1. Projeto de ferramentas
SENAI - SP, 2006
Trabalho elaborado pela Escola SENAI Roberto Simonsen
do Departamento Regional de São Paulo.
Coordenação Geral Dionisio Pretel
Coordenação Laur Scalzaretto
Nivaldo Ferrari
Organização: Boanerges Lombardi
Editoração Adriana Ribeiro Nebuloni
Écio Gomes Lemos da Silva
Escola SENAI Roberto Simonsen
Rua Monsenhor Andrade, 298 – Brás
CEP 03008-000 - São Paulo, SP
Tel. 11 3322-5000 Fax. 11 3322-5029
E-mail: senaibras@sp.senai.br
Home page: http//:www.sp.senai.br
2.
3. Sumário
Página
Projeto 3
Estampo de corte 25
Placa-base 41
Punções 45
Pilotos centradores 49
Pinos de guia 51
Corte em ferramentaria 55
Esforço de corte 61
Passo de estampo 65
Sistema de avanço 67
Disposição da peça na tira 73
Localização da espiga 83
Dureza das peças 89
Emprego do cerromatrix 93
Colunas e buchas 97
Bases com colunas e buchas 105
Parafusos tipo “Allen” e parafusos de cabeça cilíndrica 109
Molas para estampo 111
Estampos de duplo efeito 115
Classificação e propriedades de chapas laminadas a frio
(NORMA DIN - 1624)
123
Prensas 125
Sistemas de segurança 135
Estampos de dobrar, curvar e enrolar 139
Fenômenos da dobra 143
Cálculo do desenvolvimento da linha neutra 145
Esforço de dobra 151
Sistema de dobradores 155
Estampos de embutir 161
Folga entre punção e matriz 165
Embutidores 175
Estampos progressivos 181
Referências bibliográficas 187
4.
5. 3
Projeto
A idéia de um projeto surge com a necessidade da produção de uma
determinada peça.
Há algum tempo atrás, as duas noções “projetar” e “ método de trabalho”,
nada tinham entre si, isto mudou. Simplesmente porque percebemos, que um
problema qualquer, sempre mostra dois aspectos, sendo um objetivo
(prático), e outro de aspecto metódico.
Procurando uma solução, costumamos logo de imediato tratar o problema
sobre o ponto de vista prático. Quase sempre nos falta tempo. Muitas vezes
já tarde percebemos, que tomamos um caminho errado, que passos
importantes não foram observados, e que foram aplicadas métodos falsos.
O que é projetar
É difícil em poucas palavras dar uma definição precisa sobre projetar.
Observar do ponto de vista objetivo podemos dizer que: Dada um
determinada tarefa, projetar, seria encontrar uma solução que, tecnicamente
fosse a mais perfeita possível, que seja econômica e tenha uma estética
satisfatória.
O trabalho de um projetista caminha de acordo com as muitas diferentes
idéias surgidas.
6. 4
Fundamentos básicos para elaborar um projeto
O êxito de um projeto está diretamente ligado à formulação cuidadosa de
algumas questões como:
- Qual é a aplicação?
- Em que condições trabalha?
- Qual é a importância na contra peça e em geral no conjunto de como
trabalha?
- Quais são suas exigências físicas para atender plenamente a qualidade?
As fases de desenvolvimento de um projeto.
Fase de planejamento, fase de concepção , fase de esboço, fase de
elaboração , aprovação da produção e produção.
Tópicos de matemática elementar
Frações
O símbolo
b
a
significa a:b, sendo a e b números naturais e b diferente de
zero.
Chamamos:
-
b
a
de fração;
- a de numerador
- b de denominador
se a é múltiplo de b, então
b
a
é um numero natural.
Veja um exemplo:
A fração
2
8
é igual a 8:2. Neste caso, 8 é o numerador e 2 é o denominador.
Efetuando a divisão de 8 por 2, obtemos o quociente 4.
Assim,
2
8
é um numero natural e 8 é múltiplo de 2.
7. 5
Durante muito tempo, os números naturais foram os únicos conhecidos e
usados pelos homens. Depois começaram a surgir questões q não poderiam
ser resolvidas com números naturais. Então surgiu o conceito de numero
fracionário.
O significado de uma fração:
Algumas vezes
b
a
é um numero natural. Outras vezes, isso não acontece.
Neste caso, qual é o significado de
b
a
?
Uma fração envolve a seguinte idéia: dividir algo em partes iguais. Dentre
essas partes, consideramos uma ou algumas, conforme o nosso enteresse.
Exemplo: Roberval comeu
4
3
de um chocolate. Isso significa que, se
dividíssemos o chocolate em 4 partes iguais, Roberval teria comido 3 partes:
Chocolate
Na figura acima as partes pintadas seriam as partes comidas por Sandoval, e
a parte branca a que sobrou do chocolate.
Classificação das frações
Fração própria: o numerador é menor que denominador:
3
2
,
4
1
,
5
3
Fração imprópria: o numerador é igual ou maior ao denominador
3
4
,
5
5
,
4
6
fração aparente: o numerador é múltiplo do denominador.
3
6
,
12
24
,
4
8
Frações equivalentes
Frações equivalentes são frações que representam a mesma parte do todo.
Exemplo:
2
1
,
4
2
,
8
4
são equivalentes.
8. 6
Para encontrar frações equivalentes devemos multiplicar o numerador e o
denominador por um mesmo numero natural, diferente de zero.
Denominação de ferramentas
Esta denominação necessita de uma certa lógica para evitar confusões.
Se a ferramenta efetua varias operações, poderá ser útil mencionar cada uma
delas, indicando eventualmente a ordem na qual irão ser efetuadas.
Classificação das ferramentas
Podem ser classificadas inicialmente, pelas operações que efetuam; temos
então:
• ferramentas de corte
• ferramentas para deformação
• ferramentas de embutir ou repuxar
Em outros casos as ferramentas podem combinar varias operações; temos
assim:
• ferramentas combinadas
a- Ferramentas de corte
Estas ferramentas podem ser classificadas pelo tipo de trabalho:
- ferramenta de corte simples
- ferramenta de corte progressivo
- ferramentas de corte total
Pelas formas da ferramenta:
- ferramentas de corte; aberta(para corte simples)
- ferramentas de corte de coberta ou placa de guia (para corte simples ou
progressivo)
- ferramenta de corte com colunas (para simples ou progressivo ou total)
- ferramentas de corte com guia cilíndrica (para corte total)
9. 7
b- Ferramentas para deformação
A classificação destas ferramentas pode ser feita somente em função do
serviço a ser realizado:
- ferramentas de dobra em V, U ou L
- ferramentas de enrolar (extremos ou total)
- ferramentas de aplainar
- ferramentas de estampar
c- Ferramentas de embutir ou repuxar
classificam pelo tipo de trabalho:
- ferramenta de repuxo sem prendedor de chapa (para repuxo de ação
simples)
- ferramenta de repuxo com prendedor de chapa (para repuxo de ação
dupla), para prensas de simples e duplo efeito
d- ferramentas combinadas
Apresentam-se sob formas diversas, sendo possível classificá-las em:
- Ferramentas combinadas totais
- Ferramentas combinadas progressivas
Tratamentos térmicos
Os tratamentos térmicos são operações de aquecimento e resfriamento que
visam modificar as propriedades dos aços e ligas.
Os tratamentos térmicos não alteram a composição química da liga.
Modificam a constituição, a estrutura e o equilíbrio mecânico do metal. Tenta-
se melhorar as qualidades mecânicas da liga agindo sobre a constituição e a
estrutura sem alterar o estado de equilíbrio.
10. 8
Componentes dos aços normais
- Ferrita
É constituída por ferro que tem somente vestígios de carbono. Pouco
tenaz, R=30kg/mm² porém é muito dúctil.
É magnética a temperatura ordinária.
- Cementita
É um carbureto de ferro CFe3 , magnética até 210° C. Muito dura (h=700
Brinel, 240 kg/mm²), é muito frágil.
- Perlita
É uma mistura de ferrita e cementita, que pode apresentar-se em
camadas alternadas (perlita lamear) ou em glóbulos de cementita
envolvidos na ferrita (perlita globular). É o material que forma o aço
ordinário com 0,85% de carbono
- Austenita
É uma solução sólida de carbono no ferro, estável a altas temperaturas.
Pouco duro H=300, R=105 kg/mm², é relativamente maleável.
- Martensita
É o material que constitui os aços temperados até a máxima dureza.
Formada por uma solução sólida supersaturada de carbono no ferro, é
frágil e muito dura.
- Troostita e sorbita
Estes dois componentes tem a mesma composição física e química que a
perlita, porem, a estrutura é muito mais fina. A troostita obtém-se
diretamente por resfriamento, a sorbita Obtém-se por aquecimento de um
aço temperado a máxima dureza.
- Bainita
É um componente ainda pouco conhecido que é encontrado nos aços
especiais. Quase tão dura quanto a martensita, é, contudo menos frágil.
11. 9
Diagrama de equilíbrio
Chamado igualmente de Roozeboon, que permite a compreensão dos
fenômenos de têmpera e recozimento de aços.
O ferro puro pode apresentar-se sob dois estados:
- estado ą (alfa) abaixo de 906° C.
- estado ý (gama) acima de 906° C.
O ferro ą praticamente não dissolve o carbono (0,006% a 0° C, 0,04% a 700° C).
É magnético até 768° C.
O ferro ý pode dissolver até 1,7% de carbono a 1145° C, não é magnético.
Exame do diagrama de equilíbrio
- abaixo de 720° C.
O aço que contém menos de 0,85% de carbono é composto de ferrita e
perlita. Não tem bastante CFe3 com toda ferrita e formar a perlita.
O aço que contem mais e 0,85% de carbono é composto de perlita e
cementita. (Existe acesso de carburetos de ferro.)
- A 720° C.
Inicia uma transformação, que acaba a uma temperatura indicada pelas
linhas SG e SE e que varia conforme o teor de C. Acima destas temperaturas
o aço é completamente transformado.
O ferro ą tornou-se ferro ý, o carbono esta em solução sólida. O acido é
austenítico.
Observação: O aço de 0,85% de C, denominado aço pertílico transforma-se à
temperatura constante.
12. 10
Designa-se por:
A1 : a primeira temperatura de transformação;
A 3 : a temperatura no fim da transformação dos aços de 0,05 a 0,85% C.
A cm : a temperatura no fim da transformação dos aços som mais de 0,85% C.
As linhas GS e SE de situação dos pontos A 3 e A cm , tem um papel
importante nos tratamentos térmicos.
Durante o resfriamenTo muito lento de um aço que foi aquecido até uma
temperatura superior ao ponto A 3 , as transformações vão se repetindo em
sentido inverso, à temperaturas ligeiramente inferiores (ex. A1 de 650 a 720 C).
Se o resfriamento for rápido as transformações não poderão ser realizadas
parcialmente. Os componentes corresponderão a um estado sem equilíbrio,
denominando têmpera.
Se o resfriamento for efetuado com bastante velocidade, não ocorrerá
nenhuma transformação e a austenita persistirá à temperatura
ambiente(alguns aços especiais permitem obter este resultado).
As velocidades de resfriamento superiores a 100° C/seg, o ferro ý da
austenita se transforma em ferro a , porém o carbono não consegue separar-
se. Forma-se um novo componente: a martensita.
A uma velocidade de resfriamento menor o ferro ý se transforma em ferro a ,
o carbono restitui carburetos de ferro e uma pequena quantidade de perlita
tende a se reorganizar. O aço então normal em relação aos componentes
mas anormal no que diz respeito à grossura das parcelas dos componentes
(menor espessura das lamelas). Obtém-se a troostita.
Para velocidades de resfriamento compreendidas entre dois valores tem-se
um complexo martensita-troostita.
Foram estabelecidos diagramas que indicam para cada tipo de aço, os
tempos necessários para a transformação dos elementos componentes.
13. 11
Estes diagramas são denominados
- diagrama TTT(tempo, temperatura, transformação) ou curva em S.
A denominação exata é:
- diagrama de transformação isométrica da austenita sub-resfriada.
Estes diagramas permitem determinar o tempo necessário para e
resfriamento, em cada tipo de tratamento térmico.
Têmpera
É um tratamento térmico que consiste em aquecer a peça e resfriá-la
bruscamente.
Objetivo: Aumentar a dureza do metal.
Modo de execução: O aço é aquecido a uma temperatura a uma temperatura
de A 3 + (50 a 100° C) e resfriado rapidamente.
N.B.:Somente os aços que contem mais de 0,3% de C permitem a têmpera.
Os fatores q influenciam os resultados deste tratamento são:
a) Temperatura da têmpera;
b) Velocidade de resfriamento.
Os aços-carbonos ou com pequenas porcentagens de elementos de adição
devem ser resfriados por água tão rápida e profundamente quanto possível
para adquirirem a máxima dureza.
Os aços-liga poderão ser resfriados no óleo, no ar em movimentos ou
simplesmente no ar repouso. Cada espécie de aço exige uma determinada
velocidade mínima de resfriamento, para obter a dureza máxima. A curva em
S mostra o q ocorre se não resfriarmos o aço com a rapidez suficiente
(formação de perlita ou bainita).
14. 12
Banhos para têmpera
A temperatura inicial. O volume, a viscosidade e a condutibilidade térmica são
muito importante, pois condicionam a velocidade de resfriamento e, portanto,
o valor da têmpera.
Os banhos mais usuais são:
a) Água a 15°C, normalmente utilizada para os aços carbono normais;
proporciona um resfriamento rápido e, portanto, uma têmpera energética.
b) Óleo mineral, liquido, viscoso, ocasiona um resfriamento relativamente
lento, e uma têmpera suave. É utilizado para a tempera de aços especiais
e de peça de aço-carbono, porém de forma complexa ou de pequena
secção:
c) O sopro de ar é empregado para temperar aços especiais com pequena
velocidade crítica de têmpera (aços autotemperáveis).
Realização da têmpera
N. B.: É interessante temperar somente peças que não apresente tensões
internas. Nunca peça muito usinada é vantajoso recozer antes da têmpera.
1- Aquecer lentamente a peça em um forno de pré-aquecimento até 400°C;
2- Situar a peça tão aprumada quanto possível, no forno estabilizado a
temperatura da tempera. A peça alcançará a temperatura desejada
quando apresentar a mesma cor que as paredes do forno;
3- Manter esta temperatura durante uma fração de tempo, proporcional a
espessura da peça. Mover a peça sobre o pavimento do forno, afim de
que o calor seja repartido uniformemente;
4- Tirar a Eça, submergi-la no banho, agitá-la sem exagero, a menos que o
liquido não seja agitado mecanicamente, e tirá-la quando fria
Defeitos de têmpera
As duas causas de possíveis defeitos aquecimento e resfriamento.
1- Falta de dureza.
Pode ser causada por uma temperatura muito baixa ou por uma
decarburação superficial (forno mal regulado). As partes menos duras
podem ser provocadas pelas bolhas de vapor que ficaram coladas pela
superfície da peça, durante sua imersão.
15. 13
2- Deformações.
É possível suprimi-las por completo. Podem decorrer do aquecimento ou
do resfriamento não uniforme.
3- Fendas
São produzidos especialmente nas mudanças de secção, em virtude de
resfriamento demasiado rápido.
Têmpera Isométrica
Na têmpera ordinária o resfriamento do núcleo da peça efetua-se lentamente,
a formação da martensita verifica-se, portanto, inicialmente na superfície,
mais tarde, no interior da peça. Este atraso tem riscos graves, pois a
formação de martensita e acompanhada por uma dilatação sensível do aço.
A superfície da peça pode fender-se quando o núcleo se dilata. Fendas de
têmpera aparecerão na peça. Em outros casos a superfície não se altera,
mas a peça se deforma ou se retorce, especialmente se for de forma
assimétrica.
Em lugar de resfriar a peça em água ou óleo à temperatura ambiente. A
mesma pode ser resfriada em um banho metálico ou de sal, cuja a
temperatura é imediatamente superior a M s
(formação de martensita) para o
aço a ser tratado.
Mantém-se a peça no banho o tempo necessário para permitir a equalização
das temperaturas, mas não tanto que permita começar a transformação
bainítica.
Em continuação retira-se a peça do banho, deixando-a resfriar, ao ar livre ou
uma corrente de ar, até a temperatura ambiente.
A formação da martensita e a dilatação que a acompanha tem lugar durante o
lento resfriamento no ar, e uniformemente em toda a secção, pois a diferença
de temperaturas entre a superfície e o núcleo era pequeno.
Após e resfriamento total até a temperatura ambiente efetua-se um
revenimento normal para obter a dureza desejada.
16. 14
A vantagem da têmpera isotérmica reside na diminuição dos riscos de fendas
e de deformação. Esta vantagem é limitada pelo fato de que este método
exige um banho especial, ademais, pode ser aplicada somente nos aços para
as têmperas no óleo e no ar, por causa da capacidade de resfriamento, toda
a transformação que possa produzir uma estrutura doce. Apesar dessas
limitações, a têmpera isotérmica tem, cada dia, maior aplicação e se tem
revelado especialmente útil para o tratamento de ferramentas complicadas e
de peças de produção, para as quais exigem uma grande precisão.
Tempera bailítica
De igual modo que na tempera isotérmica, as peças são resfriadas em um
banho, em que a temperatura é um pouco maior que a de formação de
martensita.
O tempo da operação é suficientemente grande para que a austenita possa
transformar-se completamente em bainita.
Esta estrutura bastante dura e extraordinariamente tenaz. A dureza máxima
que pode ser obtida pela tempera bainítica alcança 60-61 Rc para alguns
aços, mas é sensivelmente inferior para outros.
As vantagens deste método são: em certos limites de dureza, a estrutura
obtida é mais tenaz do que é possível se obter por qualquer outro tratamento
térmico. (Uma peça que tenha sido temperada por este processo é mãos
tenaz que a peça idêntica, temperada e revenida normalmente, com igual
dureza). Ademais, este tratamento ocasiona as mínimas distorções e
deformações possíveis.
Para os aços fracamente ligados, o processo é aplicado somente a peças de
pequenas dimensões. Para aços fracamente ligados, processo é aplicado
somente a peças de pequenas dimensões, enquanto que nos aços de
pequeno teor de elementos de adição, o tempo necessário para obter uma
transformação completa é freqüentemente, muito grande e torna a operação
demasiadamente cara. A têmpera bainítica tem, até agora, suas principais
aplicações no tratamento de ferramentas pequenas que devem ser muito
tenazes e não demasiadamente duras, e em pequenas peças de produção.
17. 15
Revenimento
Este tratamento é aplicado somente a peças temperadas.
Consiste em reaquecer o metal com o objetivo de permitir um retorno mais ou
menos acentuado ao estado normal a frio.
Nos aços sem liga, quanto maior é a temperatura de revenido, mais diminui a
dureza, quando a temperatura do revenido alcança os 400-500°C. Os
diagramas de revenido indicam a dureza obtida após revenido a diferentes
temperaturas.
Permite suprimir as tensões internas provocadas pela têmpera e diminuir a
fragilidade das peças temperadas, conservando a dureza necessária.
Modo de execução do revenido
1- com forno e pirômetro:
a) Estabilizar o forno a temperatura desejada
b) Manter a peça no forno durante um tempo variável (dependente da
espessura da peça);
c) Resfriar no ar, no óleo ou a água.
2- Na forja:
A temperatura se avalia pelas cores que o metal toma.
- Cinza esverdeado: 330°C
- Azul claro: 310°C
- Violeta: 280°C
- Amarelo escuro: 250°C
Observação: o calor necessário para o revenido de um pequeno punção,
de um pino etc, pode ser fornecido por uma reserva de calor, conservada
por cima da parte resfriada, na operação de têmpera. Igualmente, pode
ser fornecida por um bloco previamente aquecido, sobre o qual se situa a
peça que deve ser revenida.
18. 16
Recozido
Este tratamento térmico consiste em aquecer a peça e deixá-la esfriar o mais
lentamente possível.
Motivos:
1- suprimir os efeitos da têmpera;
2- regenerar um metal superaquecido (queimado)
3- eliminar a fragilidades ou as tensões internas;
Eis porque a palavra “recozimento” não poderá ser empregada só, mais
acompanhada de termos que indiquem seus efeitos:
1- recozimento para eliminar a dureza;
2- recozimento para normalizar;
3- recozimento para eliminar as tensões;
Modo de execução: aquecer uma temperatura que varia de 600°C a uma
superior a A 3 , segundo o tipo de recozimento e, em continuação, resfriar,
tanto mais lentamente quanto mais carburado seja o aço.
O resfriamento é feito em cinzas, areia ou forno apagado.
Recozimento das chapas
Nas peças embutidas, o recozimento, para eliminar tensões, permite
readquirir as primitivas propriedades. Mas este recozimento deve ser
efetuado no momento certo. Com efeito quando um aço esta endurecido
somente a 20%, o recozimento engrossa, de modo considerável, e o grão de
metal perde uma parte de suas possibilidades de embutição. É preciso
recozer as peças, se for necessário, o mais tarde possível.
Todo o metal aquecido ao ar livre se oxida e a oxidação aumenta
rapidamente, com a temperatura. A camada de oxido pode alcançar vários
décimos de milímetro de espessura da chapa.
19. 17
É preciso após cada recozimento limpar, decapar e lavar as peças. Estas
operações são caras e exigem instalações apropriadas. Alem disso, se estas
operações eliminam o óxido, não podem evitar a perda de espessura da
chapa.
Portanto, se há interesse em se evitar a formação de oxido, deve-se quando
possível, fazer o recozimento em forno fechado ou em atmosfera controlada.
O resfriamento, após o aquecimento influi no valor da operação. O
recozimento, para o aço e o alumínio, é melhor, quanto mais lentamente for
resfriada a peça. O contrario se da para o latão, o resfriamento deve ser
brusco e feito na água fria.
Cementação
Este tratamento térmico consiste em provocar uma carburação superficial no
aço de menos de 0,2% de Carbono, para permitir a têmpera superficial.
A cementação compreende:
1- Carburação superficial das peças, levando-as a uma temperatura igual ou
superior a A 3 , em presença de um carburante (o ferro dissolve o carbono,
formando a austenita).
2- Uma série de operações de têmpera, para dar ao núcleo e à superfície da
peça as qualidades requeridas.
Principais carburantes (compostos para cementar): os principais carburantes
utilizados são:
- sólidos: carbonato de bário, carvão de madeira;
- líquidos: cianureto de sódio(cianuração );cloreto de sódio; carbonato de
sódio;
- gasosos; gás de rua.
A velocidade de penetração é:
- 0,1 mm/hora, com carburantes em pó:
- 0,2 mm/hora, com carburantes granulados
20. 18
No inicio do tratamento esta velocidade é maior nos carburantes líquidos,
porem diminui rapidamente.
N.B.: Se a carburação deve ser parcial, é suficiente recobrir eletroliticamente,
com cobre, as partes que não se desejam cementar, para impedir penetração
do carbono.
Modo de realizar a operação
1- Em caixa, com carburante sólido.
As peças são colocadas junto com o carburante, em caixas de material
refratário, estas são cobertas e fechadas com terra, no forno, para obter a
estanqueidade; após são aquecidas à temperatura desejada. O tempo
necessário, para obter a cementação exigida, é contado a partir do
momento em que esta temperatura é alcançada.
2- Em banho com carburante liquido.
As peças são submersas no banho, suspensas em ganchos ou colocadas
em um cesto metálico.
Observação: As peças carburadas deforma-se durante o tratamento
sendo necessário prever-se uma ligeira sobre espessura para poder
retocar
Tratamento após a carburação
Após a carburação no banho, as peças podem ser temperadas diretamente
no óleo.
Após a carburação na caixa, podem ser realizados vários tratamentos,
segundo o tipo de aço e as fadigas previstas para as peças:
1- resfriamento na caixa e, em continuação, uma têmpera a 900°C e outra a
800°C;
2- têmpera na saída da caixa,seguida de uma outra a 800°C;
3- resfriamento na caixa e, em continuação, têmpera a 800°C, no óleo.
21. 19
Nitretação
É um tratamento para endurecer a superfície, que permite alcançar
temperaturas superiores as conseguidas por cementação. Consiste no
aquecimento do metal de 500 a 525°C, em presença do nitrogênio (gás de
amônia ), durante o tempo necessário para se obter a espessura de
nitruração desejada (0,01 mm por hora).
As zonas que não devem ser nitruradas serão estanhadas previamente.
Quando a operação esta acabada as peças resfriadas na caixa, tem cor
azulada mas não sofrem transformações.
Estampos - componentes
A - Punção
Nas peças de pequenas dimensões, os funções são fabricados geralmente
em uma só peça.
Nas peças de dimensões médias, os punções podem ser fabricados em duas
peças: uma faca, em aço duro temperado, fixado por parafusos e pinos de
guia ao corpo do punção, fabricado em aço semiduro.
Este tipo de fabricação pode facilitar a usinagem, diminuir ou evitar as
transformações na têmpera e economizar o aço duro.
Nas peças de grandes dimensões, os punções são fabricados geralmente
com facas acopladas. O corpo do punção será em aço semiduro ou de
fundição.
As facas terão como máximo 250mm de comprimento (para evitar a
deformação na têmpera).
22. 20
Em geral a forma da peça a ser cortada é dada sobre a toda a altura. Pode-se
igualmente prever a fabricação usinando somente esta forma sobre 15 ou
20mm.
É possível evitar a flexão dos punções redondos de pequeno diâmetro,
prevendo dois diâmetros no punção, a parte que tem o diâmetro a ser
puncionado terá um comprimento de 8 a 10mm e será continuada pelo corpo
do punção fabricado com diâmetro bastante maior.
Às vezes fabricado em duas peças: uma bucha exterior que reforça o punção
(permite o emprego de aço calibrado).
Dimensões: para evitar rupturas demasiado freqüentes, o diâmetro mínimo a
cortar deve ser a espessura d9o material.
Altura dos punções: em geral, adota-se 70mm.
Para pequenos punções redondos deverá ser verificada a resistência a
flambagem pela formula:
E
I
700h =
Na qual: h = altura do punção
E = esforço de corte
I = coeficiente dimensional.
Punção redondo
64
dπ
i
4
=
Punção quadrado
12
a
I
4
=
Punção triangular
36
ha
I
3
=
Punção tubular )( 44
dD −==
64
π
I
Punção retangular
12
ab
I
3
=
23. 21
B – Matriz
Como para os punções, são possíveis 3 tipos de fabricação.
- em uma peça
- com placa acoplada, de uma peça ou fracionada
- com peças acopladas
Saída
O furo das matrizes é formado por uma parte “cilíndrica”, de perfil e
dimensões constantes, continuada por uma conicidade chamada saída.
A parte “cilíndrica” deve ser igual a 3 ou 4 vezes e (espessura da chapa) até 2
mm (1,5 vez se e >2).
Se a ferramenta deve ser utilizada para uma série muito grande, a altura da
parte “cilíndrica” pode ser verificada, tendo em conta o material retirado cada
vez que a ferramenta é afiada e o numero de peças cortadas entre estas
operações.
50000a30
ldepeçasnúmerototax0,15
H =
0,15 representa a espessura retirada em cada retificação.
30000 a 50000 representa numero de peças cortadas entre 2 retificações.
O ângulo de saída varia de 1 a 3°.
Em alguns casos a saída é prolongada até a face de corte, mas então é
preferível fazer esta saída com um ângulo menor na parte superior (0,5°).
Nos furos redondos é possível fazer continuar a fase de corte por um furo
cilíndrico que tenha mais ou menos 2 mm de diâmetro a mais que o furo de
corte, porem é preferível continuar em forma cônica (evitem que os retalhos
fiquem presos).
24. 22
A fabricação com placa de corte fracionada pode ser feita de dois modos:
1- normal: O suporte da matriz, de aço semiduro, é fabricado com um
encaixe para receber as peças acopladas, fixadas por parafusos e pinos
de guia.
A divisão da placa de corte será feita de forma a facilitar a usinagem e evitar
as deformação na têmpera.
Nunca deve-se secionar no ângulo ou no alinhamento de uma seção de facas
acopladas do punção.
Nos furos redondos, podem ser previstas buchas ajustadas; estas serão
encaixadas a pressão na matriz, ou montadas sem folga e retidas por uma
presilha.
2- de blocos: A matriz esta formada por:
a) um suporte em aço semiduro. Este tem a forma de uma placa furada que
tem, nos dois lados parafusos de pressão.(A dimensão do encaixe será
superior em 3mm às dimensões totais dos blocos.)
b) blocos de aço duro temperado. São peças segmentadas das quais todas
as partes são retificadas, e que, unidas por parafuso de pressão, formam
a placa de corte da matriz.
Determinações das uniões. Neste caso, a matriz é acabada
independentemente dos punções. As uniões serão feitas de preferência no
alinhamento das arestas cortantes.
Todos os blocos devem encaixar entre si e se manter fixos mutuamente sob
os apertos dos parafusos de pressão.
Dimensões do suporte da matriz.
Em geral são deixados de 25 a 30 mm entre a aresta cortante e o canto
externo.
Espessura: 18 a 28 mm (20 a 30 antes de usinar, conforme as dimensões).
25. 23
Para as placas ou facas acopladas. Espessura de 8 a 23 mm(idem para os
punções). aplicando uma das duas formulas;
1- Matriz que se apóiam em dois suplementos:
Rx
l
hb
x
3
2
E
2
d <
2- Matriz montada no ar:
Rx
l6
hb
E
2
d <
Nas quais:
dE = força total do corte
R = coeficiente de trabalho do aço com o qual é fabricado a ferramenta
l = distancia entre 2 suplementos ou comprimento do ar
b = largura da placa matriz diminuída na largura dos furos
h = espessura da placa matriz.
Duração de uma matriz
Pode ser admitido que uma ferramenta bem fabricada pode cortar de 30000 a
50000 peças sem ser adiada.
Cada afiação necessita em media da retirada de 0,15mm de material sobre a
matriz. Será possível então cortar de 1200000 a 2000000 de pacas antes de
serem retiradas 6mm da matriz.
27. 25
Estampo de corte
Definição e Nomenclatura
É um conjunto de peças ou placas que, associado e adaptado
as prensas ou balancins executa operações em chapas, para a
produção de peças em série.
28. 26
A parte útil obtida da tira é denominada peça e as sobras das
tira, retalhos.
Conjuntos Principais
É formado por dois conjuntos de peças ou placas que se
denominam superior e inferior.
Conjunto Superior
É a parte móvel do estampo, que é fixada ao cabeçote da
prensa pela espiga, realizando movimentos verticais
descendentes e ascendentes.
29. 27
Nomenclatura
1 – Alojamento da espiga 5 - Conjunto superior
2 – Mandril 6 – Placa de fixação
3 – Conjunto inferior 7 – Mesa
4 – Cabeçote
Conjunto Inferior
É a parte do estampo que é fixada na mesa da prensa ou
balancins por meio de parafusos e placas de fixação.
Espiga
É a peça cilíndrica, de aço 1020 a 1030 que, introduzida e
presa no alojamento do cabeçote, sustenta o conjunto superior.
Nomenclatura
1 – cabeçote
2 – Alojamento da espiga
3 – Espiga
4 – Parafuso de fixação
5 – Mandril
6 – Conjunto Superior
7 – Base do cabeçote
30. 28
Tipos
Cilíndrica
Adapta-se, mediante o uso de buchas cortadas, a diversos
cabeçotes. Tem o inconveniente de não oferecer uma boa
fixação.
Cilíndrica com rebaixo cônico
Para cabeçotes com alojamentos para espiga padronizada, tem
a vantagem de permitir uma boa fixação.
Funções da parte cônica da espiga
A parte cônica da espiga tem duas funções:
Ao apertar o parafuso,a pressão exercida
nesta parte eleva a espiga forçando o
encosto da placa superior no cabeçote da
prensa;
As rebarbas formadas pelo parafuso na
parte cônica da espiga não chegam a
atingir o alojamento no mandril,
permitindo uma correta fixação.
31. 29
Observação
O rasgo “G” da figura ao lado é feito para
dar aperto ou afrouxar a espiga da placa
superior, por meio de uma chave radial.
Tabela de dimensões da espiga
Capacidade
da
prensa
D
A B C r
D1
métrica
fina
E F G
10 tf/cm2
20 tf/cm2
25 13 23 13 3
14 x 1,5
18 x 1,5
20 2,5 5
30 tf/cm2
38 19 34 19 4 27 x 1,5 30 4 8
50 tf/cm2
50 25 45 25 5 36 x 1,5 40 5 10
80 tf/cm2
73,5 31 57 31 6 44 x 1,5 50 6 12
Placa Superior
É uma placa de aço 1020 a 1030, ou de ferro fundido, na qual é
fixada a espiga e tem por finalidade unir, por meio de
parafusos, a placa de choque e a placa porta-punção.
32. 30
Tipos
a) A placa superior mais simples está representada na figura
abaixo.
b) Os estampos de corte, guiados por colunas, são mais favoráveis, no que
se refere a sua capacidade de produção e durabilidade
33. 31
Observação
Existe outro tipo de placa superior usado em prensas
automáticas. Sua fixação é feita por meio de parafusos e placas
de fixação
Placa de Choque
É uma placa de aço 1060 a 1070, temporada e retificada, que
tem a função de receber choques produzidos pelas cabeças
dos punções, no momento que estes furam ou cortam a chapa,
evitando que os mesmos penetrem na placa superior. Sua
espessura varia conforme o material a ser cortado.
Tipos
Os mais comuns são:
Placa de choque inteiriça. Quando tem o mesmo tamanho que
a placa superior
34. 32
Placa de choque em partes. Usa-se quando o estampo é de
grandes dimensões e pode deforma-se no tratamento térmico
Discos postiços. Usam-se quando a placa superior é de
grandes dimensões para obter-se economia de material
Placa porta-punções
É uma placa de aço 1020 a 1030 situada logo abaixo da placa
de choque ou da placa superior e fixa-se por meio de
parafusos.
Sua função é sustentar punções, centradores, cunhas e as
colunas de guia quando forem necessárias.
35. 33
Nomenclatura
1 – Placa de choque
2 – Alojamento para cabeças de
punções
3 – Placa porta-punções
4 – Alojamento de punções
Os alojamentos para colocar os punções podem ser usinados
ou realizados manualmente.
Ajuste
Quando o estampo se destina a trabalhar em prensas
automáticas, o ajuste dos punções na placa porta-punções
deve ser H7 h6.
Em prensas excêntricas, o ajuste é H7 g6.
Observação
Para o projeto de uma placa porta-punções, devemos
considerar:
a) Espessura adequada para prender os punções.
b) Suficiente penetração dos parafusos para suportar o esforço
de separação dos punções.
Placa-guia
É uma placa de aço 1020 a 1030 que tem a punção de guiar os
punções e pilotos centradores, nas cavidades cortantes da
matriz.
A espessura da guia varia conforme o tamanho do estampo, o
curso e a função dos punções
Os punções deverão receber, na guia, um ajuste deslizante H7 g6.
36. 34
Em casos de grande produção de peças, pode-se estudar a
possibilidade de encaixar peças postiças ou buchas
temperadas nas guias, evitando-se assim o desgaste
prematuro.
Tipos
Fixa. Monta-se conjunto inferior por meio de parafusos e pinos
de guia
37. 35
Prensa chapa. Monta-se no conjunto superior, guiada por
colunas, quando existe o perigo de deformar a tira, no momento
em que os punções realizam as operações. Seu movimento é
regulado por meios de parafusos limitadores e com molas, para
que funcione como expulsor do retalho.
Nota
A guia prensa-chapa é geralmente utilizada em estampos
progressivos.
38. 36
Guias laterais
São duas peças de aço 1040 a 1060, colocadas nas laterais da
placa-matriz. Podem ser temperadas e revenidas. Sua função é
guiar a tira de material a cortar.
Dimensões
A espessura das guias será 20% maior do que a da tira a
cortar. A distância entre estas deve ser igual à largura da tira a
cortar mais uma pequena folga que facilite o movimento da
mesma.
O comprimento pode ser igual ao da placa-matriz, mas
recomenda-se construí-las mais compridas, colocando-lhes um
suporte, o que lhes dá rigidez e, ao mesmo tempo, serve de
apoio a tira.
Fixação
As guias laterais são fixadas entre a placa-guia e a placa-
matriz, por meio de parafusos e dois pinos de guia.
39. 37
Observação
Quando a tira a cortar é de pouca espessura, as guias podem
ser substituídas por um canal na placa, que devera ser de 1,5 a
2 vezes a espessura da tira.
Placa-matriz
É uma peça de aço inoxidável, temperada revenida e retificada;
é provida de cavidades que têm a mesma secção dos punções
e cuja função é reproduzir peças pela ação dos mesmos.
Tipos
Inteiriças. Quando são construídas de uma só peça
40. 38
Seccionadas. Quando são construídas de várias peças.
Para estampos de grandes dimensões
Quando as dimensões são muito pequenas e representam
dificuldades de construção, as peças postiças são encaixadas
na placa-matriz.
Compostas. Faz-se este tipo para facilitar a construção e
reparação da placa-matriz.
Classificam-se em:
a) Placas-matrizes com peças postiças
41. 39
b) Placa Matriz com pastilhas encaixadas em material de baixo
teor de carbono.
Ângulo de saída
Quando se fazem as cavidades da placa-matriz, estas não são
de medidas uniformes porque vão se alargando de forma
inclinada, para facilitar a saída das peças.
Com saída no inicio da aresta cortante. Para os estampos de
menor produção, e quando o material a cortar é muito macio e
de grande espessura, a inclinação começa na aresta cortante
da matriz.
Com secção de corte paralela. Esta forma é a que se usa
normalmente veja a figura abaixo, Neste caso a cavidade tem
uma parte paralela chamada secção de corte, que tem de duas
a três vezes a espessura da chapa a cortar, iniciando-se daí
uma inclinação de 1º a 3º.
42. 40
Com secção de corte inclinada. É semelhante a anterior, porém
a secção de corte ou parte ativa se faz ligeiramente cônica
(meio grau).
É usada para placas-matrizes de pouca precisão e materiais
duros.
Em caso de furos, faz-se a saída utilizando-se uma broca de
diâmetro maior.
Nos furos de pequeno diâmetro, a seção de corte é
ligeiramente cônica, para diminuir o esforço do punção e
facilitar a saída do retalho. Obtem-se esta conicidade por meio
de um alargador cônico.
43. 41
Placa-Base
Definição
É uma placa que serve de apoio à placa matriz e se fixa a esta
por meio de parafusos e pinos de guia. É construída de aço
1020 a 1030 ou ferro fundido. Quando o produto obtido sai pela
parte inferior da matriz, a placa base terá uma cavidade maior,
para facilitar sua saída.
Tipos
Simples. É a mais econômica pela sua forma de construção.
Seu tamanho é maior que as outras placas, para permitir sua
fixação na mesa da prensa.
Semi-embutida. Este sistema tem a vantagem de reforçar
lateralmente a placa matriz, permitindo reduzir suas dimensões.
44. 42
Embutida. Para placa-matriz submetida a grandes esforços
laterais ou quando sua construção apresenta perigos de
ruptura.
Universais. Constroem-se para poder adaptar placas-matrizes
de diferentes medidas. A forma de fixação pode ser direta ou
com réguas de ajuste, por meios de parafusos.
Com colunas. São usadas nos estampos de alta produção e
constroem-se com colunas-guias de dimensões normalizadas.
45. 43
Sistemas de fixação
Para fixação de placa-base na mesa da prensa, procede-se de
duas maneiras:
Por meio de parafusos, diretamente na placa-base.
Por meio de parafusos e placas de fixação.
46. 44
Placa-base universal
Dimensões
Nº
Dim
A B C D E F G
1 290 215 165 150 75 11 15
2 290 215 190 150 75 11 15
3 290 215 215 150 75 11 15
4 320 245 175 180 75 14 15
5 320 245 200 180 100 14 19
6 320 245 230 180 100 14 19
7 370 290 235 205 130 17 19
8 370 290 240 205 130 17 22
47. 45
Punções
Definição
São peças de aço indeformável, temperadas e revenidas, que
efetuam o corte ao introduzir-se nas cavidades da placa-matriz,
dando forma ao produto.
Tipos
Classificam-se em:
a) Simples: sua forma não apresenta dificuldade de
construção.
Com postiços: apresentam partes frágeis que serão
submetidas a grandes esforços.
48. 46
c) Seccionadas. Constroem-se desta forma, quando são de
grandes dimensões e também para facilitar sua construção
e reparação.
Sistemas de fixação
Simples: Quando a espiga e o punção formam uma única
peça.
Com cabeça remachada: Fixam-se diretamente à placa porta-
punção ou por meio de uma bucha.
49. 47
Com cabeças usinadas:
Observação
Quando a seção de corte não é cilíndrica, deve-se determinar
sua posição para evitar ruptura do punção.
Outros Tipos de Fixação
Além dos tipos comuns existem outros que se utilizam em
casos especiais.
Punção semi-embutido e preso por parafuso e pino de guia,
para posicioná-lo.
50. 48
Quando os punções são de pouca espessura, fixam-se por
meio de pinos de guia perpendiculares à sua posição; o
conjunto embute-se na placa porta-punção.
Quando o punção tem uma base de apoio suficiente pode-se
fixá-lo à placa porta-punção por meio de parafusos e, no
mínimo, dois pinos de guia.
Vantagens
Não é necessário embutir o punção na placa. Permite
economia na construção do punção.
51. 49
Pilotos centradores
Definição
Os pilotos centradores são pinos que permitem posicionar a
tira, já furada, sobre a cavidade da matriz, para se obter um
produto com boa precisão. O material indicado para sua
construção é o aço-prata que deve ser temperado e revenido.
Tipos
Pilotos fixos no punção, com ajuste forçado duro H7 m6.
Pilotos fixos no punção, com espiga roscada.
52. 50
Empregam-se nos casos em que os furos a centrar encontram-
se dentro do contorno da peça a cortar.
Pilotos fixos na placa porta-punção com cabeça remachada.
Empregam-se quando a peça a fabricar não tem furos. Neste
caso os pilotos devem ser colocados lateralmente sobre o
retalho da tira.
Detalhes de construção
R = D
R = 0,3 . D
E = espessura da tira . 0,5
D = 2/3 . D
D = menor que o furo a centrar, de acordo
com a tolerância desejada.
53. 51
Pinos de guia
Definição
São peças cilíndricas geralmente de aço-prata temperadas e
revenidas.
Sua função posicionar as placas de um conjunto, ou peças
entre si, eliminando a folga dos parafusos da fixação.
O ajuste nas diversas placas deve ser H7 j 6.
54. 52
Empregam-se, no mínimo, dois pinos de guia, localizados o
mais distante possível entre si, tendo-se em conta a segurança
da placa-matriz.
Ø mm 3 – 5 6 – 12 12 – 20
x 6 10 13
Segundo a necessidade, os alojamentos dos pinos de guia se
efetuam de diversas formas.
Tipos
Passante: Emprega-se quando as peças a posicionar permitem
um alojamento total.
55. 53
Não passante: Emprega-se geralmente na fixação dos
punções.
Os pinos de guia colocados nos furos não passantes podem
ser ocos ou com um pequeno plano, facilitando a saída de ar
para sua melhor extração.
As dimensões dos pinos de guia se determinam pela espessura
das placas a fixar e pelo esforço que suportam.
56. 54
Tabelas práticas para uso dos pinos de guia.
L
D
4 6 8 10 12 14 16 20
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Comprimentodopinodeguia
160
58. 56
Processo de corte
a) O punção, ao descer, pressiona a tira contra a placa-matriz
e empurra a parte a cortar dentro da cavidade da mesma,
produzindo deformações na superfície da tira a cortar,
iniciando-se as linhas de ruptura.
b) Para que o produto obtido não apresente rebarbas, é
necessário que a folga entre o punção e a placa-matriz seja
adequada.
c) A pressão que o punção continua exercendo, provoca a
separação das peças.
59. 57
Folga, cálculo e aspecto
A folga que deve existir entre o punção e a placa-matriz, para
que a ação do corte seja correta, traz como conseqüência a
conservação do corte da placa matriz e a qualidade da peça.
Dimensionamento
Quando precisamos obter contornos externos, a placa-matriz
leva a medida nominal da peça e a folga fica no punção.
No caso de contorno interno, o punção leva a medida nominal e
a folga se acrescenta à placa-matriz.
Cálculo
Para determinar as medidas correspondentes ao punção e
placa-matriz. Podem-se aplicar as fórmulas seguintes:
Para aço macio e latão
20
e
=F
Para aço semi-duro
16
e
=F F = Folga em mm;
Para aço duro
14
e
=F E = espessura da chapa em mm
60. 58
Exemplo
Determinar as medidas do punção e placa-matriz para construir
peças de aço semi-duro.
16
e
=F
16
1
=F F = 0,006 mm
Contorno externo
16 – 2 (0,006) = 15,88 mm
Contorno interno
6 + 2 (0,006) = 6,12 mm
Quando há dificuldade para medir a folga entre o punção e a
placa-matriz é necessário fazer ensaios na prensa ou balancin,
para determiná-la pelo aspecto da peça.
Aspectos da peça
A parte cortada na peça apresenta duas partes, uma brilhante e
outra fosca.
Este fenômeno ocorre em função da folga entre o punção e a
placa-matriz. Suas medidas variam de acordo com a espessura
e o tipo do material a ser cortado.
Exemplos
1. Para materiais não ferrosos, dúcteis e de pouca resistência
à tração, parte fosca tem 1/3 da espessura.
2. Em materiais ferrosos que não oferecem grande resistência
à tração, a parte fosca tem a metade da espessura.
61. 59
3. Para materiais ferrosos que oferecem maior resistência à
tração, a parte fosca tem 2/3 da espessura.
Observação
Existem outros materiais que se adaptam a qualquer dos três
casos citados, como sejam: folha de flandres, aço silicioso, aço
inoxidável, materiais isolantes e plásticos.
Tabela prática para determinar a folga entre o
punção e a placa-matriz
63. 61
Esforço de corte
Definição
É a força necessária para efetuar um corte no material e
determinar a capacidade, em toneladas, da prensa a utilizar.
Para calcular o esforço de corte podemos aplicar a seguinte
fórmula:
Ec = P . e . Rc
Ec = esforço de corte
P = Perímetro da peça a cortar (em mm)
E = espessura da chapa (em mm)
Rc = resistência ao corte do material (em kgf/mm2
)
Exemplos
1. Queremos saber o esforço necessário para cortar a
peça da figura abaixo. A resistência do material a cortar
é de 32/kgf/mm2
e a espessura da chapa é de 1 mm.
Cálculo
Ec = P . e . Rc
Ec=100 . 1 .32=3200
Ec = 3200 kgf
100
30
20
20
10
10
10
=1P
64. 62
2. Calcular o esforço de corte para obter a peça da figura
abaixo. Onde a Rc = 32 kgf/mm2
e a espessura é de 1 mm
Cálculo
Ec = P . e . Rc
Ec = 140 . 1. 32 = 4480
Ec = 4480 kgf
P = 100 + 40 = 140
P = 140 mm
Observação
O valor da resistência ao corte se obtém da tabela e está
relacionado diretamente com o tipo de material a trabalhar.
Para reduzir o esforço de corte pode-se afiar a parte ativa dos
punções e placas matrizes nas formas seguintes.
Esta forma de construção não se recomenda para cortar
material de pouca espessura, porque as peças a obter sofrem
deformações. Portanto, usa-se em material de considerável
espessura.
Também se pode reduzir o esforço de corte, construindo os
punções ou matrizes de modo que trabalhem em forma
escalonada.
100
30
20
20
10
10
10
=1P
40
10
10
10
10
=2P
65. 63
A efetividade deste sistema é que o esforço se produz
parcialmente sobre o material a cortar.
Observação
A diferença de medida entre os punções ou matrizes, varia
segundo a espessura do material a cortar
Tabela de resistência ao core em kgf/mm2
ESTADO ESTADO
MATERIAL
MACIO DURO
MATERIAL
MACIO DURO
Chumbo 2 – 3 - Chapa de aço - 40
Estanho 3 – 4 - Chapa de aço para embutir 30 – 35 -
Alumínio 6 – 11 13 – 16 Chapa de aço semi-duro 45 – 50 55 – 60
Duralumínio 15 – 22 30 – 38 Aço laminado com 0,1% C 25 32
Silumínio 10 – 12 20 Aço laminado com 0,2% C 32 40
- - - Aço laminado com 0,3% C 35 48
Zinco 12 20 Aço laminado com 0,4% C 45 56
Cobre 12 – 22 25 – 30 Aço laminado com 0,6% C 56 72
Latão 22 – 30 35 – 40 Aço laminado com 0,8% C 72 90
Bronze Laminado 32 – 40 40 – 60 Aço lami80nado com 1% C 80 105
Alpaca laminada 28 – 36 45 – 46 Aço ao silício 45 56
Prata Laminada 23 – 24 - Aço inoxidável 50 – 55 55 - 60
67. 65
Passo de estampo
Denomina-se passo de um estampo o avanço necessário da
tira para efetuar um novo corte.
Determina-se o passo somando a largura máxima da peça a
cortar, tomada em sentido longitudinal da tira, com a distância
mínima entre as peças.
Nomenclatura
e = espessura do material
c = comprimento da peça
a = espaçamento longitudinal
b = espaçamento lateral
p = passo
Exemplo I
e = 2 mm
c = 18 mm
a = 2 mm
b = 3 mm
P = c + a → P = 18 + 2 → P = 20 mm
68. 66
Exemplo II
e = 2 mm
c = 30 mm
a = 2 mm
b = 3 mm
P = c + a → P = 30 + 2 → P = 32 mm
Em função do passo, determina-se a colocação dos topes, a
dimensão c da faca de avanço e calcula-se a quantidade de
peças, por chapa, e a porcentagem de aproveitamento.
69. 67
Sistema de avanço
Topos
São dispositivos de retenção, colocados no estampo, para
posicionar a tira, obter uniformidade nas peças e relacionar-se
diretamente com a economia de material.
Tipos
Topes Fixos. São os que se colocam no conjunto inferior do
estampo. Utilizam – se para baixa produção. Classificam-se
em:
a) Os que permitem avançar a tira, dando-lhe posição, ao
encontrar-se com o corte anterior.
b) Os que permitem a tira avançar diretamente até o tope
montado na parte exterior do estampo, mediante um
suporte.
70. 68
Observação
Para aplicar este sistema, é necessário que as peças sejam da
mesma largura que a tira.
Topes Móveis. São utilizados no conjunto inferior do
estampo e se empregam para a alta produção.
Tope de Balancín. Consiste num tope basculante e é
acionado pelo movimento da prensa.
Este sistema permite obter maior produção que o anterior.
É utilizado, geralmente, nos estampos nos quais a alimentação
da tira se faz de forma automática.
Funcionamento
a) Ao empurrar a tira contra o tope “A”, este se apóia na face
anterior da sua cavidade.
b) Ao descer o punção, depois de fixar a tira, obriga o tope “A”
a levantar-se por meio do acionador “P”.
c) Efetuado o corte, o tope volta à sua posição pela ação da
mola e se apóia sobre a tira.
71. 69
d) Ao empurrar a tira que agora está livre, o tope “A” cai na
cavidade recém cortado e se apóia novamente na face
anterior desta e o ciclo recomeça.
Vantagem
É suficiente empurrar a tira, com movimento uniforme, para
obter bom rendimento do estampo.
Topes auxiliares. Utilizam-se em combinação com outros
sistemas, para evitar perdas de material no começo e o final da
tira.
a) Para aproveitar a primeira peça, aciona-se manualmente o
tope.
b) Para aproveitar as últimas peças com movimento lateral e
efeito central.
72. 70
Facas de avanço
Também são punções e suas larguras equivalem ao passo da
matriz e são usados nos estampos de precisão para obter
maior rapidez no trabalho. Estes punções fazem um corte
lateral igual ao passo.
Dupla. Pode ser adaptada para determinar a largura da peça
ou obter maior precisão.
Utilizam-se, também, para conseguir total aproveitamento da
tira.
73. 71
Observação
Para evitar o desgaste da guia lateral causado pelas
consecutivas pancadas da tira e pelo atrito da faca de avanço,
deve-se colocar um postiço de aço temperado.
Tipos
Faca reta. É de fácil construção, portanto, a mais empregada.
Desvantagem
Geralmente, a faca de avanço reta sofre desgaste nos cantos
vivos, dando origem a pequenas saliências na tira que
impedem o deslizamento normal da mesma.
Com ressalto. Neste tipo, a saliência S, formada em
conseqüência do desgaste da faca de avanço, é eliminada no
corte sucessivo.
74. 72
Observação
Por ser o ressalto R geralmente de pequena dimensão, existe o
perigo da ruptura da faca.
Adapta-se ao trabalho com materiais de poucas espessura.
Com rebaixo. Neste tipo de faca de avanço, as saliências
formadas nas tiras não necessitam ser eliminadas, pois, não
interferem no deslizamento da tira.
Tem a vantagem de não oferecer perigo de ruptura e assegurar
um bom trabalho.
75. 73
Disposição da peça na tira
É um estudo de um projeto que tem por finalidade obter a
osição da peça na tira, considerando:
1. Economia de material
2. Forma e dimensões da peça
3. Sentido do laminado na peça a ser dobrada
As disposições mais comuns são:
- reta e inclinada
- sem intervalos
- alternada
76. 74
- de arruelas e polígonos regulares.
Disposições Especiais
2. Em certos casos, uma ligeira modificação na forma da peça
permite grande economia de material.
3. Em outros casos, pode-se aproveitar o retalho, quando este
se adapta às medidas de outra peça do mesmo material.
4. Quando a peça é submetida a uma ação de dobra, esta
será em sentido transversal ao laminado da tira, para dar-
lhe maior resistência, já que ao contrário existe o perigo de
ruptura na obra.
77. 75
Observações
Na disposição alternada projeta-se o estampo de duas formas:
1. Para baixa produção com um punção, passamos duas
vezes a tira invertendo sua posição.
2. Para alta produção com dois punções.
Procedimento para determinar a melhor posição da peça na
tira.
1. Desenhar no papel a figura da peça
2. Transportar para o papel transparente a mesma figura
várias vezes, procurando manter o mesmo espaçamento a
para todo o contorno da peça na figura abaixo.
Observações
1. O espaçamento a é aproximadamente igual à espessura da
chapa, devendo ser no mínimo 1 mm
2. O espaçamento b obtém-se multiplicando a espessura da
chapa pelo fator 1,5. O espaçamento b não deve ser menor
que 1,5 mm
78. 76
3. A largura da tira é igual à largura da peça mais 2 b; L = z + 2b.
4. Repetir os itens (1) e (2) para outras disposições.
5. Calcular a porcentagem de aproveitamento Pa da tira, para
cada posição encontrada, utilizando a fórmula:
.
.
=
A
NA
P
p
a 100 sendo
Ap = Área da peça em mm2
N = Número de peças por metro de tira
A = Área de um metro de tira em mm2
6. Comparar os valores de Pa referente à cada posição e
escolher o que apresentar maior Pa.
79. 77
Exemplos
1. Calcular a quantidade de peças (figura A) que se pode obter
de uma chapa que tem 2m x 1m, com as disposições das
figuras B e C. Calcular a porcentagem de aproveitamento.A
espessura do material é de 1 mm.
80. 78
Desenvolvimento
1. Calcula-se a largura da tira, somando a largura da peça com
os dois espaçamentos laterais.
Largura da tira 30 + 1,5 + 1,5 = 33 mm
Largura da tira 20 + 1,5 + 1,5 = 23 mm
2. Em seguida divide-se a largura da chapa pela largura da
tira, para obter-se o número de tiras por chapa.
Número de tiras por chapa B =
33
1000
30 tiras
Números de tira por chapa C tiras43=
23
1000
3. Para determinar o número de peças por tira, divide-se a
largura desta (2m) pelo passo.
Número de peças por tira B =
21
2000
95 peças
Número de peças por tira C =
31
2000
64 peças
4. Calcula-se o número de peças por chapa, multiplicando-se o
número de peças numa tira pela quantidade de tiras da
chapa.
Número de peças por chapa A 95 x 30 = 2850 peças
Número de peças por chapa B 64 x 43 = 2752 peças
5. Calcula-se a porcentagem de aproveitamento de material,
segundo a fórmula:
100.
A
N.A
=P
p
a
Ap = área da peça em mm2
N = número de peças por chapa
A = área da chapa em mm2
81. 79
Cálculos
Porcentagem de aproveitamento Pa
Conforme a figura B Conforme a figura C
¨.100=
A
.NpA
=
a
P ¨.100=
A
.NpA
=aP
¨¨ .100
0000002
8502.500
=aP ¨¨ .100
0000002
7522.500
=aP
¨¨ .100
0002
285.5
=aP ¨¨ .100
00020
7522.5
=aP
¨¨ .100
0002
4251
=aP ¨¨ .100
00020
76031
=aP
¨.1000,7125=
a
P¨ ¨¨ .1000,688=
a
P
71,25%¨ =
a
P 68,8%¨ =
a
P
Resultados
Peças obtidas: 2 850 Peças obtidas: 2 752
Porcentagem de aproveitamento 71,25% Porcentagem de aproveitamento 68,8%
1. Da comparação dos resultados obtidos, conclui-se que a
melhor disposição é a que esta apresentada na figura 20.
2 800 peças com 71,25% de aproveitamento do material.
2. Calcular a porcentagem de aproveitamento em um metro de
tira, para cortar arruelas com as dimensões da figura
abaixo.
82. 80
Desenvolvimento com um punção
1. Cálculo do número de peças por metro de tira segundo a
figura abaixo
¨
A+D
0001
=N
¨
15,5
1000
=N¨
1,5+14
1000
=N¨
64peças=N¨
a = e
b = 1,5 . e → b = 1,5 . 1,5 → b = 2,25 mm
2. Determine da largura da tira: L = D + 2 b
→ L = 14 + 2 . 2,25→
→ L = 14 + 4,5 →
→ L = 18,5 mm
3. Cálculo da porcentagem de aproveitamento:
Ap = + π . R2
- π . r2
→
¨.100
A
.
p
A
=aP
N
→Ap = 3,14 . 49 – 3,14 . 12,25 →
→Ap = 153,86 – 38,46 →¨.100
50018
64.115,4
=aP¨
→Ap = 115,40 mm2
¨.100
50018
7385,6
=aP¨
A = L . 1 000
→ A = 18,5 . 1 000 →→ Pa = 40%
→ A = 18 500 mm2
Desenvolvimento com dois punções
1. Cálculo da largura da tira para obter uma disposição que
proporcione o dobro de peças do desenvolvimento anterior
determinado o valor de h.
h = sem 60º . (D + a) →
→ h = 0,866 . (14 + 1,5) →
→ h = 0,866 . 15,5 →
→ h = 13,42 mm
L = h + D + 2 B
→ L = 13,42 + 14 + 2 . 2,25 →
→ L = 13,42 14 + 4,5 →
→ L = 31.92 mm
83. 81
2. Cálculo da porcentagem de aproveitamento
N = 64 . 2 → N = 128 peças
¨.100
A
N.pA
=aP
Ap =115,40 mm2
¨.100
92031
128.115,40
=aP¨
A = L . 1 000 →
→ A = 31,92 . 1 000→¨.100
92031
771,214
=aP¨
→ A = 31 920 mm2
→ Pa = 46%
Desenvolvimento com três punções
1. Calcule da largura da tira, para obter o triplo de peças do
primeiro desenvolvimento, determinado o valor de x.
h = sem 60º . (D + a) →
¨.100
A
N.pA
=aP
→ h = 0,866 . (14 + 1,5) →
→ h = 0,866 . 15,5 →¨.100
34045
192.115,40
=aP¨
→ h = 13,42 mm
¨¨ .100
34045
156,822
=aP
→ Pa = 48%
Da comparação dos três resultados obtidos, conclui-se que,
quanto maior for o número de peças a cortar, devemos
utilizar uma ferramenta que produza maior número de peças
por golpe da prensa.
85. 83
Localização da espiga
Processo gráfico e analítico
É determinar correntemente, a posição da espiga para que não
haja desequilíbrio do conjunto superior do estampo durante o
seu deslocamento, evitando assim esforços irregulares sobre
os punções, principalmente quando os conjuntos não são
guiados por colunas.
A posição correta da espiga é no centro teórico de todos os
esforços efetuados pelos punções.
Podemos determinar o centro teórico dos esforços por
processo gráfico ou por processo analítico.
Processo Gráfico
Para determinar a posição correta da espiga pelo processo
gráfico, devemos proceder da seguinte forma:
1. Referir o desenho do estampo a dois eixos ortogonais,
x e y NA.
2. Traçar paralelos a dois eixos, passando pelo centro dos
punções NA.
86. 84
3. Construir um sistema de eixos ortogonais auxiliar P1 01 P2
paralelos ao sistema XOY.
4. Marcar no semi-eixo 01 P1, a partir do ponto 01, em escala,
os diâmetros dos punções na mesma ordem em que estão
apresentados na figura acima sobre o eixo OY;
5. Marcar no semi-eixo 01 P1, a partir do ponto 01, em escala,
os diâmetros dos punções na mesma ordem e que estão
apresentados na figura acima, sobre o eixo OX;
6. Traçar a bissetriz do sistema de eixos P101P2;
7. Traçar uma reta passando pelos pontos extremos 1 e 6
conforme a figura acima, determinando o ponto B sobre a
bissetriz do sistema P101P2;
8. Traçar retas passando pelo ponto B e cada um dos pontos
2; 3; 4; 5;
87. 85
Determinação da abscissa (X)
9. Tomar um ponto qualquer I sobre a paralela ao eixo OY,
que passa sobre o centro do punção D1 e por este ponto
passar uma paralela à direção B6 da figura acima.
10.Traçar pelo ponto I uma paralela a direção B5, que cortara a
paralela ao eixo OY que passa pelo centro do punção D2 no
ponto I I;
11.Traçar pelo ponto I I, uma paralela a direção B4, que cortara
a linha de centro paralela ao eixo OY, do punção D3, ponto I
I I;
12.Traçar pelo ponto I I I uma paralela a direção B0, que
cortará a direção B6 no ponto P1;
13.Traçar uma paralela ao eixo OY, passando por P1.
Determinação da Ordenada (Y)
14.Tomar um ponto qualquer I sobre a paralela ao eixo 0X, que
passa pelo centro do punção D2 e por este ponto traçar uma
paralela a direção B1 da figura
15.Traçar pelo ponto I uma paralela a direção B2 que cortará a
linha de centro D3, paralela ao eixo 0X, no ponto I I;
16.Traçar pelo ponto I I uma paralela à direção B3, que cortará
a linha de centro de D1,paralela do eixo OX, no ponto I I I;
17.Traçar pelo ponto I I I uma paralela à direção B0 que cortara
a direção B1 do ponto P2;
18.Traçar uma paralela ao eixo OX passando pelo ponto P2
que cortara a paralela que passa por P1 determinando-se
assim o ponto P que será o ponto de ligação da espiga.
Processo Analítico
Para determinar a posição correta da espiga pelo processo
analítico, procedemos da seguinte forma:
1. Redefenir o desenho do estampo a dois eixos ortogonais
XOY;
2. Calcular as distâncias dos centros dos punções, aos eixos X
e Y;
88. 86
3. As distâncias x e y que vão determinar a posição da espiga,
obtem-se pelas formulas:
n
D+...+D+D+D
n
x
n
D+...+xD+xD+xD
=x
321
332211
n
D+...+D+D+D
n
y
n
D+...+yD+yD+yD
=y
321
332211
D1 = 12 mm x1 = 10 mm y1 = 40
mm
D2 = 15 mm x2 = 56 mm y2 = 30
mm
D3 = 20 mm x3 = 25 mm y3 = 15
mm
¨
20+15+12
25.20+56.15+10.12
=x
mm31,06=x¨
47
1460
=x¨
¨
20+15+12
.1520+.30.15+.40.12
=y
mm26,17=y
47
1230
=x ¨¨
Diagrama para determinar a espessura da
placa matriz
Entramos com o esforço de corte Ec, em tf, no eixo vertical e
encontramos no eixo horizontal a espessura E em mm.
91. 89
Dureza das peças
PEÇAS DUREZA ROCKWELL – C
De corte
Faca de avanço
60 – 62
De dobra
De repuxo
56 – 58
De corte e dobra
P
U
N
Ç
Õ
E
S
De corte e repuxo 58 – 60
Placas-matrizes 60 – 62
Placas matrizes c/ partes frágeis
Centradores
58 – 60
Pinos de guia
Topes
56 – 58
Colunas
Buchas
58 – 59
Placas de choque 54 – 56
Levantadores de tira
Extratores
56 – 58
92. 90
Aços especiais para ferramentaria
Características e aplicações
DUREZA RC APÓS
REVENIMENTO ºC
COMPOSIÇÃO
QUÍMICA
APLICAÇÕES
FORNECIDO
COM DUREZA
BRINELL
TEMPERAR
A ºC
100 200 300 400 500 600
C – 0,37%
Si – 1,00%
Mn – 0,40%
Cr – 5,30%
Mo – 1,40%
V – 1,00%
Boa resistência ao calor e ao
desgaste em temperaturas
elevadas. Recomendáveis nos
estampos a quente, para metais
não ferrosos.
175
210
1000
1050
óleo
ar
53 50 50 52 55 49
C – 0,55%
Si – 0,30%
Mn – 0,40%
Cr – 1,00%
Mi – 3,00%
Mo – 0,30%
Aço com têmpera profunda,
grande resistência a abrasão e
fadiga e extrema tenacidade após
a tempera. É usado para
cunhagem com impresso~es
profundas
200
230
800
850
óleo
59 58 53 49 46 41
C – 0,50%
Si – 0,75%
Mn – 0,25%
Cr – 1,30%
W – 2,50%
V – 0,2%
Boa tenacidade e dureza, para
punções de alta capacidade de
trabalho. Pode também ser
cementado, sem perder sua
qualidade.
190
220
880
925
óleo
58 57 55 52 48 43
DUREZA RC APÓS REVENIMENTO
ºCCOMPOSIÇÃO
QUÍMICA
APLICAÇÕES
FORNECID
O COM
DUREZA
BRINELL
TEMPERAR
A ºC
100 200 300 400 500 600
C – 2,05%
Si – 0,30%
Mn – 0,75%
Cr – 12,50%
W – 1,30%
Altamente indeformável, é indicado
para punções e matrizes que exigem
grande capacidade de corte e
resistência ao desgaste.Bom para
corte de chapa siliciosa.
220
260
940
980
óleo
ar
56 64 60 59 57 48
C – 0,90%
Si – 0,30%
Mn – 1,20%
Cr – 0,50%
W – 0,50%
V – 0,10%
É a qualidade de aço mais utilizada
para têmpera em óleo, sem
deformações. É usado na construção
de matrizes, punções pinos e
passadores e pinos de guia.
210
290
790
810
óleo
63 61 56 50 43 --
C – 1,05%
Si – 0,20%
Mn – 0,30%
Extratenaz duro, para punções,
matrizes e cunhos, aplicados nos
estampos com gravuras. Aceita alta
dureza, com profundidade de 2 a 5
mm, deixando o núcleo tenaz.
160
180
770
800
água
66 63 55 47 -- --
93. 91
Estampos de metal duro
As partes de um estampo fabricadas de metal duro ou
carboneto de tungstênio são moldadas à pressão e sinterizadas
pelo processo de pulvimentalurgia. Ordinariamente são
fornecidas por empresas especializadas e seu ajuste final é
dado por eletro-erosão ou retificadoras. Proporciona maior
produção devido à grande resistência ao desgaste e à abrasão.
As peças de metal duro devem ser construídas de modo que
permitam sua fácil troca em caso de ruptura. Os alojamentos
devem ser usinados e ajustados, para se obter um
assentamento correto das mesmas.
Em caso contrário, ao efetuar-se o corte as peças se
romperiam.
94. 92
Nos estampos de dobrar também se usa o metal duro apenas
nos pontos sujeitos a maior desgaste, especialmente para aço
inoxidável.
Nos estampos de repuxo, as bases de aço, onde estão
alojadas guarnições de metal duro, devem ser reforçadas para
agüentar os esforços a que serão submetidas.
Observação
A duração das matrizes e punções feitos de metal duro é de
dez a com vezes maior a dos estampos de aço que realizam
idênticos trabalhos. Além disso, podem trabalhar com maior
rapidez e se conservam por mais tempo.
95. 93
Emprego do cerromatrix
O cerromatriz é uma mistura de chumbo, bismuto e antimônio,
cuja fusão se completa entre 103ºC a 227ºC e sua temperatura
de corrida é de é de 175ºC. Tem a propriedade de dilatar-se
durante a solidificação e emprega-se como material auxiliar
para a fixação de punções, matrizes postiças nas construções
de placas guias.
Este material pode ser refundido e utilizado novamente, pois,
pois suas características permanecem constantes quando é
refundido na temperatura apropriada.Oferece condições de
economia, segundo os casos em que se aplica.
Fixação de Punções
Para fixar os punções na placa porta-punção, é necessário
fazer ranhuras nos mesmos, segundo os casos, com a
finalidade de que o cerromatrix retenha o punção durante o
trabalho.
As cabeças dos punções devem ser planas e rigorosamente
perpendiculares aos eixos dos mesmos. A espessura varia
entre 15 a 40 mm, segundo as secções do estampo terminado
e considerando o material a cortar.
96. 94
As cavidades nas placas porta-punção devem ser cônicas e
maiores (de 6 a 10 mm) que a secção dos punções e ainda ter
ranhuras para assegurar a fixação do cerromatriz
Os elementos sobre os quais se aplica este material devem ser
pré-aquecidos aproximadamente a 150ºC.
Sistema de Fixação
Quando o punção tem rebaixo, faz-se uma rosca na parte que
ficará alojada dentro da placa porta-punção e, com a ajuda de
uma placa suporte e dois calços paralelos.
1 – Prisioneiro
2 – Placa-Suporte
3 – Calços paralelos
4 – Placa porta-punção
5 – Placa guia
6– Punção
7 – Cavidade para o cerromatriz
Quando se trata de fixar punções simples, coloca-se este na
placa-guia e, sobre esta, a placa porta-punção, fixando-a por
meio de grampos paralelos.
97. 95
A parte superior do punção deve ficar no mesmo nível que a
superfície superior da placa porta-punção.
Quando se tem a placa-matriz terminada e deseja-se fixar os
punções, colocam-se estes nas cavidades correspondentes da
placa-matriz, como mostra a figura abaixo, inverte-se a posição
do conjunto, tira-se a placa-matriz levando-a cavidade
destinada ao cerromatriz.
Para a fixação de punções de secção menor, não é necessário
fazer rebaixos nos punções. É suficiente fazer cabeças na
extremidade superior.
98. 96
Aplicação do Cerromatrix nas placas-guias
Este material possue propriedades antifricçaõ, portanto, é
possível seu emprego na construção de placas-guias. Nestes
casos, é necessário cobrir o punção com fuligem, para
compensar a dilatação do cerromatrix e, desta forma, obtém-se
a folga necessária para seu deslizamento na placa-guia.
Aplicações em matrizes postiças
Nos casos de matrizes postiças, a fixação das partes, pode ser
feita mediante o emprego de cerromatrix. No exemplo da figura
abaixo, as partes componentes se colocam na capacidade por
meio de pinos passadores e são fixos à base por meio de
cerromatrix.
99. 97
Colunas e buchas
As colunas e buchas de guia são peças cilíndricas que têm a
função de manter o alinhamento entre os conjuntos superiores
e inferiores de um estampo. Podem ser construídos de aço
1040 a 1050, cementados, temperados e retificados.
As tolerâncias de fabricação da zona de trabalho das colunas e
buchas correspondem a um ajuste H6 h5.
No mínimo, empregam-se duas colunas e seu comprimento
deve ser suficiente para impedir a separação dos conjuntos
durante o trabalho.
Seus diâmetros devem permitir boas condições de rigidez e
fixação.
Tipos de Colunas
Cilíndrica. E o tipo mais simples e se emprega geralmente
quando a placa porta-espiga tem as cavidades que servem
para guiar o conjunto superior. O emprego desta coluna permite
a usinagem das cavidades da placa porta-espiga e placa-base,
ao mesmo tempo. Tem uma ranhura R que facilita sua
retificação.
100. 98
Cilíndrica com rebaixo. O diâmetro da parte de fixação é
maior que o da parte de trabalho e oferece um encaixe mais
firme. Pode adaptar-se para trabalhar com placas porta-espigas
com cavidades guias, como a do exemplo anterior, ou com
buchas que são fixas por encaixe ao porta-espiga.
Cilíndrica com rebaixo e fixação por rosca. Diferencia-se
das anteriores por sua fixação; esta sés faz por meio de uma
espiga com rosca e porca que se aloja na placa-base
Observação
A lubrificação das buchas e colunas pode ser feita por meio de
ranhuras circulares ou helicoidais.
101. 99
Tipos de Buchas
Simples. É mais economia na sua construção. É usada nas
placas porta-espiga de maior espessura.
Com rebaixo. Este tipo de bucha é representado nas figuras
acima e usa-se nas placas porta-espiga de pouca espessura.
Colunas e buchas padronizadas
Cilíndricas
D 25 30 40 50 65
A 12 17 20 25 30
B 3 3 3 4 4
C 22 26 36 45 60
R 4 4 5 5 6
120 130 150 180 190
135 150 175 210 230
150 170 200 240 270
170 190 225 270 310
L
-- -- 250 300 350
102. 100
TABELA
D 25 30 40 50 65
D1 35 42 54 66 82
L 65 70 70 80 80
Cilíndricas em rebaixo
103. 101
TABELAS
D 30 40 50 65 80
D1 40 52 65 80 100
A 17 20 25 30 35
B 3 3 4 4 5
C 26 36 45 60 75
H 50 55 60 70 80
R 4 5 5 6 8
150 160 180 190 200
165 180 210 230 250
180 200 240 270 300
195 220 270 310 350
210 240 300 350 400
L
-- 260 -- -- --
D 30 40 50 65 80
D1 40 52 65 80 100
D2 48 60 75 90 110
A 29 34 39 44 49
B 40 50 60 65 70
L 69 84 99 109 119
R 4 5 5 6 8
Colunas e Buchas com Esferas
São indicadas nos estampos para grande produção.
A montagem entre colunas e buchas se faz de modo que as
esferas trabalhem ajustadas.
A diferença de medidas entre colunas e buchas deve ser de
0,004 a 0,006 menos que o dobro do diâmetro da esfera. Estas
se alojam numa bucha-suporte que pode ser de bronze ou de
aço.
104. 102
As zonas de trabalho, deste tipo de colunas e buchas, devem
ser retificadas.
Observação
Se o curso do conjunto superior é igual a x, o rolamento perfaz
um trajeto de .
2
x
Para evitar o escape do conjunto de esferas, coloca-se, à
pressão, um disco de alumínio na parte superior da bucha.
105. 103
Os detalhes da distribuição e alojamento das esferas na sua
bucha observam-se nas figuras abaixo.
d d1 d2 D3 h1 h2 L d4 d5 Ø esf.
26 38 54 78 90 34 160 26,5 37,5 6
32 40 56 82 100 44 165 32,5 39,5 4
38 46 62 92 110 49 180 38,5 45,5 6
44 56 76 102 125 60 200 44,5 55,5 6
107. 105
Bases com colunas e buchas
Armações
É um conjunto formado por dois elementos, placa-superior e
placa-base que estão providos de buchas e colunas, para
assegurar o alinhamento dos elementos que neles se montam.
Emprega-se para trabalhos de ferramentaria que exigem maior
precisão.
São padronizadas e constroem-se de aço fundido e retificado.
Pode-se obter, segundo a necessidade.
113. 111
Molas para estampo
São elementos utilizados nos estampos, para facilitar as
operações de corte, dobra e repuxo. Formam parte dos
sistemas de retenção e expulsão e são construídos de arame
de aço ao silício.
São vários os tipos de molas empregados, porém os mais
comuns são os helicoidais.
Notações
d = diâmetro do arame
D = diâmetro interno da mola
P = passo
r = raio médio
L = comprimento da mola sem carga
L1 = comprimento da mola com carga máxima
L2 = comprimento da mola com excesso de carga
F = flexão total ativa
n = número de espirais úteis
N = número total de espirais
C = carga máxima admisible em kgf
f = fechamento por espira
114. 112
Observação
No campo da flexão T não há aumento de resistência, havendo,
porém, perigo de deformação permanente da mola. Esse
campo deve, portanto ser evitado.
Fórmulas
r
.143d
=C 3
14
c.r
=d
d
20,103.r
=f
C
.1432d
=D N = n + 1,5 F = f . n L = P . n + d
O aumento de 1,5 espiral no número de espirais úteis é
necessário para o apoio dos extremos da mola.
A resistência da mola aumenta até o limite máximo da flexão F.
Nos estampos onde as molas devem suportar grandes
esforços, podem-se empregar molas colocadas umas dentro
das outras, cuja soma de esforços é igual ou superior a uma
mola de arame grosso que ocupa maior espaço. Quando se
colocam molas dentro de outras se deve inverter o sentido das
espirais, para evitar que se entrelacem.
A carga máxima admissível das molas deve ser igual ou
superior ao esforço necessário.
117. 115
Estampos de duplo efeito
Definição
São estampos especiais, que trabalham com vários punções
introduzidos uns dentro dos outros, de tal maneira que um
punção também funciona como matriz em relação a outro.
Caracteriza-se pelo sistema de expulsão do retalho e da peça,
que se faz por meio de elementos elásticos e mecânicos
auxiliares. Sua fabricação é complexa e cara, portanto, usa-se
para peças de grande precisão ou quando se necessita de
grande produção.
118. 116
Elementos fundamentais
Conjunto Superior Sistema de Expulsão
1. Espiga
2. Placa superior
3. Buchas
4. Placa de choque
5. Placa porta-punção
6. Placa-matriz
7. Punção
13.Expulsor
14.Pinos espulsores
15.Placa expulsora
16.Barra expulsora
17.Parafuso limitador da placa espulsora
18.Molas
19.Placa expulsora
Conjunto Inferior
8. Guia da tira
9. Tope de retenção
10.Punção hídrico
11.Base
12. Colunas de guia
Observação
A figura apresentada não é o único tipo destes estampos, pois,
podem ser modificados, de acordo com a peça a estampar.
Funcionamento
Primeira Fase. Coloca-se o material a cortar sobre o punção
hídrico e a placa de expulsão, que estão no mesmo plano
quando o estampo está em repouso.
119. 117
Segunda Fase. A parte superior baixa e, simultaneamente,
corta os furos e o contorno externo da peça. A placa de
expulsão inferior, por efeito das molas, faz, nessa ocasião, a
ação de prensa-chapa, fixando a tira, para obter um corte mais
preciso.
Terceira Fase. Ao subir o conjunto superior, a placa
expulsora inferior desalojada, por pressão de molas ou
borracha, o retalho que ficou aderido ao punção hídrico. O
retalho interno do punção cai, por gravidade, pelo furo do
mesmo.Em continuação, a barra expulsora do conjunto superior
se encontra com um tope em forma de cruzeta, que tem a
prensa e empurra por meio de expulsor superior, a peça
cortada que ficou presa na matriz.
Observação
A peça cortada fica entre os dois conjuntos do estampo,
portanto, é preciso colocar a prensa de forma inclinada e
adaptar um bico de ar comprimido, para expulsá-la.
120. 118
Placa-Matriz
Nos estampos de duplo efeito, esta placa deve ter forma
cilíndrica e, na parte inferior, deve ter um alojamento para a
colocação do expulsor.
A cavidade central tem, na parte inferior, a forma da peça a
cortar, como as outras placas matrizes, com a diferença de que
não tem ângulo de saída já que a expulsão da peça se dá em
sentido contrário ao que entrou.
Quando a peça a cortar é de forma complexa, a placa-matriz
pode ser construída com peças postiças, em uma ou várias
peças, adaptando-se a uma placa porta-matriz de aço 1020.
121. 119
Punções Hídricos
Podem trabalhar como punções, em relação à placa-matriz e
como matriz, de acordo com os punções do conjunto superior.
Também são construídos conforme as dificuldades
apresentadas.
Sistemas de Expulsão
São os dispositivos que se adaptam aos estampos de duplo
efeito para expulsar as peças produzidas, já que, pela forma de
construção, estas ficam aderidas a placa-matriz e o retalho ao
punção hídrico. Para facilidade de construção e funcionamento,
é conveniente que estes dispositivos sejam cilíndricos.
122. 120
Tipos
A – Superior. Segundo o diâmetro do expulsor, este pode ser
construído de suas formas: com funcionamento por mola e com
barra expulsora.
B – Inferior. Os expulsores inferiores tem como objetivo
separar o retalho do punção híbrido. Contam de uma placa
expulsora que, em sua posição de repouso, mantém-se na
altura do punção, por meio de parafusos que fixam sua
posição. A pressão para manter a placa expulsora nesta
posição, faz-se por um sistema elástico, geralmente de grande
potência. Este sistema pode ser construído de três formas:
123. 121
1. Com várias molas distribuídas ao redor do punção ou
guiadas pelos parafusos limitadores.
2. com uma mola de grande potência na parte inferior da
placa-matriz, que aciona a placa expulsora através de outra
e dos parafusos limitadores. A mola é guiada por um tubo
guiado nos extremos, com uma porca, contra-porca e
arruelas, para regular sua pressão. O tubo permite a saída
dos retalhos cortados pelo punção superior.
Neste caso, substituímos a mola por uma serie de discos de
borracha, para obtermos maior pressão, a qual é regulada um
pouco além do necessário, uma vez que, do contrário, a placa
expulsora não funcionaria.
124. 122
3. De arruelas (Molas-Prato) – são acopladas em uma barra,
como nos casos anteriores.
É recomendável porque pode acumular muita força em pouco
espaço.
125. 123
Classificação e propriedades de
chapas laminadas a frio (NORMA
DIN – 1624)
Tipo de
Aço
Tratamento
Código Uso Código Estado Fornec.
Superfície
Resist. A
Tração
kgf/mm2
Observações
K Duro
G Recoz. Mole
ST 0
Básico
LG
Levemente
Relaminado
Sem Especificar
Composição Química %
C.0,12 Max – mn.0,20 –
0,45 – P.0,08 Max. – s
0,06 Max.
K Duro Sem Especificar Composição Química %
G Recoz. mole ≤ 43 C.0,12 Max. – Si 0,03-o,2
LG Lev. Relam
GD, GBK
≤ 43
Mn 0,20 – 0,45 – P 0,07
Max
K32 32 A 46 S 0,06 Max
K40* 40 A 55
K50* 50 A 65
K60* 60 A 75
ST 1
Qualidadepara
Dobras
K70*
Relaminado a
Frio
GD,
GGBK
> 70
G Recoz. Mole
GD,
GGBK
30 A 40 Composição Química %
LG
Levemente
Relaminado
32 A 42
C 0,10 Max, - Si 0,03 -
0,2
K32 32 A 44
Mn 0,20 – 0,45 – P
0,06Max.
K40 40 A 55 S 0,05 Max
K50* 50 A 65
K60* 60 A 75
ST 2
QualidadeparaRepuxos
Leves
K70*
Relaminado a
Frio
GD
GBK
RP
> 70
G Recoz. Mole GD,GBK 28 A 38 Composição Química %
LG
Levemente
Relaminado
30 A 40
C 0,10Max. Si 0,03 –
0,15
K32 32 A 42
Mn 0,2 – 0,45 – P 0,04
Max
K40 40 A 50 S 0,04 Max
K50* 50 A 60
K60* 60 A 70
ST 3
RepuxosProfundos
K70*
Relaminado a
Frio
GD,
DBK
RP,
RPG
> 70
126. 124
*Em chapas com espessuras superiores a 4 milímetros não se
pode obter dureza de laminação superior a K40.
As abreviaturas para as laminações a frio têm as seguintes
designações:
LG = 1/16 dura – K32 – 1/8 dura = 1/4 dura
K50 = 1/2 dura – K60 – 3/4 dura ou total K70 dureza de molas.
Qualidade de Superfície
GD = Recozido escuro – Cor cinza azulada, admissível
escamas fortemente aderidas.
GBK = Recozida e polida – Superfície polida
RP = Sem trincas ou porosidades – Aspecto liso e uniforme
RPG – Sem trincas ou porosidades – Superfície lisa e brilhante
127. 125
Prensas
São máquinas de fabricação robusta, destinadas a cortar,
dobrar, repuxar ou embutir, utilizando-se, para isso, os diversos
tipos de estampos confeccionados para esses fins. São
utilizadas na fabricação de peças em série, uma vez que
permitem alta produção e uniformidade nas mesmas.
Classificação
Classificam-se em:
• Prensas mecânicas
• Prensas hidráulicas
• Prensas automáticas
Prensas Mecânicas
1. De fusos (balancins). São acionadas manualmente, por
meio de uma barra com contra-pesos ou por um volante.
128. 126
2. Geralmente, são utilizadas para os ensaios, na construção
de estampos e não é recomendável para produção de
peças.
De fusos (com discos de fricção). São acionadas por um motor
que transmite, através de dois discos, movimentos alternativos
e intermitentes ao cabeçote, que podem ser controlados pelo
operador.
129. 127
Funcionamento
Ao acionar a prensa, pressiona-se um dos discos de encontro
ao volante e este transmite o movimento de descida do
cabeçote, para efetuar a operação. Logo o primeiro disco se
afasta e pressiona o outro para dar-lhe o movimento de subida.
Esses movimentos são controlados por topes reguláveis,
porém, o curso Maximo é determinado pela resistência do
material a trabalhar, que freia o movimento. Portanto, são
recomendáveis nos trabalhos de cunhar e estampar a quente.
Nomenclatura
A – Corpo
B – Bucha Roscada
C – Fuso
D – Volante
E – Eixo
F – Discos de Fricção
G – Cabeçote
H – Guia do Cabeçote
I – Alavanca de Comando dos
Discos
J – Topes Reguláveis
K – Inversor
130. 128
A capacidade em toneladas-força, deste tipo de prensa, é
determinada pelo diâmetro do fuso.
Diâm. Fuso (mm) Carga Aprox. (tf) Diâm. Fuso (mm)
Carga Aprox.
(tf)
30
35
40
45
50
1
1,5
2
3,5
5
55
65
70
80
10
15
20
25
2. Prensas Excêntricas. São as de uso geral, já que se
adaptam à maioria dos trabalhos de ferramentaria.
Apresentam dificuldades para o embutimento profundo.
Funcionamento
Nestas prensas, o volante acumula uma quantidade de energia,
que cede no momento em que a peça a cortar, dobrar ou
embutir, opõe resistência ao movimento. No eixo do volante
alternativo ao cabeçote, que desliza por guias reguláveis, onde
se acopla o conjunto superior do estampo. O conjunto inferior é
fixado na mesa, por meio de parafusos e placas de fixação.
Nomenclatura
1. – Motor
2. – Volante
3. – Excêntrico
4. – Biela
5. – Cabeçote
6. – Guias do cabeçote
7. – Estampo
8. – Corpo
131. 129
3. Prensas de efeito simples, frontal. É a
que tem o excêntrico no extremo do
eixo, situando a biela, cabeçotes e
guias reguláveis, na frente do corpo da
máquina. Esta prensa pode ter a mesa
fixa quando é de pouca potencia,
sendo adaptada em bancadas. Os
estampos são fixados com auxílio de
calços paralelos, quando são de pouca
altura.
As prensas de grande potência têm a mesa móvel, para
eliminar o uso de calços paralelos, obtendo-se uma fixação
mais firme dos estampos.
Nomenclatura
A – Base
B – Mesa Regulável
C – Barra de Comando
D – Guias Reguláveis
E – Volante
F – Eixo Excêntrico
G – Biela
H – Furo para Passagem das peças
I – Fuso Regulador
J – Volante Regulador
K – Pedal
4. Prensas Inclináveis. Estes tipos de prensa são geralmente
utilizados nos estampos de duplo efeito e sua mesa dispõe
de um disco central com ação de mola, permitindo o
funcionamento do expulsor adaptado nos estampos. O
132. 130
ângulo de inclinação da prensa varia de 25º a 30º, para
permitir uma boa visão do estampo, ao operador, e facilitar
a saída das peças, em combinação com um bico de ar
comprimido que as dirige a uma calha, caindo num
recipiente.
A - Parafuso Fixador da Espiga
B – Barra Expulsora
C – Conjuntos do Estampo
D – Mesa da Prensa
E – Base
F – Pedal acionador
G – Volante
H – Corpo Inclinável
I – Motor
J – Parafuso Fixador do Corpo
K – Calha
L – Recipiente
133. 131
5. Prensas de Duplo Efeito
São as que realizam ações distintas e sucessivas. Têm dois
cabeçotes, um inteiro, cujo o movimento é retardado do
extreno, um quarto de volta. O interno é movido pó um
excêntrico, como nas prensas de efeito simples e nele é,
geralmente, fixado o punção, para embutir nos estampos
correspondentes. O externo é movido por um excêntrico que
aciona a prensa-chapa e o cortador em alguns casos.
Nomenclatura
A – Excêntrico G – Prensa-chapa
B – Biela H – Punção
C – Guias I – Cabeçote interno
D – Chapa a embutir J – Cabeçote externo
E – Mesa K – Came
F – Conjunto inferior L – Mola
Prensas Hidráulicas
Estas prensas têm seus movimentos feitos através de pressão
de óleo e são utilizadas, geralmente, para os estampos de
grandes dimensões. Podem competir com as prensas
mecânicas, desde que tenham as mesmas vantagens (alta
velocidade de trabalho e autonomia). A bomba de êmbolo
rolativa, de alimentação variável, apresenta a característica de
conferir ao curso da prensa, a velocidade máxima quando a
pressão é mínima e a velocidade é mínima quando a pressão é
134. 132
máxima. Portanto, o cabeçote da prensa desce rapidamente,
sem exercer nenhuma pressão. Inicia-se, em seguida, a
estampagem da chapa previamente colocada sobre o conjunto
inferior; a velocidade diminui e, rapidamente, desenvolve toda a
pressão requerida para a execução da estampagem.
Terminada a ação, o cabeçote retorna até a parte superior, em
grande velocidade, já que a única força necessária é o peso
deste, É evidente, por este motivo, que a bomba oferece meios
capazes de conferir ao curso do cabeçote, várias velocidades,
em função da pressão necessária. Estas podem ser de simples,
duplo e triplo efeito.
A = Expulsor inferior E = Motor com bomba
B = Conjunto inferior F = Êmbolo
C = Peça G = Cabeçote
D = Conjunto superior H = Expulsor superior
135. 133
Observação
Para embutimentos pequenos, existem também prensas
hidráulicas rápidas.
Prensas Automáticas
São máquinas modernas, que tendem a substituir as prensas
excêntricas pelas vantagens que proporcionam, tais como:
1. São mais compactas, devido a distribuição dos seus
elementos.
2. Geralmente, são equipadas com alimentadores
automáticos, guias reguláveis para tira e dispositivos para
recortar o retalho.
3. A mesa está disposta de modo a oferecer uma boa
visibilidade a facilidade para colocar e retirar os estampos.
4. Permitem duplicar ou triplicar a produção, em razão da alta
velocidade com que trabalha.
Os estampos, neste tipo de prensa, são guiados por quatro ou
mais colunas que impedem totalmente inclinações, jogos ou
desvios que normalmente ocorrem em algumas prensas
excêntricas.
136. 134
Nomenclatura:
A – Base
B – Bomba p/ lubrificação
C – Calha
D – Volante
E – Alimentador automático
F – Colunas-guias
G – Cabeçote superior
H – Dispositivo para cortar retalhos
I – Condutor de lubrificação forçada
J – Braço regular
Estas máquinas foram projetadas para trabalhar com estampos
para peças pequenas, como as empregadas na construção de
máquinas de escrever, rádios, relojoaria, etc.
No interior da armação, girando em mancais fixos nos
montantes, encontra-se o eixo principal de comando, munido
de um excêntrico. Este transmite seu movimento a biela
regulável que comanda a alavanca de acionamento. As quatro
colunas ligadas a esta alavanca transmitem o movimento ao
cabeçote porta-punção. A mesa tem um furo central e um canal
que conduz as peças ao exterior da armação.
Estas prensas, completadas com dispositivos de alimentação
automática, permitem efetuar trabalhos de corte e embutidos de
pouca profundidade, ao ritmo de produção que alcança 500 a
700 golpes por minuto. OO curso, geralmente fixo, tem um
valor de 15 a 25 mm, conforme as máquinas.
137. 135
Sistemas de segurança
Prensas e Estampos
São as preocupações necessárias, aplicadas a prensas e
estampos, para evitar acidentes. O trabalho nas prensas pode
ser perigoso, portanto, não devemos prescindir dos seguintes
sistemas de segurança:
Precauções na Prensa
Todos os mecanismos, volantes e engrenagens que estejam ao
alcance das mãos do operador, devem ser cobertos.
Preocações no Estampo
Pode se construir grades de tela metálica ou varetas, cobrindo
parcialmente o estampo, para não tirar a visibilidade ao
operador, de modo que deixam somente o espaço necessário
para introduzir a tira ou a peça e impeçam a entrada de suas
mãos. Essas grades podem ser adaptadas à mesa da prensa.
138. 136
Bloqueios
São dispositivos mecânicos ou eletrônicos que, adaptados às
prensas, impedem o funcionamento de um mecanismo, em
certas condições.
Mecânicos
Os chamados apalpadores de segurança, que se ajustam nos
pulsos do operador, e, por meio de uma alavanca, impedem o
acionamento da prensa,embora acionando o pedal. Outro tipo é
constituído de um dispositivo que deve ser acionado com as
mãos, para que o cabeçote da prensa possa ser destravado.
Eletrônicos
São os mais cômodos e eficazes, funcionam por meio de uma
célula fotoelétrica, ou seja, um dispositivo sensível aos raios de
luz. Seu funcionamento efetua-se da seguinte forma:
139. 137
Uma lâmpada lança um raio de luz que atravessa a zona
perigosa. Esta luz, recebida pela célula fotoelétrica, lança uma
corrente elétrica, acionando o mecanismo que permite baixar o
cabeçote da prensa. Se, pelo contrário, o raio de luz é
interrompido pela mão do operador ou por um corpo estranho,
a corrente se interrompe, destravando o mecanismo de
segurança, impedindo que o cabeçote da prensa baixe.
Observações
1. Este sistema é utilizado nas grandes prensas, onde seria
muito difícil a instalação de outros tipos.
2. Os bloqueios são necessários quando a colocação ou
retirada da peça é feita com um instrumento de uso manual
e indispensáveis quando é feita diretamente com as mãos.
141. 139
Estampos de dobrar, curvar e
enrolar
Definição e nomenclatura
São constituídos, em geral, de duas peças, de modo que o
perfil de uma é o contra-perfil de outra, deduzida a espessura
da peça a ser obtida, e sua função é dar a forma prevista a uma
superfície plana, sem que se alterem as suas dimensões.
Geralmente são construídos para trabalhar em chapas, mas
também são utilizados em arames e lâmpadas perfiladas. São,
em muitos aspectos, semelhantes aos estampos de corte.
Dobradores Simples
São constituídos de punção e matriz e, geralmente, são
guiados pelo cabeçote da prensa.
Punção
É uma peça maciça, cuja parte inferior tem um perfil que
corresponde à superfície interna da peça. Pode ser fixado
diretamente na espiga.
142. 140
Matriz
É um bloco de aço, que tem a parte superior da mesma forma
que a parte externa da peça. Pode ser fixada diretamente sobre
a mesa da prensa.
Guias da peça
São elementos que se adaptam ao estampo, para dar uma
posição conveniente à peça. Podem ser construídas com
placas fixadas por parafusos, que têm um perfil parcial da peça,
com pinos de guia, quando a peã cortada tem perfurações ou
com pinos de guia que seguem parcialmente o perfil da peça.
Com um estampo simples de dobrar, podemos conseguir vários
perfis, mudando somente a posição da peça, para obter a
forma desejada.
Quando se projeta a construção de um dobrador, é necessário
considerar vários aspectos que determinam a qualidade da
peça, portanto, é conviniente prever os fenômenos que podem
ocorrer com a peça durante a dobra.
143. 141
1. Conhecer o raio mínimo, para evitar o enfraquecimento da
peça.
2. Conhecer os fenômenos (deformação e recuperação
elástica do material).
3. Determinar a linha neutra do perfil da peça.
4. Calcular seu desenvolvimento.
5. Estudar a maneira mais simples de construção.
6. Calcular o esforço de dobra.
145. 143
Fenômenos da dobra
Quando se submetem as peças à ação da dobra, nestas
ocorrem dois fenômenos físicos que devemos considerar:
1. A peça comprime-se na parte interna da dobra e estende-se
na externa. Há uma parte onde esta contida a fibra neutra.
Quando a dobra se realiza em forma correta, a espessura
do material permanece uniforme.
Em certas formas de dobra, pode produzir-se um afinamento,
ou, ao contrário, aumentar a espessura de peça.
146. 144
2. Pela recuperação elástica, a peça dobrada tende, por
elasticidade, a recuperar sua forma primitiva e o ângulo da
dobra, por conseguinte, fica maior. Por isso é preciso dar
um ângulo menor do que o desejado, para que depois da
recuperação elástica, a peça fique com a forma prevista. Em
conseqüência deste fenômeno, a peça pode ficar aderida à
matriz, sendo necessária a adaptação de um expulsor.
Observação
Determinar o ângulo menor, teoricamente, é muito difícil, já que
a recuperação elástica depende muito da qualidade do
material. Por isso é conveniente fazer um ensaio prévio com o
material em questão.
3. quando se experimenta dobrar violentamente uma chapa
com um raio muito pequeno, esta pode trincar, romper ou
ficar debilitada, portanto, neste tipo de dobra, deve ser
observado um raio mínimo, o qual depende do material em
que se trabalha.
Pra calcular o raio mínimo praticamente, podem ser tomados os
valores seguintes:
a) para materiais macios ou recozidos: 1 a 2 vezes sua
espessura;
b) para materiais rígidos ou friáveis: 3 a 4 vezes sua
espessura.
147. 145
Cálculo do desenvolvimento da
Linha Neutra
É o cálculo necessário para determinar as dimensões de uma
peça que será submetida à ação de dobra.
A determinação do desenvolvimento efetua-se somando o
comprimento das partes planas e curvas na linha neutra. A
linha neutra, nas partes planas, localiza-se no centro da
espessura e nas curvas, aproximadamente, dividindo o raio
interno pela espessura do material. Com o resultado, obtém-se
um coeficiente com qual consulta-se a tabela para obter-se a
porcentagem em que é localizada a linha neutra.
Espessura
internoRaio
=
neutraLinha
daeCoeficient
A tabela seguinte nos dá os valores práticos para linha neutra,
em relação à formula apresentada.