haja fratura.

O comportamento mecânico de um material reflete sua resposta ou deformação com relação à uma carga ou força aplicada. As propriedades-chave mecânicas para projetos são: Rigidez, Resistência, Dureza, Ductilidade e Tenacidade.

As propriedades mecânicas dos materiais são obtidas pela realização de experimentos de laboratório cuidadosamente programados, que reproduzem o mais fielmente possível as condições de serviço. Dentre os fatores que devem ser considerados, incluem-se a natureza da carga aplicada e a duração de sua aplicação, assim como as condições ambientais. A carga pode ser tração, compressão ou cisalhamento, e sua magnitude pode ser constante ao longo do tempo ou variar continuamente. O tempo de aplicação pode ser apenas uma fração de segundo ou pode se estender ao longo de um período de muitos anos. Outro fator importante a se destacar é a temperatura.

  1. ESTAMPAGEM – PROFUNDA OU EMBUTIMENTO

3.1.Embutimento

O “repuxo” ou “embutimento” é uma operação de estampagem onde uma chapa, inicialmente plana, é transformada em um corpo oco sem que haja aparecimento de rugas e trincas. Ela é realizada a frio e, dependendo da característica do produto, em uma ou mais fases de conformação. Por esse processo, produzem-se panelas, partes das latarias de carros como para-lamas, capôs, portas, e peças como cartuchos e refletores parabólicos.

3.1.1.Tensões

As tensões que atuam no processo são diferentes em cada região da peça, gerando variações na sua espessura.Basicamente, existem quatro regiões com deformações distintas:

  • Parte plana do fundo da peça cuja espessura final é praticamente a mesma do blank, quase não apresentando deformação (Às vezes, o diâmetro do "blank" é muito superior ao diâmetro da peça a estampar, sendo que esta deve atingir uma profundidade de copo muito elevada. A fabricação poderá exigir uma sequência de operações de estampagem, utilizando uma série de ferramentas, com diâmetros decrescentes).

O número de operações depende do material da chapa e das relações entre o disco inicial e os diâmetros das peças estampadas.

  • O raio do fundo da peça onde ocorre significativa deformação na espessura;

  • O raio da matriz onde se verifica um aumento de espessura pelas diferenças entre as tensões de tração, compressão e a componente tangencial;

  • As paredes laterais onde ocorre um decréscimo gradual da espessura até o fundo da peça.

3.1.2 Pressão

Deve-se ainda estudar a pressão a ser aplicada no prensa-chapas: se esta for muito pequena, surgem rugas nas laterais da peça; se, por outro lado, for muito elevada, pode ocorrer a ruptura da peça na prensa.

Cuidado deve se ter com o ferramental, para que haja folga suficiente entre a matriz e o punção que permita o escoamento do material para o interior da matriz, sem que surjam tensões cisalhantes ocasionadas pelo atrito e que levem à ruptura do metal em prensa.

  1. Materiais utilizados nas chapas metálicas no processo de Estampagem

As chapas metálicas de uso mais comum na estampagem são:

  • As feitas com as ligas de aço de baixo carbono;

  • Os aços inoxidáveis;

  • As ligas alumínio-manganês;

  • Alumínio-magnésio

  • O latão 70-30, que tem um dos melhores índices de estampabilidade entre os materiais metálicos.

4.1.Aços Ferro-Carbono.

“Aço” é a denominação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produção e podendo conter outros elementos de liga propositalmente adicionados. Se o aço não contém estes últimos, é chamado especificamente de aço-carbono. Do contrário, aço-liga. Ferro fundido é a designação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,11%.

De todos os sistemas de ligas binárias, aquele que é possivelmente o sistema mais importante é o formado pelo ferro e o carbono. Neste sistema, o carbono torna-se uma impureza intersticial no ferro e forma uma solução sólida. Tanto os aços quanto os ferros fundidos, que são os principais materiais estruturais em toda cultura tecnologicamenteavançada, são essencialmente ligas ferro-carbono.

Fig. 1 – Diagrama Fe-C

4.2. Aços com liga de baixo carbono

Possui baixa resistência e dureza e alta tenacidade e ductilidade. É usinável e soldável, além de apresentar baixo custo de produção. Geralmente, este tipo de aço não é tratado termicamente. Aplicações: chapas automobilísticas, perfis estruturais, placas para produção de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas de flandres.

Dois exemplos de aços Ferro-Carbono:

SAE 1020(Baixo teor de carbono)SAE 1045 (Médio teor de carbono)

Aço SAE 1020– O SAE 1020 possui composição química de Carbono 0,18% - 0,23%

Aço SAE 1045 – O SAE 1045 possui composição química de Carbono 0,43% - 0,50%

4.3. Aços Inoxidáveis

Esses aços são caracterizados pela resistência à corrosão atmosférica, pois quando estão ligados com outros metais como o Cromo e o Níquel, ficam menos reativos. São fabricados a partir do ferro-gusa em altos-fornos.

A expressão aço inoxidável nos dá uma ideia de um material que não se destrói mesmo quando submetido aos mais violentos abusos, mas na verdade esse tipo de aço não é eterno, só apresenta uma maior resistência à corrosão quando submetido a um determinado meio ou agente agressivo.

Fig. 2 – Aço Inoxidável ABNT 420

  1. CONCLUSÃO

Sabe-se que a estampagem profunda é um processo utilizado para fazer com que uma chapa plana adquira a forma de uma matriz, o raio dessa matriz é onde se verifica um aumento de espessura pelas diferenças entre as tensões de tração, compressão e a componente tangencial. É importante a escolha correta do aço pois aspossibilidades de embutimento começam no limite elástico e terminam um pouco antes do limite de ruptura, sendo assim, quanto maior for a diferença entre o limite elástico e o de ruptura, maiores serão as possibilidades de se trabalhar um determinado material.

Estudando os processos de estampagem, percebemos que existem dois tipos de estampagem. A distinção entre estampagem rasa – shallow e profunda é arbitrária, pois na estampagem rasa geralmente se refere à conformação de um copo com profundidade menor do que a metade do seu diâmetro com pequena redução de parede. Na estampagem profunda o copo é mais profundo do que a metade do seu diâmetro.

Nestes dois casos, a seletividade quanto ao tipo de aço que se utilizará para o processo é o fator principal para que não haja problemas durante o processo e como consequência, não haja um desperdício de material e de investimento aplicado.

  1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

  • CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS” – JR, William D. Callister

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