Por Adam Groseclose e Taylan Altan*

 

Publicado em Corte e Conformação de Metais, edição de fevereiro de 2010.

 

Em resposta às condições mutantes do mercado e às expectativas do consumidor, a indústria automotiva continua a introduzir novos materiais para estampagem. Estes materiais – aços avançados de alta resistência (Advanced High Strength Steels, AHSS) galvanizados e novos graus de ligas de alumínio, além de aços inoxidáveis – podem requerer sistemas avançados de lubrificação para melhorar a conformabilidade e reduzir as taxas de sucateamento.

 

Em setembro de 2008, o Centro de Conformação de Precisão (Center for Precision Forming, CPF) da Ohio State University (Universidade do Estado de Ohio, EUA) patrocinou um seminário, a Oficina de Lubrificação em Estampagem (Lubrication in Stamping Workshop). O objetivo desse evento foi reunir estamparias, fornecedores de lubrificantes e fabricantes de sistemas de aplicação de lubrificantes para discutir aspectos de interesse comum relacionados à prática e ao avanço da lubrificação em operações de estampagem.

 

 

Fig. 1 – Este sistema foi projetado para o processo de estampagem de peça automotiva com lubrificação à base de óleo (úmida). Cortesia de M. Pfestorf, BMW, 2005.

 

 

Essa oficina incluiu apresentações e sessões de discussão sobre:

 

• O processo de estampagem como um sistema – materiais e revestimentos de blanques, lubrificação, características da prensa, materiais e revestimentos de ferramentas, mecânica da deformação, condições de interface e propriedades do produto;

 

• Métodos para avaliação do desempenho de vários lubrificantes para estampagem profunda e embutimento;

 

• Aplicação de vários testes (torção-compressão, dobramento e redobramento do flange – draw bead, embutimento de tira, embutimento de copo) para avaliar lubrificantes sob condições realistas, próximas da produção industrial;

 

• Fundamentos da fricção e lubrificação na estampagem e efeitos do material do blanque e da matriz, acabamento superficial, pressão e temperatura na interface matriz/blanque, velocidade da prensa e temperatura da matriz.

 

 

Fatores de análise

 

Muitos fatores precisam ser considerados durante a análise da aplicabilidade de um lubrificante para um dado processo. Não é suficiente selecionar um lubrificante com baixo coeficiente de fricção para uma dada peça estampada. É necessário considerar o material do blanque, o ferramental, a interface ferramental/peça sob processamento, a zona de deformação, o equipamento, a peça acabada e o ambiente (o que inclui a manipulação e o processamento pós-estampagem).

 

A figura 1 apresenta um típico sistema de estampagem profunda que mostra um caso automotivo com lubrificação úmida. O esquema indica a manipulação do material, aplicação do lubrificante, processos de estampagem e a remoção do lubrificante que se faz necessária para operações de pós-processamento, tais como pintura e soldagem.

 

A consideração da abordagem do sistema é importante. Se um lubrificante proporciona baixo coeficiente de fricção, mas provoca corrosão na peça sob processamento ou no ferramental, causa degradação ao meio ambiente ou não pode ser limpo, então esse lubrificante não pode ser considerado efetivo para essa aplicação.

 

Portanto, os ensaios laboratoriais devem emular as condições e processos práticos de estampagem, de forma que eles possam ser levados em consideração na seleção de um lubrificante para uma dada operação de estampagem.

 

 

Ensaios para avaliação de lubrificantes

 

Dois ensaios foram conduzidos para avaliar a lubricidade e o coeficiente de fricção de lubrificantes associados à descamação, materiais e revestimentos de ferramentas:

 

Ensaio de embutimento de copo: um blanque circular é embutido de forma a se obter um copo circular (figura 2). Os critérios usados para avaliar o desempenho são a carga máxima de embutimento, a força máxima aplicável do prensa-chapas sem que ocorra fratura, o comprimento medido de blanque arrastado pelo embutimento para dentro da cavidade da matriz (draw-in) ou o perímetro do flange do copo embutido, além da inspeção visual de acúmulo em matrizes durante o uso de lubrificantes secos. Após a remoção do copo é feita a remoção do flange e a peça é alisada.

 

 

Fig. 2 – O ensaio de embutimento de copo é usado para avaliar o desempenho de lubrificantes na estampagem de aços de baixa liga e ligas de alumínio.

 

 

Ensaio de embutimento de tira: este teste é similar ao ensaio de embutimento de copo, exceto pelo fato de que é usada uma tira de material medindo 355,6 mm por 25,4 mm (14 polegadas por 1 polegada) em lugar do blanque circular. A tira é embutida de forma a assumir formato de chapéu, sendo adotados como parâmetros de avaliação a carga máxima de embutimento e o comprimento medido de blanque arrastado pelo embutimento para dentro da cavidade da matriz, ou draw-in (figura 3).

 

 

Fig. 3 – O ensaio de embutimento de tira é usado para avaliar o desempenho de lubrificantes usados na estampagem de aços avançados de alta resistência (AHSS).

 

 

O ensaio foi desenvolvido para avaliar os aços avançados de alta resistência, cuja caracterização é difícil de ser feita pelo ensaio de embutimento de copo. Este ensaio também é mais barato e apresenta execução mais rápida do que o ensaio do copo, sendo, portanto, mais prático e rápido para avaliar o maior número de condições de lubrificação.

 

No ensaio de alisamento de copo se observa a ocorrência de descamação no ferramental, juntamente com a carga máxima de alisamento e a estricção no copo. No ensaio de alisamento de tira, a folga entre o punção e os insertos da matriz é reduzida para criar uma situação de alisamento. Contudo, sob os demais aspectos, a execução do teste é feita da mesma maneira que o ensaio de embutimento de tira.

 

Esta é a primeira parte de uma série de dois artigos na qual são feitas revisões sobre as técnicas de ensaios práticos usadas para verificar o desempenho de lubrificantes no Centro de Conformação de Precisão (Center for Precision Forming, CPF) da The Ohio State University (Universidade do Estado de Ohio, EUA). A segunda parte abordará aspectos adicionais de pesquisas sobre lubrificação e estampagem, bem como a avaliação de lubrificantes para uma grande empresa fabricante de equipamentos originais (Original Equipment Manufacturer, OEM).

 

*Este estudo foi preparado por Adam Groseclose, pesquisador-associado graduado 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 fevereiro de 2010 da revista Corte e Conformação de Metais. Tradução e adaptação de Antonio Augusto Gorni. Reprodução autorizada.

 

Tecnologia em conformação

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