[Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos] Aula 08 - Ensaio de Embutimento

[Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos] Aula 08 - Ensaio de Embutimento

Introdução
 É na estamparia que o ensaio de embutimento encontra sua principal aplicação. E você sabe por quê?  É fácil encontrar resposta a esta pergunta: basta observar alguns objetos de uso diário, como uma panela, a lataria dos automóveis e outras tantas peças produzidas a partir de chapas metálicas, por processos de estampagem.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
2

Introdução
 A estampagem é o processo de converter finas chapas metálicas em peças ou produtos, sem fratura ou concentração de microtrincas.  As chapas utilizadas neste processo devem ser bastante dúcteis.  Nesta aula, você ficará sabendo como é feito o ensaio de embutimento em chapas, para avaliar sua adequação à operação de estampagem.  E conhecerá os dois principais métodos de ensaio de embutimento.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
3

Ductilidade de Chapas
 A operação de estampagem envolve dois tipos de deformações:
• o estiramento, que é o afinamento da chapa, • e a estampagem propriamente dita, que consiste no arrastamento da chapa para dentro da cavidade da matriz por meio de um punção.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
4

Ductilidade de Chapas
 Na operação de estampagem, a chapa fica presa por um sujeitador que serve como guia para o arrastamento.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

5

Ductilidade de Chapas
 A ductilidade é a característica básica para que o produto possa ser estampado.  E já estudamos diversos ensaios que podem avaliar esta característica - tração, compressão, dobramento, etc.  Então, por que fazer um ensaio específico para avaliar a ductilidade?  Existe uma razão para isso: uma chapa pode apresentar diversas pequenas heterogeneidades, que não afetariam o resultado de ductilidade obtido no ensaio de tração.  Mas, ao ser deformada a frio, a chapa pode apresentar pequenas trincas em conseqüência dessas heterogeneidades.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
6

Ductilidade de Chapas
 Além de trincas, uma peça estampada pode apresentar diversos outros problemas, como enrugamento, distorção, textura superficial rugosa, fazendo lembrar uma casca de laranja etc.  A ocorrência destes problemas está relacionada com a matéria - prima utilizada.  Nenhum dos ensaios que estudamos anteriormente fornece todas as informações sobre a chapa, necessárias para que se possa prever estes problemas.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
7

O Ensaio de Embutimento
 Para evitar surpresas indesejáveis, como só descobrir que a chapa é inadequada ao processo de estampagem após a produção da peça, foi desenvolvido o ensaio de embutimento.  Este ensaio reproduz, em condições controladas, a estampagem de uma cavidade previamente estabelecida.  Os ensaios de embutimento permitem deformar o material quase nas mesmas condições obtidas na operação de produção propriamente dita, só que de maneira controlada, para minimizar a variação nos resultados.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
8

O Ensaio de Embutimento
 Existem ensaios padronizados para avaliar a capacidade de estampagem de chapas.  Os mais usados são os ensaios de embutimento Erichsen e Olsen, que você vai estudar detalhadamente depois de adquirir uma visão geral sobre a realização dos ensaios de embutimento.  Esses ensaios são qualitativos e, por essa razão, os resultados obtidos constituem apenas uma indicação do comportamento que o material apresentará durante o processo de fabricação.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
9

O Equipamento
 Os ensaios de embutimento são realizados por meio de dispositivos acoplados a um equipamento que transmite força.  Podem ser feitos na já conhecida máquina universal de ensaios, adaptada com os dispositivos próprios, ou numa máquina específica para este ensaio, como a mostrada ao lado:
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
10

O Ensaio de Embutimento
 A chapa a ser ensaiada é presa entre uma matriz e um anel de fixação, que tem por finalidade impedir que o material deslize para dentro da matriz.  Depois que a chapa é fixada, um punção aplica uma carga que força a chapa a se abaular até que a ruptura aconteça.  Um relógio medidor de curso, graduado em décimos de milímetro, fornece a medida da penetração do punção na chapa.  O resultado do ensaio é a medida da profundidade do copo formado pelo punção no momento da ruptura.  Além disso, o exame da superfície externa da chapa permite verificar se ela é perfeita ou se ficou rugosa devido à granulação, por ter sido usado um material inadequado.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
11

O Ensaio Erichsen
 No caso do ensaio de embutimento Erichsen o punção tem cabeça esférica de 20mm de diâmetro e a carga aplicada no anel de fixação que prende a chapa é de cerca de 1.000 kgf.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

12

O Ensaio Erichsen

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

13

O Ensaio Erichsen
 O atrito entre o punção e a chapa poderia afetar o resultado do ensaio.  Por isso, o punção deve ser lubrificado com graxa grafitada, de composição determinada em norma técnica, para que o nível de lubrificação seja sempre o mesmo.  O momento em que ocorre a ruptura pode ser acompanhado a olho nu ou pelo estalo característico de ruptura.  Se a máquina for dotada de um dinamômetro que meça a força aplicada, pode-se determinar o final do ensaio pela queda brusca da carga que ocorre no momento da ruptura.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
14

O Ensaio Erichsen
 A altura h do copo é o índice Erichsen de embutimento.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

15

O Ensaio Erichsen
 Existem diversas especificações de chapas para conformação a frio, que estabelecem um valor mínimo para o índice Erichsen, de acordo com a espessura da chapa ou de acordo com o tipo de estampagem para o qual a chapa foi produzida (média, profunda ou extraprofunda).  A NBR 5915: Chapas finas a frio de aço-carbono para estampagem, utiliza o índice de embutimento Erichsen com uma das propriedades para especificar o grau de estampagem das chapas:
• • • • • EM, para estampagem moderada; EP, para estampagem profunda; EEP, para estampagem extraprofunda; EEP-PC, para estampagem extraprofunda em peças críticas; EEP-IF, para estampagem extraprofunda com aço IF (Interstital Free).
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
16

O Ensaio Erichsen
Tabela 3 - Embutimento Erichsen modificado - Valores mínimos de altura do embutimento (mm) conforme o grau de estampagem (NBR 5915)

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

17

O Ensaio Erichsen
 ABNT NBR 5902:1980  Determinação do índice de embutimento em chapas de aço pelo método Erichsen modificado  Objetivo : Esta Norma prescreve o modo pelo qual deve ser realizado o ensaio de embutimento pelo método de Erichsen modificado, em chapas de aço com espessura nominal de 0,3 mm a 5,0 mm, com a finalidade de avaliar a deformabilidade de materiais destinados a operações de conformação.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
18

O Ensaio Olsen
 Outro ensaio de embutimento bastante utilizado é o ensaio Olsen.  Ele se diferencia do ensaio Erichsen pelo fato de utilizar um punção esférico de 22,2mm de diâmetro e pelos corpos de prova, que são discos de 76mm de diâmetro.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

19

O Ensaio Olsen

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

20

O Ensaio Olsen
 Olsen verificou que duas chapas supostamente semelhantes, pois deram a mesma medida de copo quando ensaiadas, precisavam de cargas diferentes para serem deformadas:  Uma delas necessitava do dobro de carga aplicado à outra, para fornecer o mesmo resultado de deformação.  Por isso, Olsen determinou a necessidade de medir o valor da carga no instante da trinca.  Isso é importante porque numa operação de estampagem deve-se dar preferência à chapa que se deforma sob a ação de menor carga, de modo a não sobrecarregar e danificar o equipamento de prensagem.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
21

Exercícios
1. O ensaio de embutimento serve para avaliar: a) ( ) a ductilidade de uma barra; b) ( ) a ductilidade de uma chapa; c) ( ) a dureza de uma chapa; d) ( ) a resistência de uma chapa. 2. O ensaio de embutimento é aplicado no processo de: a) ( ) fundição; b) ( ) forjaria; c) ( ) estamparia; d) ( ) usinagem.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
22

Exercícios
3. No ensaio Erichsen, o único resultado numérico obtido é: a) ( ) a profundidade do copo; b) ( ) o limite de escoamento; c) ( ) a carga de ruptura; d) ( ) diâmetro do copo.
4. De acordo com o ensaio Olsen, entre duas chapas que dêem a mesma medida de copo, será melhor para estampar aquela que apresentar: a) ( ) mais alta carga de ruptura; b) ( ) menor ductilidade; c) ( ) maior ductilidade; d) ( ) menor carga de ruptura.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
23

Exercícios
5. A principal diferença entre os ensaios Erichsen e Olsen é que: a) ( ) O Erichsen leva em conta a carga de ruptura e o Olsen, não; b) ( ) O Erichsen não leva em conta a carga de ruptura e o Olsen, sim; c) ( ) O Erichsen usa um punção esférico e o Olsen, não; d) ( ) O Erichsen usa um anel de fixação e o Olsen, não.
6. A norma brasileira que padroniza o ensaio de embutimento Erichsen é ........................ 7. A norma brasileira que utiliza o índice de embutimento Erichsen como propriedade para a especificação de aço para estampagem é ..........................
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

24

OBRIGADO!
Niquelândia, 2011 brenno.senai@sistemafieg.org.br
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
25

Comentários