Tecnologia Mecânica. Programa. Processamento Mecânico de Materiais Metálicos. Fundamentos. Estampagem. Luís Alves. Corte Arrombamento.

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1 Tecnologia Mecânica Programa Processamento Mecânico de Materiais Metálicos Fundamentos Estampagem Luís Alves Corte Arrombamento Forjamento Hydroforming Bárbara Gouveia Tecnologia Mecânica 1

2 Tecnologia Mecânica Programa Processamento Mecânico de Materiais Metálicos Corte por Arranque de Apara Pedro Rosa Processamento Térmico Materiais Metálicos e Não-Metálicos Fundamentos Processos de Soldadura por Fusão Luísa Quintino Tecnologia Mecânica 2

3 Tecnologia Mecânica Programa Processamento Térmico Materiais Metálicos I e Não Metálicos Processos de Soldadura no Estado Sólido Soldadura por Resistência Pedro Vilaça e Vítor Gonçalves Processos de Ligação por Adesivos e Soldocolagem Processamento de Materiais Não Metálicos Inês Pires e Vítor Gonçalves Tecnologia Mecânica 3

4 Tecnologia Mecânica Programa Processamento Térmico Materiais Metálicos II Fundição Prototipagem Rápida (2) José Ferreira Tecnologia Mecânica 4

5 Tecnologia Mecânica Ciclo de Utilização dos Materiais Energia Energia Transformação metais (concentrados) químicos cimentos pasta de papel... Processamento ligas metálicas plásticos cerâmicos compósitos... Energia Fabrico Energia Extracção petróleo gás carvão minérios madeira... Reciclagem bens de consumo componentes diversos máquinas meios de transporte edifícios... Utilização Lixo Sucata Tecnologia Mecânica 5

6 Tecnologia Mecânica Processos de Fabrico e de Alteração de Propriedades Classificação Matéria prima Processos de fabrico Processos de alteração de propriedades Fundição Processamento de plásticos Deformação plástica Alteração de estruturas Processos de corte Alteração de composição Revestimentos Produto Pulverotecnologia Processos de ligação Tecnologia Mecânica 6

7 Tecnologia Mecânica Domínio de Aplicabilidade Processos Tecnológicos Fundição (moldes não permanentes) Arranque de apara Forjamento a quente (matriz aberta) 100 Laminagem Extrusão a quente Ton Área (m ) Forjamento/Extrusão 1 a frio 8 Ton 800 Kg 80 Kg g 8 Kg 800 g Forjamento a quente (matriz fechada) Pulverotecnologia Fundição (moldes permanentes) Atributos - Geometria -Peso Espessura (mm) Tecnologia Mecânica 7

8 Tecnologia Mecânica Domínio de Aplicabilidade Processos Tecnológicos Tolerâncias de fabrico, T (mm) Factor de custo 32 Pulverotecnologia Arranque de apara Espelhos Rectificação Polimento Forjamento a quente 16 matriz fechada Extrusão, Forjamento e Laminagem a frio Notas : mm T = 0.2 mm 2 a 2 + b + c 2 + n Rolamentos Orgãos máquinas Fundições Cilindros, Pistons Orgãos não activos 10 a b c 4 T = 2-4 x R d R = 1 10 Rugosidade Superficial (RMS), R ( µ m ) 2 matriz aberta Extrusão e Laminagem a quente d Atributos - Tolerância fabrico - Rugosidade Tecnologia Mecânica 8

9 Tecnologia Mecânica ESTAMPAGEM Campo de Aplicação Indústria Alimentar, Hospitalar, Decorativa, Electrodomésticos, Escritório e Audiovisual Tecnologia Mecânica 9

10 Campo de Aplicação Indústria Automóvel, Naval e Aeronáutica Painéis de portas interiores e exteriores, Capots,, Carters, Tampas de válvulas, Jantes, Depósitos de combustível etc. Tecnologia Mecânica 10

11 Estampagem ¾ Máquina Ferramenta Duplo Efeito Capacidade: 1350/650 ton Tecnologia Mecânica 11

12 Ferramenta Fita ou Banda Apoio de suspensão Tecnologia Mecânica 12

13 Estampagem Cilíndrica Geometria e dimensões estampa Diferentes zonas da taça Características da peça depois de estampada (a) (b) (c) (d) Legenda: d c diâmetro do cunho d m diâmetro da matriz j folga radial entre o cunho e a matriz r cc raio do canto do cunho r cm raio do canto da matriz F enc força aplicada pelo encostador v velocidade de estampagem Tecnologia Mecânica 13

14 Encostador Engelhamento da aba Lubrificação Desgaste de ferramentas Tecnologia Mecânica 14

15 Coeficiente limite de estampagem, M σ r σ r σ r Material 1ª Fase M 1 Fases Seguintes M 2 Aço para estampagem m = d D 0 Relação de estampagem Tipos de fractura Aço para estampagem profunda Aço para carroçaria automóvel Aço inoxidável Folha de flandres Cobre Latão Zinco Alumínio Duralumínio Níquel; Monel; Inconel Tecnologia Mecânica 15

16 Estampagem Múltipla Tecnologia Mecânica 16

17 Caso de Estudo Apoio de Suspensão Processo de fabrico Ferramenta progressiva com 10 estações Cunhos de calibração revestidos a TiN Matrizes revestidas a TiN Produção horária: 2400 peças Manutenção: peças Elementos activos: Revestidos com TiN Estações de estampagem: Lubrificadas com óleo de estampagem Tecnologia Mecânica 17

18 Caso de Estudo Apoio de Suspensão Temperaturas no fabrico SP01 SP02 SP C C 50 SP03 SP05 SP06 40 SP SP01 SP08 SP03 SP07 SP05 SP C Matriz 15.0 C Peça 70.0 C 70 Temperaturas Máximas SP02 SP03 SP05 SP04 SP Saída da fieira 24 ºC Peça-1ª Fase 68.7 ºC Peça-2ª Fase 63.4 ºC Peça no final 59.9 ºC Ferramenta 49.0 ºC 15.0 C 20 Arco Desgaste acelerado Tecnologia Mecânica 18

19 Caso de Estudo Apoio de Suspensão Variação de espessura 2ª fase de estampagem (Extensões máximas) Vista A1 (lado constrangido) Variação da extensão Nominal ao longo do Perímetro 15 Aba Canto Matriz ZonaCil. Canto Cunho Fundo Taça 10 5 Enominal 0 A Variação da Extensão Nominal ao Longo do Perímetro - Secção A Aba Fundo Aba (20.91mm) Canto M (16.3mm) ZC (11.89mm) Canto C (18.51mm) Fundo T (34.29mm) 1ª fase de estampagem Enominal Perimetro [%] Troço A Troço B Troço C Troço D Troço E Troço F Troço G A Tecnologia Mecânica 19

20 Caso de Estudo Apoio de Suspensão Conclusões 1ª Estampagem Lado não constrangido Novo Revestimento Duplex CrN + WS 2 Nitreto de Crómio + Dissulfureto de tungsténio Manutenção: peças Desgaste Adesivo TiN em fim de vida Excelente concordância FEM/Exp Tecnologia Mecânica 20

21 Caso de Estudo Apoio de Suspensão Simulação numérica operação de calibração de furo A Cunho de calibração revestido a TiN Modelo numérico Tecnologia Mecânica 21

22 Caso de Estudo Apoio de Suspensão Simulação numérica operação de calibração de furo Desgaste Abrasivo Novo Revestimento Duplex TiAlN + WS 2 Nitreto de Alumínio titâneo + Dissulfureto de tungsténio Tecnologia Mecânica 22

23 Simulação Programa FastForm Características Mecânicas do Material Tecnologia Mecânica 23

24 Simulação Programa FastForm Condições de fronteira Força no encostador Caneluras Pressão em zonas localizadas da aba Cálculo do planificado Tecnologia Mecânica 24

25 Simulação Programa FastForm Deslocamentos Variação de espessura E1 E2 Tecnologia Mecânica 25

26 Simulação Programa FastForm Curvas limites de enformação, de redução de espessura e de engelhamento Avaliação do Processo de Fabrico Tecnologia Mecânica 26

27 Simulação Programa FastForm Recuperação elástica Tecnologia Mecânica 27

28 Casos industriais Tecnologia Mecânica 28

29 Casos industriais Tecnologia Mecânica 29

30 Tailored Blanks Hydroforming Pilar central e sua estampa plana Sequência do processo a Chapa de menor espessura Chapa de maior espessura Painel frontal de um camião pesado Painel interior Risco de rotura da porta Tecnologia Mecânica 30 b c Risco de rotura