Natal Pasqualetti Neto*

 

 

Na instalação da ferramenta na mesa da prensa, é muito importante que o centro de força da ferramenta esteja alinhado com o centro da máquina. O não alinhamento do centro de força da ferramenta com o centro da prensa vai gerar carga excêntrica, a qual, se exceder o valor admissível, causará danos ao equipamento.

 

 

 

A carga excêntrica admissível deve ser informada pelo fabricante da máquina, no manual de serviço.

Com relação ao centro de forças, deve ser calculado durante o projeto da ferramenta. O importante é saber que o centro de forças de uma ferramenta não é necessariamente o centro da ferramenta.

Vamos entender melhor o centro de forças com o exemplo abaixo.

NOTA: Este exemplo é fictício. O objetivo aqui é apenas entender o conceito de centro de força.

 

Peça a ser estampada

 

Esta peça será estampada em três etapas:

 

1ª etapa – corte do diâmetro de 200;

2ª etapa – furação dos diâmetros de 30;

3ª etapa – corte externo da peça.

 

Dados do material

 

• Espessura = 3 mm

• Tensão de resistência ao corte do material da peça = 400 N/mm²

 

1ª etapa

 

Para corte do diâmetro de 200 temos que calcular o perímetro:

p₁ = π x 200 = 628 mm

Multiplicando o perímetro pela espessura do material temos a área de corte:

Ac₁ = p₁ x e = 628 x 3 = 1.884 mm²

 

E finalmente, para o cálculo da força de corte, basta multiplicar a área de corte pela tensão de resistência ao corte do material:

Fc₁ = Ac₁ x Rc = 1.884 x 400 = 753.600 N

Fc₁ = 753,6 kN ou 75,36 Ton

Por simetria, a posição do centro de força da 1ª etapa é o centro da peça.

 

 

2ª etapa

 

Para a furação dos quatro furos de 30 temos que calcular o perímetro:

p₂ = 4 x π x 30 = 377 mm

Multiplicando o perímetro pela espessura do material temos a área de corte:

Ac₂ = p₂ x e = 377 x 3 = 1.131 mm²

E finalmente, para o cálculo da força de corte, basta multiplicar a área de corte pela tensão de resistência ao corte do material:

Fc₂ = Ac₂ x Rc = 1.131 x 400 = 452.400 N

Fc₂ = 452,4 kN ou 45,24 Ton

Por simetria, a posição do centro de força da 2ª etapa é o centro da peça.

 

3ª etapa

 

Para o corte da peça temos que calcular o perímetro externo.

 

 

Observem que o perímetro dos quatro cantos arredondados equivale ao perímetro de uma circunferência de diâmetro 80; portanto temos:

p₃ = (π x 80) + (4 x 300) = 251 + 1.200 = 1.451 mm

Multiplicando o perímetro pela espessura do material temos a área de corte:

Ac₃ = p₃ x e = 1451 x 3 = 4353 mm²

E finalmente, para o cálculo da força de corte, basta multiplicar a área de corte pela tensão de resistência ao corte do material:

Fc₃ = Ac₃ x Rc = 4.353 x 400 = 1.741.200 N

Fc₃ = 1741,2 kN ou 174,12 Ton

Por simetria, a posição do centro de força da 3ª etapa é o centro da peça.

 

Sabendo a força de cada etapa e seu respectivo centro de força, vamos agora fazer um balanço de força para a ferramenta como um todo. Assim, vamos adotar dois eixos de referência (x,y) para o sentido da largura e o sentido da profundidade.

 

 

 

O centro de força da ferramenta é um ponto que, teoricamente, equivale à força total da ferramenta sendo aplicada naquele local.

Denominando as diversas forças de F₁, F₂, ... Fn e suas respectivas coordenadas de (x₁, y₁), (x₂, y₂), .... (x_n, y_n), e denominando a força total de F_t, somatória de todas as forças, temos que:

 

• a posição do centro de força no eixo x será:

 

x_c = [(F₁ . x₁) + (F₂ . x₂) + .... + (F_n . x_n)] / F_t

 

• a posição do centro de força no eixo y será:

 

y_c = [(F₁ . y₁) + (F₂ . y₂) + .... + (F_n . y_n)] / F_t

 

No nosso exemplo teremos:

 

 

 

 

F_t = 753,6 + 452,4 + 1741,2 (Ft = 2947,2 kN)

x_c = [(753,6 x 200) + (452,4 x 600) + (1741,2 x 1.000)] / 2947,2

x_c = 734 mm

y_c = [(753,6 x 250) + (452,4 x 250) + (1741,2 x 250)] / 2947,2

y_c = 250 mm

 

 

Concluindo, uma vez definido o centro de força da ferramenta, deve-se instalar a ferramenta com o centro de força alinhado com o centro da prensa.

O exemplo mostrado acima é bem simplificado. Temos muitas ferramentas complexas e devemos levar em conta todas as forças, inclusive as das molas e dos cilindros de nitrogênio, quando houver. Lembre-se que toda força envolvida no processo é proveniente do martelo da prensa.

 

 

 

 

 

 

Natal Pasqualetti Neto é engenheiro mecânico pós-graduado em Automação Industrial pelo Centro Universitário FEI (São Bernardo do Campo, SP). Sócio Proprietário da NATAL Treinamento e Consultoria – www.natal.eng.br.

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