Baixe Conformação dos Metais e outras Exercícios em PDF para Cultura, somente na Docsity! Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP) Faculdade de Engenharia Arquitetura e Urbanismo (FEAU) Curso de Engenharia de Controle e Automação Grupo 2 PROCESSO DE FABRICAÇÃO E METROLOGIA: Conformação dos Metais Santa Bárbara D' Oeste — SP Maio / 2009 Conformação dos Metais Ivan De Latorre Monfrinato RA: 0609248 Lucas Jacette RA: 0605667 Rubens da Silveira Lara Jr. RA: 0605667 PROFESSOR: Antonio Fernando Godoy Relatório de Experimento apresentado para avaliação da Disciplina de Processos de Fabricação e Metrologia do 7º semestre, do Curso de Engenharia de Controle e Automação, da Universidade Metodista de Piracicaba sob orientação do Prof. Antônio Fernando Godoy. Data da realização: 29/04/2009 Data da entrega: 13/05/2009 Santa Bárbara D' Oeste — SP Maio / 2009 1 OBJETIVO Essa prática foi realizada com o objetivo de adquirir conhecimento sobre o funcionamento de equipamentos voltados a conformação mecânica, bem como o processo de preparação dos mesmos. Além disso, essa prática tem o intuito de apresentar as ferramentas utilizadas nestes equipamentos (matrizes), assim como a sequência de fabricação de peças conformadas. Sem esquecer os cuidados a serem observados na operação destes equipamentos, principalmente com relação à segurança do operador. 2 INTRODUÇÃO A conformação de chapas é uma operação que consiste em transformar uma chapa plana em um copo de forma côncava sem mudar a espessura da chapa. Constitui um trabalho de deformação plástica. O estampo é a ferramenta usada nos processos de corte, de dobra e de repuxo. Compõe-se de um conjunto de peças ou placas que, associado a prensas ou executa operações de corte e de dobra para produção de peças em série. 2.1 Estampos de Corte De modo geral, os estampos de corte são formados por dois conjuntos de peças: o superior e o inferior. O conjunto superior é a parte móvel do estampo. É fixada à máquina, realiza movimentos de “sobe-desce” e apresenta os seguintes componentes: espiga, placa superior, placa de choque, placa porta-punções, punções e faca de avanço. O conjunto inferior é a parte imóvel do estampo. É fixada à máquina e apresenta os seguintes componentes: placa-guia, guias laterais, placa-matriz e placa-base. Em relação ao conjunto superior, pode-se dizer que a Espiga é uma peça geralmente cilíndrica de aço com médio teor de carbono (1020 a 1030) que, introduzida e presa no alojamento do cabeçote da prensa, sustenta o conjunto superior; a Placa Superior é uma placa, também de aço médio carbono que tem por finalidade fixar a espiga e unir a placa de choque e a placa porta-punção; a Placa de Choque é uma placa de aço com alto teor de carbono, temperada e retificada, que tem a função de receber choques produzidos pelas cabeças dos punções no momento em que eles furam ou cortam a chapa, evitando sua penetração na placa superior; a Placa Porta-Punções é uma placa de aço situada abaixo da placa de choque, e tem a função de sustentar punções e cunhas; o Punção é uma peça de aço com alto teor de carbono que faz o corte, dando forma ao produto; a Faca de Avanço é um punção cuja largura equivale ao passo da matriz. É usada em estampos progressivos para obter uma rapidez no trabalho. A faca de avanço faz corte lateral na tira com a mesma medida do passo, o que possibilita um corte padronizado. Em relação ao conjunto inferior, pode-se dizer que a Placa Guia é uma placa de aço médio carbono que tem por finalidade guiar os punções e pilotos centradores; as Guias Laterais são placas de aço localizadas na lateral da placa- matriz, que tem como função guiar a chapa de metal a ser cortada; a Placa- matriz é uma placa de aço com cavidades que têm a mesma seção dos punções, e tem como função reproduzir peças pela ação dos punções; a Placa-Base é uma placa que serve de apoio à placa-matriz. A placa-base tem sempre uma cavidade maior, para facilitar a saída das peças cortadas. Figura 2.1 Esquema de Matriz e Estampos de corte progressivo. (Fonte: http://www. cenusfer.com.br/GaleriaFotos.aspx?categoriaid=&galeriaid=3, acessado em 12 de Maio de 2009) 2.2Estampos de Dobra O estampo de dobra, conhecido como dobrador é formado por apenas punção e matriz e, geralmente, guiado pelo cabeçote da prensa. O punção é uma peça de aço cuja parte interior tem um perfil correspondente à superfície interna da peça. A matriz é uma peça de aço e sua parte superior tem a forma da parte exterior da peça. 3 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA 3.1 Materiais Utilizados - Prensa Excêntrica; - Guilhotina; - Calandra; - Viradeira; - Chapas de aço 1020 de 2 mm. 3.2Método Primeiramente nos foi apresentado os equipamentos básicos de conformação (prensa, guilhotina, calandra e dobradeira), ressaltando os movimentos fundamentais, fixação da peça e ferramenta e função de alguns elementos adicionais. Além disso, foram abordados os cuidados que se devem ter ao operar esses equipamentos, bem como os procedimentos de segurança do operador. Também foi feito um breve comentário sobre outros métodos, como a Laminação, Extrusão, Trefilação, Forjamento e Estampagem Rasa e Profunda. Primeiramente explicou-se sobre as características gerais de um equipamento de conformação, onde os mesmos podem trabalhar a partir de chapas ou blocos, dependendo de sua capacidade e tamanho, sendo esses dados fornecidos pelo fabricante. O primeiro equipamento mostrado durante a prática foi a Prensa, a qual é composta de matriz, base superior fixada no martelo, martelo, estampo e base inferior. Nesse processo foi visto um corte e estampagem de uma chapa, verificando que com a mesma ferramenta e dependendo apenas da profundidade, pode-se cortar ou amassar (estampar) um material. Ainda dentro da estampagem, foi comentado alguns tipos de erros que são ocasionados durante esse processo, que são basicamente furos alongados, diferenças de espessuras na chapa, 10 desprendimento do fundo, ruptura do fundo, forma abaulada, formação de pregas e trincas na aba, entre outros. Após toda a explicação do equipamento, foi realizada a estampagem de forma circular em uma chapa. Figura 3.1 Prensa excêntrica. Figura 3.2 Processo de estampagem. Em seguida foi apresentado a Guilhotina. Pode-se observar que a mesma possui uma “faca” trabalhando em ângulo, como um sistema de tesoura, realizando um esforço localizado. Além da “faca”, a guilhotina possui um êmbolo excêntrico, onde se tem uma roda acionada por um motor, a qual serve para vencer a inércia da máquina que é pesada, facilitando o corte. Nela também existe um sistema de embreagem acionado por um pedal, o qual faz com que o mesmo desça a faca efetuando o corte e parando por um sistema de freio através de lona.A Guilhotina tem como auxiliar uma régua a qual serve para que cortes de mesmo tamanho sejam efetuados várias vezes. Após explicações do equipamento, foi realizado o corte de uma chapa de aço. 11 Figura 3.3 Guilhotina. Figura 3.4 Processo de corte. Depois da guilhotina, nos foi apresentado uma Calandra, a qual é constituída por três rolos (superior, posterior e inferior). Seu processo dá-se primeiramente pelo posicionamento da chapa, feito isso eleva-se o rolo que dará a curvatura a mesma tomando cuidado para que essa não saia do posicionamento. Faz-se movimentos de ida e volta dos rolos passando a chapa por entre eles. Esses procedimentos são repetidos até que as emendas se juntem. Após explicações do equipamento, foi fabricado um “tubo” com cerca de 110 mm de diâmetro. Para isso foi calculado o perímetro da chapa e, através de instrumentos de medição, foi marcado e riscado em uma chapa de aço. A chapa foi cortada no tamanho ideal, por uma guilhotina, e foi posta na calandra. Realizando os movimentos acima descritos, foi obtido um tubo, porém ainda necessitaria de uma solda na emenda, fechando o tubo. 14 5 ANÁLISE DE RESULTADOS Levando em consideração os Processos de Conformação, verifica-se que a peça ficou dentro do esperado, respeitando as tolerâncias de fabricação. Em relação à calandragem, o resultado não foi tão satisfatório, uma vez que o alinhamento da chapa a ser calandrada não foi feito de forma correta, obtendo uma emenda desalinhada. Pode-se analisar também que esses processos de conformação são os mais simples, visto que existem outros mais complexos como Laminação à Quente, Trefilação, Forjamento, Extrusão, entre outros, os quais são equipamentos de alto custo e geralmente de grande escala. Independentemente da simplicidade dos processos de conformação apresentados, eles ainda são muito utilizados nas indústrias através de equipamentos automatizados, os quais oferecem maiores seguranças ao operador, bem como maior qualidade na fabricação. 15 6 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA 6.1 Explique os processos de estampagem, reestampagem e reestampagem reversa. Estampagem é um processo de conformação a frio, no qual um punção força o metal a escoar entre as superfícies do mesmo e da matriz. A estampagem pode ser classificada em estampagem rasa e estampagem profunda. A diferença entre a estampagem rasa e profunda é que no primeiro caso se refere à conformação de um copo com profundidade menor do que a metade do seu diâmetro com pequena redução de parede, já no segundo caso o copo é mais profundo do que a metade do seu diâmetro. Os processos de reestampagem e reestampagem reversa faz parte do grupo de estampagem profunda. A reestampagem de copos, ou caixas e painéis, são feitas a partir, respectivamente, de copos, caixas ou painéis já estampados. Essas peças têm somente a sua parte central deformada em dimensões menores, causando uma forma geométrica semelhante à parte maior. A reestampagem reversa de copos consiste em formar um copo menor e concêntrico, dentro do copo maior tomando como peça inicial ao processo, realizado a deformação, no entanto, a partir do fundo e para dentro da peça, ao contrário da reestampagem simples, em que a deformação se realiza do fundo e para fora desta. 6.2 Explique o fenômeno de encruamento no processo de Laminação e qual o procedimento para eliminá-lo? Explique detalhadamente. O encruamento é um fenômeno modificativo da estrutura dos metais, onde ocorre um aumento da dureza e resistência mecânica à medida que o mesmo é submetido à deformação plástica abaixo de sua temperatura de recristalização, isto é, trabalho a frio. 16 Para eliminar o encruamento, o tratamento mais aconselhável é o Recozimento de Recristalização. O recozimento de recristalização é um processo no qual a microestrutura deformada mecanicamente é reduzida em altas temperaturas. Esse processo consiste em aquecer a peça, em um forno, a cerca de 600 ºC. Ao atingir essa temperatura, o forno é desligado e deve-se deixar a peça resfriando lentamente, ainda dentro do forno. O resultado é um material com os grãos livres de deformação. Esse tipo de processo, além de restituir ao aço as características que foram alteradas por tratamento mecânico, ele ainda tem a finalidade de diminuir a dureza, melhorar a ductilidade, ajustar o tamanho de grãos, alterar as propriedades mecânicas. Por isso se faz necessário ter um controle do tempo e da temperatura desse processo de acordo com a aplicação desejada. Figura 6.1 A) Microestrutura encruada. B) Microestrutura após Recozimento de Recristalização à 600 C (Fonte: Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns — Hubertus Colpaert.) 6.3 Quais são os tipos de defeitos cristalinos que podem ocorrer num material metálico qualquer? Defeitos cristalinos são imperfeições do reticulado cristalino. Os defeitos cristalinos mais comuns em um material metálico são: Defeitos Puntiformes, Defeitos de Linha, Defeitos Planares e Defeitos Volumétricos. 19 Fratura Irregular com Estrangulamento: causada pelo esforço excessivo devido à lubrificação ineficiente; Fratura com Risco Lateral ao Redor da Marca de Inclusão: causada por partícula dura no interior do fio inicial proveniente da laminação ou extrusão; Fratura com Trinca: causada por trincas de laminação e geralmente aberta em duas partes; Fratura em Ângulo: causadas pela grande redução; ruptura de parte da fieira com inclusão de partículas no contato fio-fieira; inclusão de partículas duras; Ruptura em Forma de Taça-Cone: causada pela redução pequena e ângulo de fieira muito grande, com acentuada deformação da parte central. 20 7 CONCLUSÃO Após estudos sobre conformação de metais, pode-se dizer que existem diversos processos de conformação, tais como Laminação, Extrusão, Forjamento, Estampagem, porém os três primeiros são processos caros e impossível de se ter em baixa escala dentro de um laboratório. Dentre as principais características do processo de conformação, destaca- se a ausência de cavacos, visto que ocorre apenas a deformação física do material, sem a retirada do mesmo pela ferramenta. Apesar dos equipamentos de processo de conformação, utilizados, serem limitados, pôde-se ter uma boa noção do funcionamento e da utilização desses equipamentos. Mesmo sendo um processo simples, não se deve esquecer do uso dos equipamentos de segurança e dos devidos cuidados com as máquinas de conformação dos metais em geral. 21 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Apostila eletrônica Trefilação, elaborada por Vinícius Torres Lima. Disponível em: http://www engmec.fesurv.br/trefilaY%E7%E30.paf, acessado em 05 de Maio de 2009, ás 20h58min. Colpaert, Hubertus. “Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns”. Revisão Técnica de André Luiz V. da Costa Silva, 4º edição. Editora Blucher, São Paulo, 2008. Apostila eletrônica Estampagem dos Aços Inoxidáveis. Elaborada por: Eduardo Luiz Alvares Mesquita e Léo Lucas Rugani. Adquirida em 11 de Maio de 2009, ás 23h47min. Disponível em: http:/br.geocities.com/profesquimica/ung/Materiais 03 defeitos cristalinos.doc, Defeitos Cristalinos, acessado em 11 de Maio de 2009, ás 20h35min. Apostila eletrônica da Escola Politécnica Da Universidade De São Paulo. Disponível em: http://www poli usp.br/d/pmt2100/Aulao3 2005%201p.paf, Defeitos Cristalinos, acessado em 10 de Maio de 2009, ás 15h20min.