Corte por Arrombamento de Chapa

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Tabela de conteúdo

Introdução

O corte de chapa por arrombamento vem no seguimento natural dos processos de deformação plástica em chapa e em massa. O corte por arrombamento, que se executa sem arranque de apara, pode fazer-se por meio de uma única operação ou por uma série de operações realiza-se em toda a espessura da peça e segundo o perímetro do contorno desejado. É utilizado no corte de chapas, barras ou perfis de modo a obter peças ou furos.

Na maioria das vezes, os processos de corte por arrombamento e a estampagem são usados em sequência para o fabrico de peças. Por exemplo, se queremos fabricar um copo cilíndrico por estampagem, teremos de obter um círculo de chapa ("esboço") antes de obtermos o copo cilíndrico por estampagem, a partir desse esboço. Noutros casos, as peças em chapa possuem formas obtidas por estampagem, conjugadas com furos obtidos por corte. Tal é muito frequente, tanto que as ferramentas mais comuns para o fabrico de peças em chapa têm normalmente uma ou mais fases que envolvem corte.

Características do processo:

  • Corte de chapa, barra, tubo ou perfis.
  • Geralmente, a espessura máxima de corte para chapa de aço é: 6-8 mm, dependendo do tipo de material e do perímetro do corte.
  • Corte a frio (a morno para espessuras elevadas ou materiais frágeis).
  • Taxas de produção elevadas (com alimentador).
  • Resistência mecânica do material das peças “inalterada”.
  • Precisão dimensional e acabamento bons.
  • Custo baixo (função da série de fabrico).


Mecanismos de Corte

Fundamentos do Corte por arrombamento
Fundamentos do Corte por arrombamento

Processa-se por deformação plástica seguida de rotura, devido a tensões de corte distribuídas ao longo da espessura, ao longo do perímetro de corte. A ferramenta típica compõe-se de um punção, cuja secção tem o contorno da peça a cortar ou do furo a obter, e de uma matriz que permite a passagem do punção e das peças cortadas. Outra ferramenta também comum é composta por duas lâminas com contornos sensivelmente iguais e geralmente rectilíneos que se fazem deslizar uma ao lado da outra (caso das guilhotinas).


Corte por arrombamento convencional

Sequência do corte por arrombamento convencional
Sequência do corte por arrombamento convencional
Corte por arrombamento convencional - mecanismo
Corte por arrombamento convencional - mecanismo

A ferramenta utilizada no corte por arrombamento na sua forma mais simples é composta por um punção e uma matriz. Dado que com esta forma o punção não é guiado havendo o perigo de o partir é normal encontrar nas ferramentas de corte uma placa guia do punção.

Morfologia da superfície e suas fases

  • Repuchamento - A superfície livre adjacente ao punção e à matriz é puxada causando deformação plástica permanente.
  • Penetração - As superfícies verticais definidas pelas paredes laterais da matriz e do punção com dimensões regulares e precisas e de aspecto polido e brilhante.
  • Cone de rotura - Inicia-se a fissuração junto das arestas do punção e da matriz com direcções de 45º com a vertical. A superfície é cónica, irregular e baça.
  • Rebarba - Escoamento do material para o espaço aberto junto às arestas do punção e da matriz pela propagação das fendas. A dimensão da rebarba depende do desgaste das arestas de corte. da ductilidade do material, da folga e da força de corte "local".


  • Ferramentas com arestas afiadas.
  • Folga pequena entre punção e matriz: 5-10% da espessura da chapa.
  • Momento flector, empeno e concentração das forças de corte.

Corte por arrombamento fino ou de precisão

Corte por arrombamento fino ou de precisão
Corte por arrombamento fino ou de precisão
Corte por arrombamento fino ou de precisão
Corte por arrombamento fino ou de precisão

Os factores que distinguem o corte fino, ou de precisão, do corte convencional estão fundamentalmente relacionados com as ferramentas de corte usadas.

  • as ferramentas de corte de precisão são constituídas por punções e matrizes com folgas mais reduzidas em relação às ferramentas de corte convencional. Este facto favorece o acabamento superficial e beneficia a precisão dimensional das peças obtidas. No entanto, há dois componentes fundamentais, exclusivos desta tecnologia:
    • um contra-punção, que segue o movimento da peça durante a operação de corte. Este contra-punção é responsável por fornecer apoio adicional à peça durante o corte, minimizando a flexão desta.
    • um cerra-chapas com geometria específica, que possui um anel de retenção. Este anel impõe uma deformação localizada na aba da chapa, limitando a sua deformação na direcção do punção. Por causa disto, o bordo da chapa resulta muito menos deformado após o corte.

Vantagens e Desvantagens

  • Corte de precisão versus corte convencional
    • Elevada qualidade das superfícies cortadas evitando o recurso a processos de acabamento
    • Peças Planas
    • Relativamente ao corte por arrombamento convencional, o corte por arrombamento de precisão tem um melhor acabamento superficial, com textura lisa e polida.
  • Corte convencional versus corte de precisão
    • custo das ferramentas e maquinaria mais elevado;
    • necessidade de maior potência de corte, por causa da acção do contra-punção, exercendo força na direcção contrária ao corte.

Ferramentas para corte por arrombamento

Uma ferramenta para corte por arrombamento de chapa tem como principais componentes:

  • um, ou mais punções;x
  • uma ou mais matrizes correspondentes;
  • um ou mais encostadores, ou cerra-chapas (facultativo)
  • sistema de evacuação de resíduos, ou de saída de peças
  • sistema de alimentação de chapa (no caso de alimentação contínua da ferramenta)
Ferramenta de corte de chapa
Ferramenta de corte de chapa

Em casos de grandes séries de produção (a maioria dos casos) usam-se ferramentas que são alimentadas de forma automática e contínua, quando montadas em prensas. Estas ferramentas fabricam as peças de forma progressiva, em diversas operações de corte e/ou estampagem, no caso das peças possuírem partes estampadas. São designadas ferramentas progressivas.

Forças de corte por arrombamento

No corte por arrombamento, é possível saber a força necessária para efectuar o corte usando a seguinte fórmula:

Força de corte
Força de corte

em que

- σr é a tensão de ruptura do material da chapa;

- p é o perímetro do corte a efectuar;

- h é a espessura da chapa

- C é o factor de correcção. No caso do corte convencional, C toma o valor de 0.8. Se se tratar de corte de precisão, esse valor poderá variar entre 0.9 e 1.2.

Redução da força de corte por arrombamento

Decalagem dos punções

Este método aplica-se em ferramentas com mais do que um punção. De forma a evitar a concentração da potência de corte necessária num dado instante de tempo, pode optar-se por usar punções com comprimentos diferentes, de modo a que, quando ligados a uma mesma placa porta-punções, efectuem o corte em momentos distintos. Desta forma, a potência máxima necessária, num dado momento, é reduzida.

Redução da Força de Corte
Redução da Força de Corte

Desvantagens do método:

  • Aumento do curso da ferramenta.
  • Aumento da penetração dos punções nas matrizes.
  • Aumenta a tendência para o empenamento do sistema de guiamento.
  • Os punções de grande secção devem actuar antes dos punções com pequena secção.

Inclinação da aresta de corte da matriz ou do punção

Pode optar-se por modificar a geometria da aresta de corte do punção, de forma a que esta ataque a chapa de forma progressiva. Tal pode conseguir-se com a inclinação da aresta, até 4º. Isto resulta num um corte progressivo, durante o qual o perímetro efectivo de corte é sempre bastante inferior ao perímetro real da peça cortada.

Redução da Força de Corte
Redução da Força de Corte
Redução da Força de Corte
Redução da Força de Corte

Punções para corte

Os punções devem ser temperados, com arestas de corte bem afiadas (rectificadas) de modo a proporcionar um corte liso e sem rebarbas. O aspecto pior ou melhor do corte depende também da folga entre punção e matriz, para uma determinada chapa. As folgas variam entre 0,5 e 1% da espessura da chapa dependendo do tipo de aço do produto final.

Não é recomendável o emprego de diâmetros de punções inferiores á espessura da chapa.

Os punções devem ser tão curtos quanto possível (um comprimento de 60mm deve ser considerado normal).

  • A- Punção plano - é o mais utilizado e economicamente o mais barato de executar utiliza-se para corte de chapas não muito grossas.
  • B- Punção concavo – usado mais para chapas finas, a parte concava permite um corte mais limpo, com melhor aspecto.
  • C- Punção com ângulo interno – indicado para perfis relativamente grandes e chapas grossas. O seu formato auxilia a reduzir consideravelmente o esforço de corte. Seu ângulo deve ser no máximo 40. Não é indicado quando a peça que cai pela matriz é o produto pretendido, pois ficará completamente deformado.
  • D- Punção de ângulo externo – Indicado também para corte de chapas grossas. O bico formado pelo ângulo de 40 permite romper o material com facilidade. Não é indicado quando a peça que cai pela matriz é o produto pretendido, pois ficará completamente deformado.
  • E- Punção para serviço pesado – para furação de chapas grossas. O bico na extremidade ajuda a romper o material, reduzindo assim o esforço de corte.
  • F- Punção indicado para corte de lâminas de chapas delgadas.
  • G- Punção guilhotina – Indicado para separação de peças, possui arestas cortantes com um ângulo de 40.
  • H- Punção vazador para corte de discos – são utilizados em corte de materiais macios como couro, borracha, fibras, etc.
  • I- Punção vazador para executar furos – mesmas aplicações que o item H

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