Estamparia: Etapas do Repuxo

1 - Análise do Produto
2 - Desenvolvimento do Blanque
3 - Número de Estágios Necessários
4 - Força de Repuxo
5 - Sujeitadores
6 - Extratores
7 - Punções e Matrizes/Folga
8 - Componentes do Primeiro Repuxo
9 - Componentes dos Demais Repuxos/Localizadores
10 - Guias Flutuantes

Análise do Produto

Analisar o desenho do Produto com relação à:

- Raios: Dimensões, proporção com a espessura, posição geométrica.
- Tolerâncias: Definem a precisão necessária às ferramentas
- Geometria: Permite uma previsão do processo interno da ferramenta e definição do número de estágios necessários.

Diâmetro do Disco

Uma das maneiras mais preciosas de se calcular o diâmetro do Disto do Blanque, para peças de repuxo cilíndrico, é o método do volume. Temos abaixo algumas formulas mais usuais para o cálculo manual:

Atualmente uma maneira bastante precisa de obter-se o volume é modelarmos a peça em CAD 3D, como Pro-E, SolidWorks, Inventor, etc. Devemos porém tomarmos um cuidado especial com relação aos raios externos da peça, pois sabemos de antemão que existe uma deformação nesta região em função da tração das fibras do material no momento do repuxo. A proporção exata desta deformação só poderá ser obtida através de testes práticos, pois em um mesmo material podem ocorrer diferenças em função de variações do processo de repuxo e de fabricação do material. Um acréscimo de cerca de 20% na medida do raio externo pode ser adotado para minimizar este efeito.

Número de Estágios

dependendo da análise da geometria da peça, ou seja, da proporção entre a altura repuxada e o diâmetro, veremos que não é possível se obter a peça pronta em uma única operação de repuxo, portanto temos que verificar quantos estágios de repuxo será necessário para fabricarmos a peça sem comprometermos as propriedades mecânicas do seu material. A redução de diâmetro com consequente aumento na altura deve seguir o seguinte sistema:

Obs.: A partir do segundo repuxo há necessidade de furos de saída de ar nos punções, para evitar deformações.

Força Necessária para o Repuxo

O repuxo é realizado na região plástica do diagrama Tensão-Deformação do material. Usaremos a seguinte fórmula:

Obs.: Para peças não cilíndricas substituir pelo perímetro da peça.

Sujeitadores

O sujeitador é utilizado principalmente no primeiro estágio do repuxo, para manter uma pressão específica sobre o blanque, evitando assim o enrugamento da chapa do blanque a ser repuxado durante a operação. O enrugamento ocorrerá se a pressão de sujeição não for suficiente para manter a chapa apoiada na matriz. Por outro lado se a pressão for excessiva ocorrerá o estiramento do material, pois a chapa terá dificuldade para "Escorregar" para dentro da matriz. Evidentemente a superfície do sujeitador que entra em contato com a chapa deverá ser devidamente polida e o material tratado termicamente para este fim.

Cálculo de força de sujeição:

Obs.: Para ferramentas de baixa precisão ou aplicação grosseira usa-se de maneira genérica:

Extratores

Os extratores têm a função de retirar o produto de dentro da matrizes e/ou dos punções. Genericamente usa-se:

Componentes do Primeiro Repuxo

Lista de componentes essenciais para o primeiro repuxo. Em ferramentas progressivas podem ser necessários outros componentes adicionais.

- Punção
- Matriz
- Localizador (para o blanque)
- Sujeitador
- Extrator inferior (Matriz)
- Extrator Superior (Punção)
- Porta - Punção
- Porta - Matriz
- Base superior e inferior e colunas, buchas de guia, etc., se ferramenta individual

Componentes dos Demais Estágios de Repuxo

A lista é muito semelhante à anterior, com pequenas diferenças citadas abaixo:

- O localizador para o blanque e o sujeitador serão substituídos por um Posicionador, que terá a função de penetrar na peça já repuxada na operação anterior para posicioná-la com precisão em relação à matriz. Uma deficiência nesta posicionamento pode ocasionar um repuxo descentralizado em relação ao anterior causando imediatamente uma variação na altura e na espessura da peça, devido ao escoamento irregular do material para dentro da matriz.

Guias Flutuantes

As guias flutuantes são um recurso muito usado em ferramentas progressivas que envolvem repuxo, pois se a fita não for elevada após a operação de repuxo, não há como transportá-la para o próximo estágio.

Em todos os itens aqui estudados estamos considerando um sistema convencional de repuxo, em prensas excêntricas. Existem máquinas especiais, do tipo "Transfer", por exemplo, que são desenvolvidas especialmente para repuxar peças e trabalhar em alguns casos com "Repuxo Invertido", ou seja, ao matrivezs estão na parte superior do estampo e os punções na parte inferior. Nestas máquinas o transporte das peças para o próximo estágio são feitos por um sistema de transporte exclusivo; daí o nome "Transfer".

Escolha da Prensa - Força Total

Como fator de segurança recomenda-se acrescentar 20% à Força total da operação, para escolha da máquina necessária, que é dada por:

A força de repuxo pode oscilar devido a variações no sistema de lubrificação das chapas, polimento dos punções e matrizes, variações de dureza e propriedades mecãnicas da chapa ao londo da bobina, Temperatura da máquina, etc.

Os métodos mais comuns de lubrificação de fitas para repuxo são:

- Óleo Minerais ou Vegetais
- Graxas
- Sabão

Também é comum em produções seriadas a aplicação de uma camada de fosfato na face da fita que estrará em contato com a matriz. Esta camada associada à lubrificação reduz bastante o atrito, facilitando o repuxo.

Os repuxos realizados com deficiência de lubrificação além de causar um acréscimo da força necessária para a operação, acarreta também um fenômeno chamado "Estiramento", que é a redução da espessura da chapa, de maneira irregular. Este estiramento deforma o material aumentando a altura da peça ou reduzindo a quantidade de material que deveria escoar para dentro da matriz, comprometendo desta forma a geometria final do produto. Além disso, causa uma fragilidades estrutural no material, podendo causar trincas e até, em casos mais drásticos, a ruptura do fundo da peça, pois o estiramento normalmente se torna mais acentuado na região dos raios.

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Estamparia: Repuxo

Na operação de repuxo obtém-se peças ocas partindo-se de placas ou chapas planas.
Durante a operação de repuxo o material sobre esforços de compressão (nas bordas da matriz) e esforços de estiramento.

Na operação de repuxo praticamente a espessura da peça se mantém igual a do Blanque.

Cálculo do Diâmetro do BLANQUE

Peças com formas de corpo de revolução, o blanque pode ser calculado de duas formas: pelo processo de igualdade das áreas ou pelo método do baricentro do perímetro.

Exemplo:
Calcular o diâmetro do blanque para a peça abaixo:

Processo pela igualdade das áreas

Ou seja

ou ainda:

então temos:

Método do Baricentro do Perímetro (Processo Analítico)

Cálculo pelo centro de gravidade das figuras:

Este processo é o mais utilizado pois pode utilizar a fórmula D para qualquer que seja o repuxo que quisermos determinar o diâmetro do blanque.

A sequência do cálculo é:

1º - Dividir o repuxo em figuras regulares como cilindros, discos, anéis, etc.
2º - Determinar o C.G de cada figura e a distância destes até o centro da peça (Ri)
3º - Determinar o comprimento desenvolvido de cada parte na seção mostrada (Li)
4º - Aplica a fórmula:

Repuxo em vários estágios

Peças com grandes profundidades de repuxo devem ser repuxados em várias operações:
O número das operações depende da profundidade de repuxo e das características de estampabilidade do material da chapa.

Coeficiente de Repuxo - O coeficiente de repuxo fornece a menor relação entre o diâmetro do punção e o diâmetro do blanque (ainda peça intermediária) em função do material da chapa.

Exemplo 1: Determinar o diâmetro do disco e o número de operações necessárias para obtermos um recipiente cilíndrico de chapa de aço inoxidável com as dimensões da figura;

Obs.: Deixar 3% de sobremetal do blanque para usinagem posterior da altura, arredondar para o número inteiro mais próximo.

Pela tabela temos:
m=0,55
m1=0,85
Diâmetro do blanque

Número de operações:

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Estamparia: Dobra - Cálculo de Força de Dobramento

Para operações de dobra em "V" não é recomendada a utilização de prensas excêntricas, pois a força final de dobramento se torna incontrolável e muito perigosa para a máquina.

A operação de dobra em "V" pode ser considerada em dois estágios: O primeiro corresponde ao dobramento de uma viga sobre dois apoios devido a flexão e o segundo corresponde a força de compressão suportada pela matriz e que garante a eficiência da dobra

Cálculo da força de dobramento.

sendo:



Substituindo temos:

Devido a dificuldade de se obter o valor correto de d, costuma-se trabalhar com r(tensão de ruptura).
Nota: Segundo Schuler e Cincinati; d - 2.r, isto é, a tensão de dobra é o dobro da tensão de ruptura à tração, porém para dobras a 90° com la/e 10 não se aplica esta definição.

Caso

Se a ferramenta é como a figura do caso 2 (compressão), a força de dobra é dada por:

Exemplo

Qual é a força necessária para dobrar em ângulo reto uma tira de 1m de comprimento, espessura de 3mm, (símbolo)r=40 kgf/mm² e a abertura "V"= 50mm

Dados

lb=1000mm
la=50mm

r=40 kgf/mm²

d=2.r=2.40=80 kgf/mm²

Resolução

Abertura da matriz da dobra

A força necessária para efetuar dobras em ângulos retos, em presas depende de:

a- espessura e natureza do material
b- raio de curvatura e largura do "V" de apoio.

A força de dobra é inversamente proporcional ao raio de curvatura e a largura de abertura do "V".

Em geral:

Raio mínimo na Dobra.

A observação do raio mínimo na dobra interna é fundamental para a operação de dobramento. De acordo com a característica e espessura do material, deve ser escolhido o raio para o punção e para a matriz.

Na falta de valores específicos (DIN 9635), podemos usar os seguintes valores:

Cálculo do comprimento desenvolvido

A camada de material que na dobra não sofre deformações de recalque ou de estiramento é chamada de Linha Neutra (L.N.)

No dobramento, devido aos materiais se deformarem mai a tração do que a compressão, a Linha Neutra em geral não coincide com o centro (de gravidade geométrica) da secção da peça.
Em Geral quando a relação r/e for maior que 4 a L.N. coincide com a linha dos centros de gravidade da secção.

Valores de K (Função da Relação r/e)

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