Natal Pasqualetti Neto*

 

 

Aqui, vamos falar um pouco da força e energia nos processos de corte e embutimento (repuxo). O objetivo é esclarecer como são calculadas a força e a energia envolvidas nos processos a fim de que possa ser feita a seleção da prensa com relação a estes parâmetros.

 

Os processos de estampagem têm como característica o trabalho com materiais de espessura fina; chapas, perfis ou tubos. A grande maioria dos produtos estampados é feita a partir de chapas de aço como, por exemplo, autopeças, eletrodomésticos etc.

 

 

Corte por cisalhamento

 

 

 

A força de corte é definida por:

 

 

 

Como exemplo, vamos fazer um corte retangular na chapa abaixo.

 

 

 

O perímetro de corte é a soma dos lados do retângulo:

 p_c = 200 + 80 + 200 + 80 = 560 mm

 

A área de corte, em vermelho, é o perímetro vezes a espessura:

área de corte = 560 x 2 = 1.120 mm²

 

A resistência ao corte é kc = 0,8 x 40 = 32 kgf/mm². 

 

Portanto, a força de corte é Fc = 32 x 1.120 = 35840 kgf ou 36 toneladas, ou 360 kN.

 

Considerando que o trabalho é força vezes a distância percorrida, temos:

T = 360 kN . 0,002 m = 0,72 kJ

 

Concluindo, a prensa para estampar a peça usada como exemplo tem que ter no mínimo 360 kN de força e 0,72 kJ de energia disponível.

 

 

 

Embutimento (repuxo)

 

Pela utilização conjunta das tensões de compressão e tração podemos estirar uma forma tridimensional. Devido à complexidade do processo, vamos usar como exemplo uma peça bem simples de uma única etapa, feita por “embutimento simples”.

 

Dependendo da peça a ser embutida (repuxada), são necessárias diversas etapas.

 

Embutimento simples:

 

 

 

O parâmetro de conformação é β;

 

conhecido como coeficiente de embutimento.

 

 

 

Força de sujeição (prensa-chapa)

 

A força prensa-chapa é primordial no que tange à qualidade da peça embutida (repuxada). A força insuficiente vai enrugar a chapa e a força excessiva vai rasgá-la.

 

Segundo Siebel, a pressão requerida para a sujeição pode ser calculada por:

 

 

A força de sujeição (prensa-chapa) se obtém a partir da área sobre a qual é exercida a pressão.

 

 

 

 

Dessa forma, o sujeitador (prensa-chapa) requer uma força de F_pc = p . A

 

 

Força de embutimento (repuxo)

 

A resistência do material a ser conformado limita a máxima força que o estampo pode fazer.

 

 

 

Observem que durante a conformação a parede lateral de espessura e_f está sendo tracionada. Neste caso, a área sujeita à tração é uma coroa circular de diâmetro médio igual à soma de d₁ com e_f.

 

A força de ruptura será: Fr = p . ( d₁ + e_f ) . e_f . σ_t  em kgf

 

Portanto, a força de embutimento será Fe < Fr.

 

Com relação à força de prensagem, esta será a soma da força prensa-chapa com a força de embutimento. O trabalho de prensagem será a força de prensagem vezes a profundidade do embutimento.

 

 

Conclusão

 

A força e o trabalho de corte são simples de determinar. Já no caso das forças e do trabalho no embutimento, é bem mais complexo. Essas forças e esses trabalhos são calculados pelo projetista da ferramenta. Quando uma ferramenta é enviada para a produção, o correto é enviar esses dados junto com a ferramenta.

 

Muitas estamparias recebem as ferramentas do cliente sem esses dados e isso gera muita perda de tempo para selecionar e ajustar a prensa. No caso particular do embutimento, é importante lembrar que a força da prensa tem que fazer a força do embutimento, e também a força para prender a chapa.

 

A força correta do prensa-chapa é determinada na prensa durante o ajuste da ferramenta. Como a qualidade da peça depende desta força, a força será considerada correta quando a peça apresentar a qualidade desejada, ou seja, sem enrugamento e sem rasgos.

 

Atualmente nas montadoras, são utilizados dispositivos de repuxo hidráulicos inteligentes a fim de se obter o máximo de qualidade e de formas complexas.

 

Um acessório importante para as prensas são as células de carga (medidores de força).

 

 

 

Para finalizar, considerando que os valores de força não são exatos, eles podem variar conforme o lote do material, o estado da ferramenta etc. Muitos fabricantes de prensas recomendam que os usuários, ao selecionar um equipamento, levem em consideração que a força a ser utilizada fique na faixa de 70% da capacidade nominal da máquina.

 

Bibliografia referente ao embutimento: Técnica da conformação – Klaus Gruning (Umformtechnik – Dr. Klaus Grüning, Eng.).

 

 

 

 

*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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