Por Serhat Kaya e Taylon Altan*

 

Publicado em Corte e Conformação de Metais, edição de novembro de 2009.

 

A obtenção de blanques por corte fino (fine blanking) permite a produção de componentes com chapas metálicas apresentando bordas lisas em um único golpe de prensa. A terminologia básica e os princípios deste processo são assuntos discutidos a seguir.

 

Os principais elementos de um ferramental convencional de corte fino são matriz, placa-guia e punção. O processo de cisalhamento e a qualidade da superfície cisalhada são influenciados pela geometria do ferramental e pelas propriedades da peça sob processamento.

 

Fig.1 – O principal objetivo do ejetor (ou contra-punção) e do anel em forma de “V” é gerar tensões compressivas e manter o material contra o movimento horizontal.

 

 

A folga da matriz, o raio da borda cortante e o desgaste do ferramental são os principais parâmetros associados ao ferramental, enquanto a espessura, propriedades mecânicas, composição química, microestrutura e tamanho de grão do material do blanque constituem os parâmetros associados ao material.

 

A folga da matriz determina a qualidade e o formato da borda do blanque. À medida que a folga da matriz aumenta, as bordas se tornam mais grosseiras e a zona de deformação se torna maior, fazendo com que o material se introduza na folga e se dobre.

 

No corte fino, além dos mesmos componentes de ferramental necessários para o corte convencional de blanques, também são usados um ejetor (ou contra-punção) e um anel em forma de “V” (componentes 4 e 2, respectivamente mostrados na figura 1).

 

O principal objetivo desses componentes do ferramental é gerar tensões compressivas e manter o material contra o movimento horizontal. Três forças atuam sobre o blanque – força do anel em “V” (FR), contra-força (FG) e força de blanqueamento (Fs). Estas forças são geradas, conforme mostrado na figura 1, pelo anel em “V” (2), o ejetor (4), o punção (3) e a placa da matriz (1). FR e FG são aplicadas por cilindros hidráulicos.

 

Geralmente, esta operação é feita em prensas hidráulicas com tripla ação, nas quais os movimentos do punção, da placa-guia e matriz são controlados individualmente. As forças no corte fino possuem grande influência sobre a qualidade da peça. FR e FG são aplicadas durante o início do processo. Estas forças proporcionam uma firme fixação do material antes que se inicie o corte do blanque. FS atua quando a prensa se move para baixo e completa a operação. 

 

A figura 2 ilustra um ciclo completo de corte fino. Em (A) o ferramental é aberto e o blanque é empurrado até a posição. Em (B) o pistão principal é ativado, e o corte se inicia em (C). Uma vez que termina o corte (D), as pressões hidráulicas são liberadas e a ferramenta se abre (E).

 

 

Fig. 2 – Sequência do corte fino.

 

 

 

Nos estágios (F), (G) e (H) a tira se move para frente. A peça e a sucata são removidas do ferramental. O valor sugerido para a folga da matriz no caso do corte fino é de 0,5% da espessura do blanque. Nas prensas desse processo o deslizamento da placa sempre ocorre de baixo para cima. O curso do deslizamento é dividido em fechamento rápido, toque, corte e rápido deslocamento de retorno.

 

 

Projeto de ferramental

 

Na tecnologia de corte fino de blanques há diferentes tipos de matrizes, as quais são divididas em sistemas de punção móvel ou fixo. Um sistema de punção móvel é usado principalmente para matrizes que produzem peças de porte pequeno a médio, com poucos contornos internos.

 

O sistema de punção fixo é adequado para todos os tipos de matrizes, incluindo peças espessas e grandes. O sistema de punção fixo também pode ser usado para matrizes de estampagem progressiva, matrizes progressivas combinadas e matrizes de transferência.

 

 

Fig. 3 – Esquema de funcionamento do ferramental.

 

 

As figuras 3 e 4 mostram esquematicamente esses sistemas ⁽²⁾. O projeto de matrizes para corte fino é baseado no formato, tamanho, tipo e espessura da chapa metálica requerida para a peça. Estes parâmetros determinam o tipo e o sistema de matriz usados.

 

 

Corte de superfície, rolagem da matriz

 

A superfície de uma peça produzida por corte fino é cisalhada de forma suave ao longo de toda a espessura sob processamento (ou seja, 100% de s). Contudo, podem ocorrer fissuras e fratura. Enquanto o fissuramento depende da microestrutura do material, o comportamento da fratura é influenciado pela magnitude da folga durante o corte fino.

 

O rolamento da matriz depende de fatores relacionados ao blanque e ao material, tais como o ângulo e raio dos cantos apontando para o interior e exterior, material e microestrutura, resistência mecânica e espessura da chapa metálica. Além do anel em “V”, a preparação da borda da placa de corte e o punção influenciam o grau de rolamento da matriz.

 

 

Fig. 4 – Esquema complementar de funcionamento do ferramental.

 

 

Não é possível efetuar o corte fino isento de rebarbas. Elas se localizam do lado oposto ao rolamento da matriz. A altura e a largura da rebarba aumentam com o número de operações de corte efetuadas, como resultado do desgaste do ferramental. A rebarba pode ser removida por retificação plana ou por correia.

 

Esta é a primeira parte de uma série de três artigos sobre desenvolvimento em corte fino (fine blanking). A parte II, que também será publicada no site da revista Corte e Conformação de Metais, terá como foco as diretrizes de projeto da peça e do processo, e a parte III abordará aspectos ligados ao corte fino sob alta velocidade e ao método de elementos finitos.

 

Referências

 

1) Birzer, F. Forming and Blanking, 2ª ed. Feintool, 1999.

 

2) Metal Forming Handbook. Schuler GmbH/Springer-Verlag.

 

*Este estudo foi preparado por Serhat Kaya, pesquisador do Centro para Conformação de Precisão (Center for Precision Forming, CPF) da The Ohio State University, e por Taylan Altan (www.ercnsm.org), professor e diretor da instituição. Este artigo foi publicado originalmente na seção R&D Updates do periódico norte-americano Stamping Journal e na edição de novembro de 2009 da revista Corte e Conformação de Metais. Tradução e adaptação de Antonio Augusto Gorni. Reprodução autorizada. 

 

Tecnologia em conformação

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