Atualmente, as peças de engenharia têm apresentado um alto grau de complexidade e têm exigido tolerâncias rigorosas, o que encarece a sua fabricação. Uma alternativa é utilizar processos que dispensem operações de acabamento das peças como, por exemplo, conformação. Geralmente, na conformação a tensão de ruptura do material não é atingida, sendo apenas obtida por corte realizado por forças cisalhantes, mas sem geração de cavaco. A estampagem de corte é um processo em que uma chapa metálica é submetida a uma tensão de cisalhamento aplicada pela prensa e pela matriz. A prensa golpeia de forma descendente e rápida a chapa que repousa sobre a matriz. Entre as bordas dessas ferramentas existe uma pequena folga, cuja finalidade é facilitar a fratura do material e melhorar o acabamento da peça. O tamanho da folga depende de vários fatores como o tipo de material, a espessura da chapa e o processo específico de cisalhamento.

Fineblanking, ou corte fino, é um dos processos de estampagem que possibilita a produção de peças com melhor acabamento e tolerâncias muito limitadas como, por exemplo, componentes automotivos e eletrônicos, talheres e ferramentas elétricas. No entanto, o equipamento e as ferramentas adicionais aumentam o custo inicial e fazem com que o corte fino seja o método mais apropriado para a produção de altos volumes.

Tendo em vista esse processo, o objetivo desse trabalho é pesquisar artigos recentes relacionados a ele, discutir parâmetros comuns e fazer previsões acerca da sua importância para o desenvolvimento e manufatura de produtos.

 

Conformação

Os processos de conformação podem ser divididos em dois grupos:

mecânicos – em que as modificações de forma são feitas pela aplicação de tensões externas – e metalúrgicos, em que as modificações de forma estão relacionadas com altas temperaturas. Os processos mecânicos abrangem a conformação plástica, em que as tensões aplicadas são geralmente inferiores ao limite de resistência à tração (σu), e a conformação por usinagem, na qual as tensões aplicadas são sempre superiores ao limite mencionado. Pode-se afirmar que mais de 80% de todos os produtos metálicos são submetidos, em um ou mais estágios, a processos de conformação. O objetivo desses processos é a obtenção de produtos finais com especificação de dimensão e forma, propriedades mecânicas e acabamento.

Basicamente, os processos de conformação mecânica podem ser classificados em:

• Forjamento: conformação por esforços compressivos para que o material processado assuma o contorno da ferramenta conformadora.
• Laminação: operação que modifica a seção transversal do material processado como, por exemplo, chapas, tubos, perfis etc. por meio de cilindros giratórios.
• Trefilação: redução da seção transversal de uma barra, fio ou tubo “puxando-se” a peça através de uma ferramenta (fieira ou trefila) com forma de canal convergente.
• Extrusão: processo em que a peça é “empurrada” contra a matriz conformadora. O produto pode ser uma barra, perfil ou tubo.
• Conformação de chapas: estiramento, corte, dobramento e embutimento.

 

Aspecto da temperatura na conformação

Os processos de conformação são comumente classificados como operações de trabalho a quente, a morno e a frio. O trabalho a quente é definido como a deformidade sob condições de temperatura e taxa de deformação tais que processos de recuperação e recristalização ocorrem simultaneamente à deformação. De outra forma, o trabalho a frio é a deformação realizada sob condições em que os processos de recuperação e recristalização não são efetivos. No trabalho a morno ocorre recuperação, mas não se formam novos grãos (não há recristalização).

Em termos de conformação mecânica, chama-se de trabalho a quente (TQ) aquele que é executado sob temperaturas acima de 0,5° da temperatura de fusão (Tf); trabalho a morno (TM) executado na faixa compreendida (grosseiramente) de 0,3 a 0,5° Tf; e trabalho a frio (TF) aquele que é executado entre 0 e 0,3° Tf. É importante compreender que a distinção básica entre TQ e TF é, portanto, função da temperatura em que se dá a recristalização efetiva do material.

 

Processo de corte

A fabricação de componentes a partir de chapas metálicas tem uma importância significativa no setor industrial. O processo de corte caracteriza-se por ser realizado a frio, recorrendo ao corte a morno apenas quando a chapa possui grande espessura ou quando o comportamento mecânico do material é frágil. Corte é o processo de conformação mecânica no qual a peça é submetida à pressão exercida por um punção ou lâmina de corte. Quando o punção ou a lâmina inicia a penetração na chapa, o esforço de compressão converte-se em esforço cortante, provocando a separação de uma porção da chapa. No processo, a chapa é deformada plasticamente até a ruptura da superfície em contato com as lâminas.

 

Definição do fineblanking e comparação com o corte convencional

O uso do corte fino possibilita a produção de peças com tolerância pequena e alta qualidade superficial. Isso ocorre devido à ferramenta especial possuir:

• folga entre o punção e a placa de cerca de 1% da espessura da chapa (em diâmetro), sendo que no processo normal é cerca de 5 a 10%;
• endentação do anel em “V” que segue a periferia externa da parte do suporte de chapas, sendo que o uso deste contribui para evitar fratura na parte em questão;
• ejetor.

Esses aspectos criam um estado de compressão de tensões na zona de cisalhamento que aumenta a maleabilidade do material. Isso permite obter uma qualidade superior, incluindo uma superfície muito lisa da peça cortada.

Ao contrário do corte convencional, o fineblanking exige ferramentas complexas, como prensas de tripla ação e matrizes rígidas, as quais asseguram a produção de peças com superfície de corte sem defeitos como matriz de duplo estágio, sendo que o primeiro estágio realiza a perfuração central furação de fixação e o rebaixo, e o segundo equivale à furação dos rasgos e contornos externos. Também é comum a inversão da posição de algumas ferramentas como, por exemplo, o punção posicionado na parte inferior, montado sobre uma corrediça que se desloca de baixo para cima, e o encostador/ejetor na parte superior. Com o posicionamento dos elementos principais e de transmissão de forças na parte inferior da estrutura da prensa, procura-se evitar vibrações e folgas associadas às ferramentas que se movimentam.

O melhor controle do fluxo de material acarreta menores tolerâncias. Porém, há um maior gasto com ferramental e máquinas extras, e por isso as técnicas de conformação têm sido auxiliadas pela aplicação de técnicas que possibilitam a análise dos efeitos e parâmetros do processo como, por exemplo, o método de elementos finitos. Principalmente no que tange ao aparecimento de fissuras ou zonas de ruptura.

Na figura 1 pode-se observar peças fabricadas pelo processo de fineblanking.

 

 

 

Fig. 1 – Exemplos de peças metálicas utilizadas pela indústria automotiva confeccionadas por meio de fineblanking⁽¹⁷⁾.

 

 

Johnson et al. ⁽¹⁷⁾ salientaram que equipamentos projetados especialmente para fineblanking desempenham um papel significativo para construir a alta pressão hidrostática com zonas de corte com deformação mínima. Portanto, fraturas podem ser suprimidas na borda do componente. O corte fino está associado a muitos fatores físicos, tais como pressão hidrostática e altas taxas de deformação em que a variação de temperatura tem efeito significativo sobre a resposta mecânica dos metais. Devido às elevadas taxas de deformação, o calor gerado pela deformação plástica e pelo atrito tem tempo limite insuficiente a fluir para as regiões circundantes.

A figura 2 mostra um diagrama esquemático de fineblanking, comparando-o com o processo convencional.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 2 – Diagrama comparativo dos processos de fineblanking e corte convencional: (a) fineblanking com partes especificadas; e (b) corte convencional sendo: punção (1), matriz (2), base da ferramenta (3), chapa (4) e folga entre punção e matriz (f) ⁽¹⁷⁾ .

 

Materiais processados

Os processos de conformação em geral são aplicados ao aço e dão origem a, por exemplo, rodas dentadas utilizadas em transmissão de bicicleta⁽¹⁾ .

É comum que a conformação seja feita antes do tratamento térmico para facilitar o processamento do metal, e para a obtenção da geometria requisitada a peça tem de ser submetida à usinagem. No entanto, uma nova sequência foi proposta na conformação de metais ultraduros⁽²⁾ .

Estes, já temperados e revenidos, passam diretamente por uma conformação mais refinada (fineblanking seguido de shaving para obter bom acabamento) resultando em peças com ótimas tolerâncias e acabamento, sem a necessidade de usinagem.

Murakawa et al.⁽²⁾ dizem, no entanto, que para obter um bom acabamento é necessário encontrar os melhores parâmetros de condição de conformação no primeiro estágio, ou seja, no fineblanking. Superfícies com ótimo acabamento foram obtidas com dureza de até 55 HR. Espera-se também que com o aumento do consumo de plástico sejam desenvolvidos processos de conformação de polímeros. Um exemplo disso é o embutimento e o fineblanking de um filme de PLLA (ácido polilático L) ⁽³⁾ .

Este processo é aplicado em outras classes como, por exemplo, em materiais compostos cujos esforços cisalhantes na interface de cobre e alumínio são extremamente relevantes⁽¹⁾.

Visando uma melhor compreensão do teste de blanking e dos esforços observados no material compósito investigado, que é diferente de um único ensaio em blanque de cisalhamento, foi aplicado um modelo de elementos finitos para distribuir as tensões de cisalhamento⁽⁴⁾ .

Comparando os resultados experimentais com os estudos numéricos detalhados, percebeu-se que eles apresentaram concordância, fornecendo resultados consistentes quando foram utilizados os parâmetros identificados pelo modelo numérico. Chapas de policarbonato apresentam várias propriedades únicas, como alta transparência à luz visível, elevada resistência ao impacto, alta resistência térmica etc. Devido às suas propriedades, chapas feitas com esse material são frequentemente utilizadas como painéis transparentes e dispositivos elétricos⁽⁵⁾ .

Mecanismos de deformação e fratura de polímeros dúcteis são bem diferentes dos desenvolvidos para metais dúcteis, ou seja, o conhecimento das características do corte de metais é inadequado para predizer o comportamento de chapas de polímero sob cisalhamento. Normalmente, o corte por estampagem de policarbonato fornece muitas vantagens, tais como alta estabilidade e produtividade, além de baixo custo de operação em relação a outros métodos. A instauração de um processo de produção flexível voltado à confecção de diferentes tipos de peças requer o uso de materiais distintos, parâmetros que remetem ao fineblanking.

 

Qualidade do processo

A qualidade do corte fino relaciona-se com uma série de parâmetros. O mapa de disposição é um fator que influencia a qualidade. A pressão total, a determinação da força e a força de pressão contrária, bem como a folga, devem ser consideradas para a confecção do came. O design da estruturada matriz do fineblanking consiste em um equipamento usado na produção de estampagem de precisão, sendo que a qualidade do processo é diretamente relacionada à qualidade de design do molde⁽⁶⁾.

O design apropriado da placa porta-acessórios proporciona uma melhoria da precisão e intensidade de força. A engrenagem de anel convexo em forma triangular no fineblanking, por exemplo, uma das partes mais importantes, é responsável pela descarga após o corte fino.

Hong⁽⁶⁾ avaliou a tecnologia da matriz do came, o layout, a seleção do equipamento de estampagem,  a determinação do apuramento da matriz e o arredondamento da borda, além de ter calculado a força requerida no processo. As estruturas da matriz, os materiais e os tratamentos térmicos também podem ser modificados de forma que o custo da produção seja reduzido e a eficiência aumentada, o que induz ao uso do corte fino.

Sob esse ponto de vista, o fineblanking hidromecânico e o mesmo processo tratado por  Wang⁽⁷⁾ mostram-se importantes, pois possibilitam a obtenção de valores de rugosidade de zona polida e valores de tolerâncias menores que os obtidos por fineblanking convencional. Wang e Huang et al.⁽⁸⁾ processaram blanques com espessura de 5 mm, diâmetro de 20 mm, raio do punção de 0,05 mm, raio da matriz de 0,05 mm e folga entre matriz e punção de 0,05 mm, possibilitando a obtenção de rugosidade superficial na zona polida na faixa de 0,5 a 0,098 μm, e valores de tolerância para o diâmetro entre IT5 e IT7 (ISO 286), o que configura uma melhora em relação ao corte fino convencional, que produz superfícies de rugosidade na faixa de 1,6 a

0,4 micrômetros, bem como valores de tolerância entre IT6 e IT9 (ISO286). Pelo processo tratado por Wang, produziram-se blanques com diâmetro de 20 mm e espessura de 5, 10, 15, 20 e 25 mm, além de rugosidade média de zona polida de 0,03 a 0,08 μm e valores de tolerância para o diâmetro do blanque de IT2 a IT4 (ISO286)^{(8, 9)} .

Wang e Huang et al. Também mostraram que o perfil em “U” é um ótimo design para o perfil de canal no fineblanking hidromecânico, isto é, um layout que proporcionará um elevado comprimento da zona polida para uma dada espessura. Além disso, devido ao comportamento das zonas de polimento estudadas para diferentes perfis de canais, deduziu-se que quanto menor o valor da distância entre o centro do punção e o centro da cavidade de fluido, maior será o comprimento da zona de polimento⁽⁸⁾.

 

 

 

 

 

 

Fig. 3 – Representação da estrutura de matriz utilizada para fineblanking e do came^(6).

 

Outra distinção, segundo Hong, é o came, um dos principais componentes do equipamento automatizado. O método de processamento tradicional era a usinagem de um came ou o puncionamento em um blanking tradicional, e término com a transformação do furo redondo. A desvantagem desse processo era a baixa eficiência de produção, qualidade instável do produto e consistência insuficiente.

De forma geral, pode-se afirmar que o corte fino é um processo pelo qual se produzem peças de melhor qualidade em comparação ao blanking tradicional⁽¹⁰⁾, pela baixa tolerância dimensional, alta acuracidade de geometria, superfície lisa de perfuração e boa verticalidade, devido a modificações de diversos parâmetros, componentes e do design.

 

Possibilidade de otimização do processo

No trabalho de S. Subramonian et al. (11) é proposta uma hipótese de que a variação do desgaste ou lascamento do canto de um punção ou matriz estão relacionados à distribuição de tensão/contato normal no punção-matriz. Por conseguinte, uma distribuição de tensões mais uniforme sobre o punção (por variar a folga punção-matriz ao longo do perímetro do punção) deve resultar num padrão de desgaste mais uniforme, aumentando a vida útil do ferramental.

O blanking convencional com folga variável foi testado experimentalmente e apresentou desgaste mais uniforme e vida útil três vezes maior que a do blanking com folga fixa mantendo a qualidade da peça. Portanto, a variação da folga também pode ser estudada no corte fino para homogeneização de tensão na ponta de corte e prolongamento de vida do ferramental. No entanto, sabemos que as folgas nesse processo são muito pequenas, talvez impossibilitando, por hora devido à tecnologia disponível, a variação da folga nesse caso.

Apesar disso, a inovação desse tipo de tecnologia deve ser pesquisada constantemente, pois uma maior durabilidade da ferramenta tem sido almejada pelas empresas.

 

Técnica de análise e otimização

A tecnologia do fineblanking é usada tanto para a melhoria da acuracidade das partes estampadas e da repetibilidade do processo, como para a confecção de peças complexas.

O método Taguchi é uma técnica estatística para obter a otimização da combinação dos parâmetros de design para reduzir variações da qualidade dos produtos e processos. Thipprakmas avaliou o padrão de superfície de peças feitas por fineblanking utilizando a técnica Taguchi enquanto a técnica ANOVA foi utilizada para descrever os parâmetros de indentador do anel em “V” que claramente influencia a qualidade do corte fino.

Analisaram-se os parâmetros do anel indentador, mostrados na tabela1.

 

 

 

 

 

 

 

Thipprakmas demonstrou que a partir dos resultados da simulação pelo método de elementos finitos, observa-se um aumento singelo da suavidade da superfície cisalhante quando a altura/indentador é 0,5 e 0,8 mm, respectivamente. No entanto, notou-se um rápido decréscimo quando a altura variou de 0,8 a 1 mm. No caso da posição, a suavidade da superfície aumentou e diminuiu novamente conforme a posição aumentava; as trincas, no entanto, decresceram e depois cresceram conforme a posição aumentava. Isso também pôde ser observado quanto ao ângulo. Especificamente, conforme o ângulo do indentador aumentava, a suavidade da superfície também aumentava ligeiramente e depois decrescia da mesma maneira, enquanto as trincas tiveram comportamento oposto. Sob diferentes níveis dos parâmetros do indentador, foram aplicadas posições e ângulos que resultaram em acréscimo ou decréscimo de tensões hidrostáticas, caso em que as trincas foram facilmente geradas e a suavidade da superfície comprometida. Aplicando- se a técnica ANOVA, a porcentagem de contribuição do ângulo, altura e posição do indentador foi de 18.0460, 41.4635 e 40.4903, respectivamente, no caso da suavidade da superfície, e de 15.1012, 49.3658 e 35.5329, respectivamente, no caso das trincas.

Nota-se uma contribuição superior dos parâmetros no caso da superfície, e proximidade de nível de contribuição entre a altura e posição do indentador. Assim, Thipprakmas demonstrou que a combinação da simulação por elementos finitos, o método Taguchi e a técnica de variância ANOVA foram ferramentas efetivas para verificar a importância dos graus de parâmetros do anel indentador no processo, bem como por meio deles pode-se melhorar a qualidade do processo. Wang et al. e Huang et al. utilizaram um método de otimização experimental híbrida para descobrir parâmetros ótimos para fineblanking hidromecânico com uma cavidade em forma de “U”, atingindo 4,72 mm de zona polida, isto é, quase a espessura de 5 mm da chapa  metálica usada em seus experimentos⁽¹⁰⁾. Por meio de um algoritmo semelhante conseguiram determinar para o fineblanking hidromecânico que os parâmetros de pressão hidráulica na câmara de ejeção e pressão hidráulica na cavidade em forma de anel em “V” eram os principais fatores influentes do comprimento de zona polida. E também que o parâmetro de processo de ângulo da cavidade em forma de anel em “V” influencia menos o tamanho da zona polida, concordando com o resultado obtido por Thipprakmas. Outro resultado advindo desse estudo é que o comprimento para a zona de polimento converge para 4,3 mm (sendo a espessura da chapa de 5 mm), que é outro resultado similar ao obtido por Thipprakmas, ao usar dois indentadores na forma de anel em “V” posicionados no topo e no fundo da placa de guia⁽⁸⁾.

Vale ressaltar que os processos de otimização são muito importantes para as empresas, mas os resultados que se obtêm dos ensaios apresentam variabilidade. Então, é importante que essas ferramentas e algoritmos sejam aplicados de modo a se obter boa acuracidade e repetibilidade, garantindo assim uma otimização real.

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 4 – Diagrama do fineblanking hidromecânico com aplicação na cavidade de anel em “V” ⁽⁷⁾

 

Variações do processo

A maioria das operações de corte fino incorpora um anel prendedor em forma de “V”. No entanto, esta tecnologia é adequada apenas para pratos finos ou materiais de alta plasticidade, sendo necessário desenvolver um novo processo para pratos com características opostas. Nesta última condição enquadra-se a extrusão fechada do fineblanking, a qual consiste em uma combinação de corte fino com extrusão a frio, sendo o princípio dessa técnica o estado de compressão triaxial, que previne a formação e propagação de trincas.

A despeito da microestrutura do material obtida por esse processo, tem-se que além do efeito da extrusão ser benéfico quanto à prevenção de trincas, este também resulta em maior dureza na parte central. A tensão de compressão da superfície gera um aumento gradual de dureza quando a deformação aumenta. No entanto, ao final do processo, devido ao efeito de formação de trinca interna, o endurecimento da superfície cisalhante é menos pronunciado e a dureza do lado é menor ⁽¹²⁾.

Outro processo que merece destaque é o microblanking. No trabalho de Petersen et al. (3) ele foi desenvolvido para a obtenção de microcontêineres portadores de drogas medicinais. Esse processo foi projetado para substituir a litografia (ou variações desta, como a fotolitografia) e cortes a laser, pois esses poderiam modificar a composição química do remédio.

O micropuncionamento ocorre a 90^oC, seguido de resfriamento até 60^oC para destacar a peça. O processo gerou alta repetibilidade, favorecendo a sua otimização para a produção em alta escala.

No fineblanking hidromecânico proposto, contou-se com uma cavidade em forma de anel em “V” na peça processada, que foi pressurizada por pressão hidráulica ao invés de um indentador em forma de anel em “V”. A contraforça exercida pelo ejetor de blanque no corte fino convencional também é substituída por pressão hidráulica que atua na câmara de ejeção⁽⁷⁾.  Já o fineblanking de Wang funciona com uma matriz que apresenta um canal que substitui o indentador na forma de anel em “V” (figura 5). Nessa abordagem, o processo de corte combinado com tensões hidrostáticas elevadas, produzidas devido ao canal na matriz, pode diminuir significativamente a fratura na zona de cisalhamento⁽⁹⁾.

 

 

 

 

 

 

Fig. 5 – Diagrama esquemático do processo Wire Eletrical Discharge Grinding (WEDG), utilizado para a fabricação de micropunções ⁽³⁾.

 

Variações do processo de fineblanking requerem modificações das partes estruturais tradicionais ou mesmo das aplicações de força, propiciando outros tipos de aplicações e alterações microestruturais, bem como melhoria das propriedades das peças, além de possibilitar a otimização e o aumento do volume de produção.

 

Ferramental

No processo de corte fino a folga entre o punção e a matriz é reduzida a fim de melhorar a qualidade do corte. No entanto, isso aumenta a tensão, aumentado o desgaste das ferramentas. Portanto, elas precisam ter dureza elevada.

Uma solução é aplicar revestimento na superfície da ferramenta como, por exemplo, TiCN ou Alcrona (AlCrN), por deposição a vapor (PVD – physical vapour deposition). Entretanto, de acordo com Sergejev⁽¹³⁾, a vida útil da ferramenta é afetada pela preparação de superfície. Para esses revestimentos, ele aplicou duas técnicas: polimento molhado (rugosidade superficial) e polimento a seco (baixa rugosidade superficial).

Existem trabalhos voltados à estampagem para corte de chapas de resina. Mitsomwang et al. desenvolveram um sistema para o ensaio de corte por cisalhamento. Foram testados vários tipos de chapas de termoplásticos, tais como polipropileno, policloreto de vinila e politereftalato de etileno, e em seguida, foram investigadas as características do corte desses materiais. Os resultados experimentais revelaram que a força de corte foi significativamente controlada pela “agudeza” da ferramenta de corte e pela folga do punção/matriz, com a temperatura da chapa sofrendo variação de aproximadamente 10° K em relação à temperatura usual desse processo. Esses resultados parecem ser úteis para minimizar a força de corte e o desgaste da ferramenta. No entanto, não há investigações sobre as características finais das bordas cortadas em relação às condições mecânicas do processo de cisalhamento.

 

Fabricação do punção

Punções são fabricados por usinagem, torneamento e retificação. Porém, a fabricação de micropunções (3) demanda a utilização de outras técnicas como, por exemplo, remoção de material por eletroerosão (wire electrical discharge grinding, WEDG).

Apesar de a fabricação de punções e de blanques pouco recorrer ao desbaste de precisão, esse processo pode passar a ser usual devido ao crescente desenvolvimento de micro e nanotecnologia.

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 6 – Ilustração das etapas do processo de fineblanking⁽¹⁾.

 

Folga

Em processos de produção de alto volume, o aumento da vida útil das matrizes reduz o tempo de troca/afiação de ferramenta e o tempo necessário para o alinhamento do punção, da matriz e de outros componentes. A durabilidade do punção e da matriz, bem como a qualidade da borda, dependem de vários parâmetros. Dentre eles, a folga (clearance, figura 6). Wiedenmann et al.⁽¹⁴⁾ dizem que o aumento do clearance aumenta a zona de roll-over e fratura, enquanto diminui a zona de cisalhamento. No blanking convencional este valor tem um ponto mínimo em relação à tensão necessária para deformar o material. No caso do corte fino, a folga varia de acordo com o material e a espessura. Nos trabalhos pesquisados, a variação do clearance é de 0,5 a 1,5% em relação à espessura da chapa ^{(1, 2)}.

Gastos com equipamentos de medição podem significar uma redução do custo de produção, especialmente devido à diminuição do índice de manutenção da ferramenta.

 

Microestrutura

A análise da microestrutura final é muito importante, uma vez que a conformação deforma o material, mudando as suas propriedades iniciais. S. Thipprakmas⁽¹⁾ apresenta duas formas de produção de rodas dentadas. A primeira é voltada ao método tradicional, hobbing e posterior tratamento de têmpera e revenimento, enquanto a segunda recorre ao fineblanking. A microestrutura final foi analisada. Foram comparadas as rodas dentadas S50C, produzida por hobbing e tratada termicamente, e SS400, confeccionada por corte fino. Apesar de a S50C contar com mais carbono e maior dureza, a SS400 apresentou melhores propriedades e melhor resistência ao desgaste⁽¹⁾.

O fineblanking induz à deformação plástica no material (encruamento), o que resulta em melhores propriedades mecânicas, como dureza e tensão de escoamento. Além disso, esse processo é realizado a frio, proporcionando ótimas dimensões e precisão geométrica.

 

Raio de ponta da ferramenta

O blanking de três tipos de materiais investigados mostrou que a tensão no punção diminui de forma exponencial com o aumento do seu raio até que esse se aproxime em 1,5 a 2 vezes da espessura, quando a tensão sobre o punção continua a ser quase constante (11) . No entanto, essa diminuição da tensão na ponta da ferramenta leva a um pior acabamento, aumento da zona de roll-over e à fratura e diminuição da zona de cisalhamento (shear).

A análise de elementos finitos mostra a ocorrência do aumento das zonas de roll-over e da fratura com o aumento da relação raio/espessura em até quatro vezes, e uma diminuição do comprimento da zona de cisalhamento. Uma possível explicação para isso postula que quanto menor o raio do punção, maior é a tensão de compressão na folha ao longo da zona de deformação. A alta tensão de compressão atrasa o surgimento de fraturas e, consequentemente, provoca um aumento do comprimento de cisalhamento⁽¹¹⁾. A diminuição da área de contato entre a ferramenta e a peça faz com que a fratura se dê de modo mais plástico, resultando no cisalhamento da mesma.

Vê-se, portanto, a importância de estudos de revestimento para o punção, fazendo-se necessária a confecção de quinas e arestas, com pequenos raios, para melhor acabamento das peças processadas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 8 – Ilustração mostrando a área de contato entre o punção e a peça processada.

 

Conclusão

O processo de corte por estampagem de chapas consiste em uma técnica relativamente simples, no qual o corte ocorre por meio do movimento relativo de um punção contra uma matriz. Este processo proporciona uma alta produção, baixo custo, boa precisão dimensional e bom acabamento.

O processo de corte fino, ou de estampagem de precisão, diferencia-se do corte convencional pela utilização de folgas muito pequenas e prensas e matrizes mais robustas, sendo possível produzir peças com superfície de corte mais lisa e com defeitos minimizados, além de eliminar operações posteriores de acabamento.

Em relação ao blanking convencional, o fineblanking possibilita a obtenção de componentes de elevada qualidade devido à baixa tolerância dimensional, alta acuracidade de geometria, superfície lisa e boa verticalidade e permutabilidade em uma ponta de impressão.

A aplicação do corte fino não se limita somente às ligas metálicas, sendo utilizado também em polímeros e compostos metálicos com interface bem definida. A folga entre o punção e a matriz é o principal parâmetro nesse processo. É ela que determina o aspecto superficial do corte, as imprecisões, a necessidade de operações posteriores e as questões funcionais da peça cortada.

A qualidade do processo de estampagem de precisão está diretamente relacionada com a qualidade do design do molde. E, no projeto desse layout, uma das partes mais importantes é a engrenagem de anel convexo em forma triangular, que garante uma descarga adequada após o corte fino.

A técnica estatística de Taguchi pode ser uma importante ferramenta para a otimização da combinação dos parâmetros de design, a fim de reduzir as variações de qualidade dos produtos fabricados por meio do corte fino.

Devido à deformação plástica induzida por esse processo, o material encrua, e isso resulta em melhores propriedades mecânicas, tais como dureza e tensão de escoamento.

 

Referências

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