Desmistificando a Estampagem de Metais
Conformação por Estampagem
A fabricação pode ser entendida como uma combinação de arte e ciência para transformar os materiais em produtos finais consumidos pelo mercado, presumivelmente dentro das condições técnicas e comerciais propostas.
O processo global de fabricação é, em si mesmo, uma série de interações complexas entre materiais, máquinas, pessoas e energia, começando com a criação de peças individuais que irão finalmente constituir, através de operações de montagem, um produto final.
Um dos processos de fabricação mais antigos da história humana, é o da Conformação por Estampagem. Achados arqueológicos apontam que antes mesmo de utilizar a linguagem escrita, o homem produzia artefatos de cobre para caça e adereços a mais de 6.500 anos atrás.
Neste processo, o volume e a massa de material se conservam.
A matéria prima mais frequentemente utilizada é constituída de chapas metálicas, principalmente de aços, de alumínio, de cobre e de latão, mas igualmente processos de termoformagem, de revestimentos acústicos, de revestimentos de painéis automotivos e tantos outros contemplam características semelhantes.
Algo pitoresco neste processo é que avançamos sobre as áreas das deformações permanentes ou plásticas, o que na prática corriqueira da engenharia, é motivo de reprovação de projetos. Ultrapassado o limite elástico do material, deve-se redimensionar a peça.
Por isto, fenômenos como enrugamentos e fissuras são mal interpretados e, naturalmente, mal solucionados, em função da formação clássica da engenharia, que não trabalha os aspectos da deformação permanente, que é justamente uma alteração de forma desejada para as peças produzidas por estampagem. Lá, deformações permanentes, nem pensar.
Curva Tensão-Deformação
Observando a curva Tensão-Deformação abaixo, percebemos que a deformação conhecida como Deformação de Engenharia, é calculada considerando a área transversal do corpo de prova como sendo a inicial do teste, embora ela varie constantemente durante as deformações plásticas.
Quando utilizamos a área real instantânea, a deformação é conhecida como True ou Verdadeira.
A região que deve ser evitada no dimensionamento clássico de peças, está compreendida entre o ponto Y e o início da estricção.
Esta região contudo, é onde se realizam as alterações de forma da matéria prima para transformá-la em peça tridimensional, com volume e sem perda de matéria prima.
Não pense que ingressando na região plástica do material, a parte elástica terá sido eliminada.
Uma informação importante a ser tirada da Curva Tensão-Deformação, é o valor do retorno elástico do material, também conhecido como Springback.
Se o Springback não for controlado na fabricação das ferramentas, é comum enfrentarmos sérios problemas para a correção posterior.
Observando o gráfico a seguir, podemos apreciar curvas e o retorno elástico para alguns materiais familiares.
Dela podemos depreender que o retorno elástico depende do Módulo de Elasticidade, da Tensão de Conformação e da Deformação correspondente.
Como a parte elástica da deformação, corresponde à uma reta com inclinação conhecida para cada família de materiais, torna-se mais fácil a predição do springback a partir da tensão verificada para a deformação Ɛ na tensão σ.
Desafio Final
Deixo um exercício para o cálculo da deformação resultante após a retirada da carga, para uma tensão de deformação de 208 Mpa em um aço de baixo carbono.
Dica: A Tensão σ=E.Ɛ, onde E é o Módulo de Young ou Módulo de Elasticidade do material. O exemplo é muito útil para peças com geometria simples e bidimensional.
Peças mais complexas exigem o uso de simuladores para o cálculo mais aproximado possível da estampagem.
Quando tratamos da análise da estampabilidade de uma peça, outras características dos materiais entram em cena e, não raro, são desconhecidas da maioria dos engenheiros que não exercem atividades ligadas a este processo.
Alguns dos parâmetros mais fundamentais para o correto tratamento da produção daquela peça especificamente são, o Coeficiente de Encruamento (n), o Coeficiente de Anisotropia (r) e a CLC (Curva Limite de Conformação). Trataremos individualmente de cada um deles nos próximos artigos.
Respostas para o exercício podem ser enviadas para: [email protected], informando qual o valor resultante para a deformação, descontado o retorno elástico.
Até nosso próximo encontro.
Estampem bem.
Edilar Predabon
