Relatório Sobre Chapeamento, Soldas e Estampagem

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO, 3

2. METODOLOGIA, 4

2.1. ENSAIOS DE FABRICAÇÃO, 4

2.2. MÉTODOS DE SOLDAGEM, 5

3. ATIVIDADES REALIZADAS, 7

3.1. ESTAMPAGEM, 7

3.2. SOLDAGEM, 7

4. ANÁLISE DOS RESULTADOS, 9

4.1. EXPECTATIVAS PRÉVIAS, 9

4.2. RESULTADOS, 10

5. REFERÊNCIAS, 11

1. INTRODUÇÃO

No contexto da metalurgia, os processos de conformação mecânica e soldagem têm grande relevância, uma vez que o primeiro permite que a peça adquira o formato desejado e o segundo faz a junção entre diferentes elementos que constituirão parte de um projeto final. O processo de conformação mecânica consiste na compressão de materiais metálicos em moldes, preenchendo a cavidade desses moldes por meio da deformação plástica da matéria prima, já o processo de soldagem consiste na união de peças metálicas por meio de uma fonte de calor. É de suma importância o conhecimento desses processos, pois eles influenciam em possíveis parâmetros que possam afetar as especificações de um projeto.

Tendo em vista os conceitos apresentados, o objetivo do Experimento 5 é o de trabalhar os conceitos de ensaios de fabricação e de soldagem, trabalhados em sala de aula. Para isso, seria confeccionada uma caneca de aço INOX AISI 316, realizando a estampagem, processo de conformação mecânica que deforma um Blank, disco metálico, para produzir uma nova peça. O Blank deformado seria utilizado como copo da caneca, para isso seria soldada uma alça, feita com o mesmo material.

As orientações para a realização desse experimento foram dadas pelo Professor Doutor Delson Torikai, sendo o trabalho acompanhado pelos técnicos das oficinas. Isso foi feito nos laboratórios do PMR, no prédio da Engenharia Mecânica na Escola Politécnica da USP. Durante o trabalho feito, todos os procedimentos de segurança foram seguidos.

2. METODOLOGIA

Este capítulo apresenta os conceitos pertinentes à realização do procedimento experimental. Todos os conhecimentos foram trabalhados durante as aulas teóricas da disciplina em questão.

2.1. ENSAIOS DE FABRICAÇÃO

Os ensaios de fabricação são de grande importância para a metalurgia, uma vez que avaliam as propriedades do material. Esse tipo de processo é indispensável na indústria, especialmente para os processos de conformação mecânica, já que por meio do ensaio tornam-se conhecidos os parâmetros de conformação que evitem defeitos. Alguns ensaios como os ensaios de estampagem permitem saber a deformação plástica de um material quando submetido a determinado esforço.

Dentre diversos ensaios utilizados, o ensaio de embutimento avalia a estampabilidade de chapas metálicas, estabelecendo uma relação entre características mecânicas e estruturais como as máximas deformações sem que ocorra ruptura.

Há diversas categorias de ensaio com essa finalidade como o ensaio Erichsen, que consiste na deformação do Blank, que é preso em uma matriz com uma punção na forma esférica, nesse processo mede-se a máxima penetração do punção para não ocorrer ruptura da tira. O outro ensaio, o Fukui conforma o disco metálico como um cone com vértice esférico. E por fim, há também o ensaio Swift, ou estampagem profunda. que diferentemente dos outros, utiliza-se uma punção de forma cilíndrica, esse ensaio tem a finalidade de determinar as relações geométricas entre o máximo diâmetro do disco e o mínimo diâmetro do punção que é necessário para se conformar um copo cilíndrico sem que ocorra ruptura ou falhas superficiais.

Figura 2.1: Esquematização dos tipos de ensaios de embutimento.

O ENSAIO SWIFT

No ensaio Swift, o Blank é submetido a deformações até atingir a forma final, à medida que o punção avança, o metal acomoda-se em torno do seu perfil, reduzindo a espessura da chapa. Esse metal situado ao redor da base do punção é deformado radialmente para o interior da matriz reduzindo seu diâmetro original Db até o diâmetro de punção Dp. Logo, o material sofre tração na direção radial e compressão na direção circunferencial. Nessa região, ocorre o risco de enrugamento na borda da peça o que pode propagar e formar trincas rompendo a lateral do corpo. Na região da formação do copo, no interior da matriz, empregam-se folgas da ordem de 10 a 20% da espessura do Blank, além da utilização de lubrificação especificada em norma.

A força do punção não só leva em conta todos os esforços envolvidos, como também o atrito entre Blank, punção e matriz, os esforços necessários aumentam a medida que se deforma o material devido ao encruamento do mesmo. O cálculo da força de punção é dado pela seguinte equação:

Fp=[ π. Dp.t.1,1.0.ln D0Dp + μ.2.Fa.D0Dp.exp μ.2 +B

Fp = carga total no punção [N];

Dp = diâmetro do punção [mm];

t = espessura do Blank [mm];

0 = Tensão de escoamento média do Blank [MPa];

D0 = diâmetro inicial do Blank [mm];

= coeficiente de atrito;

Fa = força do anel fixador (prensa chapas) [N];

B = esforço gasto para dobrar e endireitar o Blank [N].

A estampabilidade do material é dada pela razão do diâmetro inicial, D0, do Blank pelo diâmetro de punção. Contudo existe um diâmetro mínimo, Dm, a ser obtido em etapa única de estampagem, ou seja, sem tratamento térmico. Ele pode ser calculado pela expressão Dm = D0.exp(-n), sendo n, um valor entre 0 a 1 que corresponde a eficiência do processo. Por exemplo caso haja um Blank de eficiência 0,8 e diâmetro inicial de 150 mm, seu diâmetro mínimo final equivale a 67 mm, caso queira um copo mais alto será necessário que o material passe por um tratamento térmico.

2.2. MÉTODOS DE SOLDAGEM

O processo de soldagem consiste na união de dois materiais metálicos por meio de uma fonte de calor, tendo como resultado a solda. É de extrema importância fazer uma boa escolha com relação ao processo de