Por Adam Groseclose e Taylan Altan*

 

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

 

Foi desenvolvida recentemente uma prensa servoacionada que pode executar movimentos orbitais ⁽¹⁾. O mecanismo de deslizamento da prensa possui três eixos, de forma que os movimentos orbitais e oscilantes podem ser conseguidos quando os três sistemas independentes de servoacionamento são programados corretamente. Desta forma é possível ajustar as posições do ponto morto superior e do ponto morto inferior, bem como o comprimento do curso de cada canto do martelo.

 

No modo orbital, dentro dos limites de projeto, podem ser controlados a velocidade da movimentação orbital e o ângulo de inclinação. Um exemplo de utilização desta prensa é a conformação de casquilhos. Convencionalmente esses componentes são conformados a partir de uma pré-forma dobrada em “U”, em um processo em duas etapas (figura 1).

 

 

Fig. 1 – Um processo de conformação em duas etapas produz casquilhos pela técnica de dobramento U-O (cortesia da revista Werstattstechnik, versão online).

 

 

Inicialmente, a pré-forma é conformada de modo a assumir a seção transversal circular (dobramento U-O), e então cunhada. Durante o dobramento U-O, as bordas afiadas da pré-forma dobrada em “U” arranham a superfície da matriz superior, fazendo com que ela se desgaste. Um novo processo que usa a capacidade orbital/oscilante desta nova prensa servoacionada pode ajudar a evitar o desgaste da matriz e melhorar a produtividade (figura 2).

 

Fig. 2 – Os casquilhos são conformados usando-se o recurso orbital/oscilante da prensa servoacionada (cortesia da revista Werstattstechnik, versão online).

 

 

Neste novo processo, as operações de pré-conformação e acabamento de conformação são integradas em um único ferramental constituído de três partes. Um punção cilíndrico de flexão incorporado à matriz inferior pode ser movido verticalmente pela matriz superior usando um cilindro de pressão.

 

Desse modo, a pré-forma dobrada em “U” é feita em primeiro lugar. Na posição final inferior, o punção cilíndrico atua como um prensa-chapas para a pré-forma. Durante o curso descendente, a matriz superior se desloca para baixo com um movimento oscilante repetitivo para conformar de forma incremental a pré-forma dobrada em “U”, até que ela assuma a forma de um casquilho circular.

 

Assim que a forma circular é alcançada, a matriz superior se desloca verticalmente para baixo para calibrar a seção circular. Este processo elimina qualquer movimento relativo entre as bordas afiadas da pré-forma e a matriz superior, reduzindo, portanto, o desgaste da matriz.

 

 

Almofadas de matriz servoacionadas

 

Diversos fabricantes de prensas e fornecedores de servomotores aplicaram o princípio do acionamento por servomotor ao projeto e controle de almofadas de matrizes (figura 3). A posição da almofada da matriz é controlada por um sensor de pressão dentro da servoalmofada da matriz. Portanto, a operação é similar à de uma almofada hidráulica, que geralmente é usada em prensas mecânicas e hidráulicas.

 

Fig. 3 – Servoalmofada de matriz com ponto único (cortesia da GE Fanuc).

 

 

Servoalmofadas para matrizes também podem ser incorporadas a almofadas de matriz com múltiplos pontos, de forma que as almofadas individuais podem ser controladas separadamente, para otimizar o fluxo de metal no flange entre a matriz e o prensa-chapas. Além disso, a servoalmofada da matriz pode ser usada para regenerar energia quando a almofada é empurrada para baixo pela matriz superior e pela mesa deslizante.

 

 

Novos desenvolvimentos de processo

 

A conformação a frio e a quente de vários aços avançados de alta resistência (advanced high-strength steels – AHSS,) está sendo investigada com o uso de servoprensas. Os ensaios indicaram que o efeito mola pode ser reduzido no dobramento em “V” do aço bifásico DP 980 por meio da redução da espessura, t0(Δt/t0), e do tempo de permanência no ponto morto inferior, desde 0,1 segundo para 0,5 segundo.

 

O uso de um conjunto de ferramental equipado com sistema de aquecimento por resistência elétrica, localizado em uma servoprensa que permite certo grau de interrupção do deslizamento, permite aquecer um aço avançado de alta resistência, como o aço bifásico DP 980, até temperaturas da ordem de 980 °C.

 

Isso reduz drasticamente o efeito mola e as forças necessárias para o dobramento. De forma similar, o aquecimento por resistência (até 1.070 °C) foi combinado com o controle do servomovimento para efetuar o corte por cisalhamento a quente do aço bifásico DP 980, obtendo-se superfícies cisalhadas com menores índices de rebarba e fratura.

 

A servoprensa encontrou seu lugar na conformação de metais e em várias aplicações novas de estampagem. Trabalhos de pesquisa continuam a ser desenvolvidos para se empregar plenamente os recursos das servoprensas em várias aplicações de conformação.

 

Este artigo é a segunda parte de uma revisão das aplicações de grandes prensas servoacionadas usadas para a conformação de peças automotivas. A primeira parte, publicada no site da revista Corte e Conformação de Metais, aborda os fatores de análise e métodos de ensaio. 

 

 

Referência

 

1) Groche, P.; Scheitza, M.: Servo Press with a Slide of Three Axes of Motion, Werkstattstechnik on-line, October 2007, v. 97, p. 760. 

 

 

*Este estudo foi preparado por Adam Groseclose, pesquisador graduado associado ao Centro para Conformação de Precisão (CPF) (www.cpforming.org), da Ohio State University (EUA), 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, edição de junho de 2009, e na edição de junho 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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