O documento descreve os processos de estampagem e conformação de chapas metálicas. Estes processos incluem corte, dobramento, estiramento e estampagem profunda e utilizam prensas mecânicas ou hidráulicas com ferramentas como punções e matrizes para deformar plasticamente chapas e dar-lhes novas formas. Fatores como força de corte, raio de dobramento, efeito mola e lubrificação são abordados.

1. Estampagem ou
Conformação de chapas

2. O que é:
 Processo de transformação mecânica que consiste em
conformar um disco plano ("blank") à forma de uma
matriz, pela aplicação de esforços transmitidos através de um
punção.
 Na operação ocorrem : alongamento e contração das
dimensões de todos os elementos de volume, em três
dimensões. A chapa , originalmente plana, adquire uma nova
forma geométrica

3. Classificação dos processos
 A Estampagem de chapas metálicas finas pode ser
classificada através do tipo de operação empregada . Assim
pode-se ter :
 Estampagem profunda
 Corte em prensa,
 Estiramento
 Dobramento

4. Métodos de Conformação- Máquinas e Ferramentas
 Máquinas: A maior parte da produção seriada de partes
conformadas a partir de chapas finas é realizada em prensas
mecânicas ou hidráulicas.
Ferramental Acessório
 As ferramentas básicas utilizadas em uma prensa de
conformação de peças metálicas são o punção e a matriz.
 O punção, normalmente o elemento móvel, é a ferramenta
convexa que se acopla com a matriz côncava.
 Como é necessário um alinhamento acurado entre a matriz
e o punção, é comum mantê-los permanentemente montados
em uma porta matriz, que pode ser rapidamente inserida na
prensa.

5. Ferramental Acessório
 Geralmente, para evitar a formação de rugas na chapa
a conformar usam-se elementos de fixação ou a ação de
grampos para comprimir o "blank" contra a matriz.
 A fixação é conseguida por meio de um dispositivo
denominado anti-rugas ou prensa-chapas

6. Ferramental de estampagem profunda.

7. Ferramental para conformação progressiva
 Freqüentemente, matrizes e punções são projetados
para permitir que os estágios sucessivos de conformação
de uma peça sejam efetuados na mesma matriz, a cada
golpe da prensa. Este procedimento é conhecido como
conformação progressiva.
 Um exemplo é a matriz para recorte e perfuração de
arruelas planas.

8. Ferramental para conformação progressiva
 A tira metálica é alimentada, deslizando até a primeira posição de
corte. O furo da arruela é puncionado . Segue-se um segundo
deslizamento, após o que a arruela é recortada. Durante o corte da
arruela o punção executa o furo central da próxima peça.

9. Ferramental para repuxamento
 O repuxamento é um método empregado para a fabricação
de fundos para tanques de aço e outras peças profundas de
simetria circular.
 O "blank" é fixado contra um bloco de modelagem que gira
em alta velocidade. O “blank” é conformado progressivamente
contra o bloco por intermédio de uma ferramenta manual ou
através de roletes

10. Ferramental para repuxamento

11. Etapas do corte:
1- Aparecimento de deformações plásticas
em ambos os lados da chapa
2- Com o aumento da pressão, o material
começa a trincar
3- As trincas se unem e separam a peça da
chapa

12. Corte de Chapas
Características
 Destina-se à obtenção de formas geométricas, a partir de
chapas submetidas à ação de pressão exercida por um punção
ou cunha de corte contra o material e a matriz.
 Quando o punção ou a lâmina inicia a penetração na
chapa, o esforço de compressão converte-se em esforço
cisalhante (esforço cortante) provocando a separação brusca
de uma porção da chapa.
 No processo, a chapa é deformada plasticamente e levada
até a ruptura nas superfícies em contato com as lâminas

13. Corte de Chapas
Características
A aresta de corte apresenta em geral três regiões: uma rugosa
(correspondente à superfície da trinca da fratura), uma lisa (formada pelo
atrito da peça com as paredes da matriz) e uma região arredondada
(formada pela deformação plástica inicial).

14. Corte de Chapas
Características
 A qualidade das arestas cortadas não é a mesma das
usinadas, entretanto quando as lâminas são mantidas
afiadas e ajustadas é possível obter arestas aceitáveis para
uma grande faixa de aplicações.
 A qualidade das bordas cortadas geralmente melhora
com a redução da espessura da chapa.

15. Corte de Chapas
Características
 No corte por matriz e punção (“piercing” ou “blanking”)
não existe uma regra geral para selecionar o valor da folga,
pois são vários os parâmetros de influência.
 A folga pode ser estabelecida com base em atributos,
como: aspecto superficial do corte, imprecisões, operações
posteriores e aspectos funcionais.
 Se não houver nenhum atributo específico desejado para
superfície do “blank”, a folga é selecionada em função da
força mínima de corte.

16. Força e Potência de Corte
- Na figura podem ser identificados os parâmetros envolvidos no corte .
Admite-se o cálculo simples da força pelo produto da área pela tensão
de ruptura em cisalhamento.
- Observe que a profundidade (s) adotada para este cálculo representa
a penetração do punção na chapa no momento da ruptura.
- A potência necessária para o corte é calculada pelo produto entre a
força do punção e a velocidade da lâmina.

17. Força e Potência de Corte
OBSERVAÇÃO:
A força necessária para o corte pode ser bastante reduzida
construindo-se as bordas da ferramenta em plano inclinado
em relação ao plano da chapa, de maneira que apenas uma
pequena fração do comprimento total do corte seja feita de
uma só vez.
-

18. Tipos de Corte
- Dependendo do tipo de corte, são definidos diversos grupos de operações
da prensa,conforme listagem abaixo:
 A operação de corte é usada para preparar o material para posterior
estampagem ("blank"). A parte desejada é cortada (removida) da chapa
original.
 A fabricação de furos em prensa (piercing ou punching) caracteriza
uma operação de corte em que o metal removido é descartado.
 A fabricação de entalhes (notching) nas bordas de uma chapa pode
ser feita em prensa através do puncionamento destas regiões.
 O corte por guilhotina é uma operação que não retira material da
chapa metálica.
 A rebarbação (trimming) é uma operação que consiste em aparar o
material em excesso (rebarbas) da borda de uma peça conformada. A
remoção de rebarbas de forjamento em matriz fechada é uma operação
deste tipo.

19. Dobramento
Características
 Nesta operação, a tira metálica é submetida a esforços aplicados em
duas direções opostas para provocar a flexão e a deformação plástica,
mudando a forma de uma superfície plana para duas superfícies
concorrentes, em ângulo, com raio de concordância em sua junção.

20.  A figura mostra os esforços atuantes e a forma adquirida por uma
tira submetida a dobramento
A fibra neutra não é tracionada
nem comprimida
A determinação de sua posição e
do seu raio é importante no
desenvolvimento linear da peça

21. Comprimento do Blank
rn
ri
t
.
2
L = L 1 + Ld + L2
2. . .rn
360
Ld
rn
360 L L1 L2
2. .

22. Raio de Dobramento
 Para a operação de dobramento existe um raio de dobramento
abaixo do qual o metal trinca na superfície externa. É o raio mínimo
de dobramento, expresso geralmente em múltiplos da espessura da
chapa.
 Um raio de dobramento de 3t indica que o metal pode ser
dobrado formando um raio de três vezes a espessura da chapa sem
que haja o aparecimento de trincas. O raio mínimo de dobramento é
portanto um limite de conformação, que varia muito para os diversos
metais e sempre aumenta com a prévia deformação a frio do metal.
 Alguns metais muito dúcteis apresentam raio mínimo de
dobramento igual a zero. Isto significa que as peças podem ser
achatadas sobre si mesmas, mas geralmente não se utiliza este
procedimento para evitar danos no punção ou na matriz.

23. Retorno elástico -Efeito mola
 A operação de dobramento exige que se considere a
recuperação elástica do material (efeito mola), para que se tenham
as dimensões exatas na peça dobrada.
 A recuperação elástica da peça será tanto maior quanto maior
for o limite de escoamento, menor o módulo de elasticidade e maior
a deformação plástica. Estabelecidos estes parâmetros, a
deformação aumenta com a razão entre as dimensões laterais da
chapa e sua espessura.

24.  O efeito mola ocorre em todos os processos de conformação,
mas no dobramento é mais facilmente detectado e estudado.
 O raio de curvatura antes da liberação da carga ( Ro) é menor
do que após a liberação ( Rf ). O efeito mola é representado pelo
símbolo K .

25. Estiramento
Características
 É a operação que consiste na aplicação de forças de tração, de modo a
esticar o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz). Neste
processo, o gradiente de tensões é pequeno, o que garante a quase total
eliminação do efeito mola.
 Como predominam tensões de tração, grandes deformações de
estiramento podem ser aplicadas apenas para materiais muito dúcteis.

26. Ferramental: O equipamento de estiramento consiste basicamente de um
pistão hidráulico (usualmente vertical), que movimenta o punção. Duas
garras prendem as extremidades da chapa.
Na operação, não existe uma matriz fêmea. As garras podem ser móveis
permitindo que a força de tração esteja sempre em linha com as bordas da
chapa (figura).
Garras fixas devem ser usadas somente para conformação de peças com
grandes raios de curvatura, evitando-se com isto o risco de ruptura da chapa
na região das garras

27. Estampagem Profunda ou Embutimento
Características
 É o processo utilizado para fazer com que uma chapa plana (“blank”)
adquira a forma de uma matriz (fêmea), imposta pela ação de um
punção (macho). O processo é empregado na fabricação de peças de
uso diário (pára-lamas, portas de carros; banheiras, rodas, etc.).
 A operação de embutimento consiste em transformar uma chapa
plana de espessura “t” num corpo côncavo.
A Estampagem é o processo de conformação que imprime sobre uma
chapa plana formas diversas através de deformações plásticas.

28. Catalisador - Aço Inox 409
Tanque combustível - Aço inox 304

29. – Os aços inox austeníticos se deformam basicamente por
estiramento e os ferríticos por embutimento.
Estiramento
Redução generalizada da
espessura

30. Embutimento
Objetiva-se a menor variação possível de espessura

31.  No embutimento a espessura da chapa varia:
- No centro do fundo é igual a espessura
- próximos aos bordos do fundo, a espessura é menor do que a do blank
- a espessura da paredes laterais aumentam a partir do bordo do fundo e
pode chegar a 1,25 da espessura do disco.

32. Estampagem Profunda ou Embutimento
Características
 A distinção entre estampagem rasa (shallow) e profunda é arbitrária. A
estampagem rasa geralmente se refere à conformação de um copo com
profundidade menor do que a metade do seu diâmetro com pequena
redução de parede.
 Na estampagem profunda o copo é mais profundo do que a metade do
seu diâmetro.

33. Características
 Para melhorar o rendimento do processo, é importante que se tenha
boa lubrificação. Com isto reduzem-se os esforços de conformação e o
desgaste do ferramental.
 Os óleos indicados normalmente são para extrema pressão, devendo
garantir boa proteção contra a corrosão da chapa, ser de fácil
desengraxe e não levar à oxidação do material (devido às reações de
subprodutos dos gases formados no aquecimento do metal).
 Geralmente, são óleos minerais com uma série de aditivos (Cl, Pb, P,
gorduras orgânicas, etc.).

34. Estampos de Repuxo
Prensa-chapas:
- função de manter a chapa sob
pressão para fazer com que esta
deslize apenas para o interior da
cavidade da matriz

35. Extrator que possibilita a saída da peça
pela parte inferior do estampo
Extrator que possibilita a saída da peça
pela parte superior do estampo

36. Materiais para estampos
Aço Cr-W com altos teores de carbono e de cromo
Aço Mn-Cr-V com altos teores de carbono e manganês
Aço Cr-Mo-V com altos teores de carbono e de cromo

37. Variáveis importantes
• Força de sujeição
Deve-se ainda estudar a pressão a ser aplicada no prensa-chapas:
- se esta for muito pequena, surgem rugas nas laterais da peça;
- se, por outro lado, for muito elevada, pode ocorrer a ruptura da peça na
prensa.
Fs
S
4
D
2
(d M
2rm )
2
P.S
P
(
max 1) 2
0
d
. r
200 .t 400

38. • Força de sujeição
A força de sujeição é regulada segundo o aspecto da peça embutida:
- Peça sem rugas e com aspecto brilhante: força correta
- Superfície lisa e brilhante mas com traços/marcas no bordo da peça:
força pequena
- Estiramento do fundo antes de se completar o embutimento: força
excessiva
- Formação de rugas em um só lado do disco: força distribuída
irregularmente sendo menor na região das rugas

39. Variáveis importantes
• Folga entre punção e matriz
 Na fabricação de peças por embutimento, tem que se levar em conta
uma folga suficiente entre a matriz e o punção que permita o escoamento
do material para o interior da matriz, sem que surjam tensões cisalhantes
ocasionadas pelo atrito e que levem à ruptura do metal em prensa.
 A folga corresponde ao valor da espessura do material mais um
coeficiente determinado empiricamente.

41. Folgas pequenas: o material
repuxado tende a estirar-se
Folgas grandes
Folga mal distribuída

42. Variáveis importantes
• Velocidade de embutimento
Aço inoxidável:
200 mm/s
Aço doce:
280 mm/s
Alumínio e ligas:
500 mm/s

43. Variáveis importantes
• Lubrificação
Aço inoxidável: Água grafitada
Aço doce: Mistura com 25% grafite, 25% de sebo de boi derretido e 50%
de óleo de toucinho
Alumínio e ligas:
Óleo grafitado ou vaselina

44. Diâmetro do blank - cálculo
Para calcular o diâmetro do blank de peças cilíndricas simples, sem
aba, utilizamos a fórmula:
D
d 2 4.d .h
Para raio interno (ri) menor do que 10 mm
Para ri
10 mm – Teorema de Guldin

45. Estágios de repuxo
 Às vezes, o diâmetro do "blank“ é muito superior ao diâmetro da
peça a estampar , sendo que esta deve atingir uma profundidade
de copo muito elevada.
 Nestes casos, a fabricação poderá exigir uma sequência de
operações de estampagem, utilizando uma série de ferramentas,
com diâmetros decrescentes (da matriz e do punção).
 O número de operações depende do material da chapa e das
relações entre o disco inicial (D) e os diâmetros das peças
estampadas (d)

46. Estágios de repuxo
 Às A relação entre o diâmetro do blank (D) e o diâmetro do
punção (d) é denominada Severidade do repuxo ou Grau Máximo de
Embutimento (β0)
0
D
d
 A severidade máxima (β0 máx.) é a condição limite para determinar
se o repuxo pode ser feito numa única operação.
Se β0 ≤ β0 máx. - Uma operação de repuxo
Se β0 > β0 máx. - Mais de uma operação de repuxo

48. Para se determinar o número de estágios, deve-se considerar uma
redução de 40% do diâmetro do blank no primeiro estágio
Nos demais, a redução deve ser de 20% até que se obtenha o
diâmetro desejado

49. Diâmetro do blank - cálculo
Para calcular o diâmetro do blank de peças cilíndricas simples, sem
aba, utilizamos a fórmula:
D
d 2 4.d .h
Para raio interno (ri) menor do que 10 mm
Para ri
10 mm – Teorema de Guldin

50. Diâmetro do blank - cálculo
Para ri
10 mm – Teorema de Guldin
s1'
2 .28.23 1288.
'
s2
2 .18,84 7,68 11
St
.222
121.
4
S ' 2113.
D
4.St
'
s3
1/ 2
92mm
704.

51. Posição do centro de gravidade de algumas curvas

52. Estampabilidade dos Metais
Estampabilidade é a capacidade que a chapa metálica tem de adquirir à
forma de uma matriz, pelo processo de estampagem sem se romper ou
apresentar qualquer outro tipo de defeito de superfície ou de forma.
A capacidade de embutir está ligada diretamente à textura cristalina do
material e esta à composição química, à estrutura da placa e às
condições de processamento termomecânico (laminação a quente e a
frio).
A avaliação da estampabilidade de uma chapa metálica depende de
muitos testes, tais como: ensaios simulativos (tipo Erichsen, Olsen,
Fukui, etc.), ensaios de tração (obtendo-se o limite de escoamento e de
resistência, o alongamento total até a fratura, o coeficiente de
encruamento, os coeficientes de anisotropia normal e planar), ensaios
de dureza, medida da rugosidade do material, metalografia, etc.

53. TÉCNICAS DE AVALIAÇÃO DA ESTAMPAGEM
– Há diferentes formas de se avaliar a capacidade de embutimento,
sendo a mais usual e fácil via coeficiente de anisotropia normal
médio, R
Coeficiente de Anisotropia
Por definição, o coeficiente de anisotropia ou coeficiente de Lankford
( R ) é a razão entre a deformação verdadeira na largura ( w) e na
espessura ( t) de um CP de tração, após determinada deformação
longitudinal pré-definida
R=
w/
t

54. Anisotropia normal R :
onde: r0o, r45o e r90o são os valores de r medidos a 0o , 45o e 90o com a
direção de laminação.
Este parâmetro indica a habilidade de uma certa chapa metálica
resistir ao afinamento, quando submetida a forças de tração e/ou
compressão, no plano.
Maior R, melhor embutimento

55. – Uma forma mais representativa de avaliação é o método chamado
LDR (Limit Drawing Ratio - Razão de Estampagem Crítica).
LDRc = Dmax/dp
> LDR - > profundidade

56. Um material isotrópico tem r =1
Nos materiais para estampagem profunda um alto valor de r é
desejado (maior resistência ao afinamento da chapa).
A relação entre R e o LDR é mostrada no gráfico. Essa é definida
como a máxima razão possível entre o diâmetro do „blank‟ e do copo
embutido, sem que ocorra falha.

57. Estampos de corte

59. Partes do estampo
Conjunto superior
Parte móvel do estampo
(movimentos de sobe e desce)
Fixada na prensa pela espiga

60. Espiga
- Geralmente cilíndrica de aço 1020 a 1040
- É presa no alojamento do cabeçote da prensa e sustenta o conjunto superior
- Sua posição deve coincidir com o centro de todas as solicitações a que está
sujeito os punções, evitando o empuxo lateral

61. Placa superior
- Feita de aço 1020 a1030
- Fixa a espiga e une, por meio de
parafusos, a placa de choque e a placa porta
punção

62. Placa de choque
- Feita de aço 1060, temperado e revenido
- Tem a função de receber os choques produzidos pelas cabeças dos
punções no momento da operação, evitando a penetração dos mesmos
na placa superior
- espessura varia conforme o material a ser cortado

63. Placa porta-punções
- Feita de aço 1020 a 1030
- É fixada por parafusos e tem a função de sustentar punções,
cortadores e cunhas

64. Punção
- Peça de aço com elevado teor de carbono
- Executa o corte quando introduzido nas cavidades da
matriz, dando forma ao produto
- Pode ser simples ou com peças postiças
Faca de avanço
- Punção cuja largura equivale ao passo da matriz
- Usados em estampos progressivos para obter maior rapidez no
trabalho

65. Partes do estampo
Conjunto inferior
Parte imóvel do estampo
Fixada na base da prensa

66. Placa- guia
-Função de guiar os punções e pilotos centradores nas cavidades
cortantes da matriz
- Aço 1020 ou 1030

67. Guias laterais
- Função de guiar a tira de material a ser cortado

68. Placa matriz ou matriz
- Possui cavidades que tem a mesma seção dos punções
- Tem a função de reproduzir peças pela ação dos punções
- Possui uma parte cônica nas arestas internas de corte para
facilitar a passagem da peça
- Podem ser inteiriças ou seccionadas

69. Placa matriz ou matriz
- Serve de apoio à placa matriz e é fixada a ela por meio de parafusos
e pinos guias
- Possui cavidades com dimensão maior para facilitar a saída da peça
já cortada pela parte inferior

71. Estampo misto

72. Prensa dobradeira
Dobramento de perfis

73. Dobramento em prensas dobradeiras em
várias operações

74. Dobramento em L - Estampo

75. Estampo para
dobramento em U com ângulo

76. ESTAMPO MISTO

77. Anéis ou discos
Punção
Pré-forma

84. Exemplo:

86. Exemplo: conector elétrico