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Incremental sheet Forming (ISF)
- 1. Incremental Sheet Forming Trabalhorealizado por: Filipe Giesteira up201306293 Luís Filipe Pereira up201305738 Maria Inês Barros up201305415 Tiago Rocha up201305662 Docente: Augusto Duarte Campos Barata da Rocha Maio de 2016 EM0032 – Processos de Fabrico I Ano Letivo: 2015/2016
- 2. Índice • Contextualização Histórica •Definição do Processo • Formabilidade e deformações • Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial • Conclusões Incremental Sheet Forming 2015/2016 Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões
- 3. Incremental Sheet Forming 2015/2016 1 •Torno de repuxo • Sheet metal workers ou “Battilastra” Na literatura muitos são aqueles que consideram as seguintes técnicas como precursoras do incremental sheet forming. Animação construida a partir do site da empresa Laser Gate® Animação adaptada de video youtube®| Ninotorquato Rocha Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Contextualização Histórica
- 4. TPIF com recursoa matriz. (Fonte: Instituto Tecnológico de Conformação da Universidade de Dortmund (IULD)) Classificações: • Single Point Incremental Forming (SPIF) - Ausência de ferramenta inferior ou prato de suporte Eliminação do custo de produção da ferramenta Maior Flexibilidade • Two Point Incremental Forming (TPIF) – Introdução de uma matriz (parcial) ou uma segunda ferramenta que introduz uma restrição física à deformação da chapa. Maior precisão dimensional SPIF. (Fonte: Universidade de Aveiro) Incremental Sheet Forming 2015/2016 2 Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Definição do Processo
- 5. Setup Característico: • Ferramentade Ponta esférica animada de movimento de translação e rotação • Centro de Maquinagem CNC multieixos • Estrutura para fixação da chapa (Blankholder) • Backing plate: para redução da flexão Esquema em corte do aparato utilizado na SPIF. (Fonte: Tekkaya, 2008) Incremental Sheet Forming 2015/2016 3 Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Definição do Processo Ferramenta utilizada em incremental sheet forming. (Fonte: INEGI, 2016)
- 6. Formabilidade e deformações IncrementalSheet Forming 2015/2016 4 Limites de formabilidade muito mais altos que na embutidura. "The necking view": Fratura precedida por estricção; "Subida" das curvas limite de embutidura; Efeito estabilizador causado por elevada deformação de corte na direção da ferramenta. Influência da deformação de corte num plano paralelo à direção da ferramenta nas curvas limite de embutidura. (Fonte: Allwood, 2007) Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Aumento da profundidade de uma lata de alumínio através do uso de folga punção-matriz inferior à espessura da chapa. (Fonte: Hammack, 2015).
- 7. Incremental Sheet Forming 2015/2016 5 Fratura sem evidência experimental de estricção; Supressão da estricção e baixo crescimento da taxa de dano acumulado responsáveis por aumento da formabilidade; Substituição de FLC por FFL. Curva limite de embutidura e curva limite de conformação por fratura. (Fonte: Isik, 2014) Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Formabilidade e deformações Limites de formabilidade muito mais altos que na embutidura. "The frature view":
- 8. Incremental Sheet Forming 2015/2016 6 Deformaçõesexperimentais obtidas para um cone truncado. Raios da ferramenta: 4 mm e 6 mm. Pontos sólidos correspondem a fratura. (Fonte: Silva, 2011) Deformações experimentais obtidas para um cone truncado. Raios da ferramenta:10 mm, 15 mm e 25 mm. Pontos sólidos correspondem a fratura. (Fonte: Silva, 2011) Teoria unificada através da definição de raio crítico: t/ rtool Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Formabilidade e deformações
- 9. Incremental Sheet Forming 2015/2016 7 Ângulomáximo de estampagem ϕ Ângulo máximo de estampagem ϕ. (Fonte: Lopes, 2013) Diminuição da espessura da parede com o aumento do ângulo faz com que, a partir de um determinado ângulo, a espessura atinja um valor mínimo e ocorra a fratura. Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Formabilidade e deformações
- 10. Incremental Sheet Forming 2015/2016 8 Parâmetrosque influenciam a formabilidade Raio da ferramenta Espessura da chapa Tamanho do incremento Δz Rotação da ferramenta Velocidade de avanço Trajetória Maior incremento associa-se a uma menor formabilidade. Variação linear da formabilidade com incremento em chapas de titânio. (Fonte: Hussain, 2008) Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Formabilidade e deformações
- 11. Incremental Sheet Forming 2015/2016 8 Parâmetrosque influenciam a formabilidade Influência da velocidade de rotação em materiais que apresentam baixa formabilidade à temperatura ambiente. (Fonte: Buffa, 2013) Raio da ferramenta Espessura da chapa Tamanho do incremento Δz Rotação da ferramenta Velocidade de avanço Trajetória Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Formabilidade e deformações
- 12. Incremental Sheet Forming 2015/2016 8 Parâmetrosque influenciam a formabilidade Influência da velocidade de avanço na formabilidade de chapas de titânio. (Fonte: Hussain, 2008) Aumento da velocidade de avanço diminui o aquecimento localizado. Raio da ferramenta Espessura da chapa Tamanho do incremento Δz Rotação da ferramenta Velocidade de avanço Trajetória Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Formabilidade e deformações
- 13. 8 Incremental Sheet Forming 2015/2016 •Influência da trajetória na distribuição da espessura final. • Otimização constante da trajetória para maximizar a formabilidade. Distribuição das espessuras num componente de incremental sheet forming. (Fonte: Gatea, 2016) Parâmetros que influenciam a formabilidade Raio da ferramenta Espessura da chapa Tamanho do incremento Δz Rotação da ferramenta Velocidade de avanço Trajetória Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Formabilidade e deformações
- 14. Incremental Sheet Forming 2015/2016 9 Geometriasmais comuns. (Fonte: Suriyaprakan, 2013) Peças produzidas em incremental sheet forming. (Fonte: INEGI, 2016) Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Geometrias Geometrias mais complexas. (Fonte: Kalo, 2014)
- 15. Incremental Sheet Forming 2015/2016 10 Peçaobtida por incremental sheet forming (pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009) Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004) Um dos principais problemas do ISF é a precisão dimensional. Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Trajetória e Precisão Dimensional
- 16. Incremental Sheet Forming 2015/2016 10 Peçaobtida por incremental sheet forming (pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009) Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004) Alteração da trajetória pela modificação do ângulo de inclinação inicial. (Fonte: Ambrogio, 2004) Formas de melhorar a precisão dimensional: • Alteração da trajetória Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Trajetória e Precisão Dimensional
- 17. Incremental Sheet Forming 2015/2016 10 Peçaobtida por incremental sheet forming (pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009) Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004) Formas de melhorar a precisão dimensional: • Backing Plate Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Trajetória e Precisão Dimensional Esquematização do processo de ISF com Backing Plate. (Fonte: Jeswiet, 2015) Peça elíptica produzida em ISF e respetivo backing plate. (Fonte: INEGI, 2016)
- 18. Incremental Sheet Forming 2015/2016 10 Peçaobtida por incremental sheet forming (pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009) Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004) Formas de melhorar a precisão dimensional: • Alteração da trajetória Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Trajetória e Precisão Dimensional
- 19. Incremental Sheet Forming 2015/2016 11 Acabamentosuperficial folha. (Fonte: INEGI, 2016) Acabamento superficial. (Fonte: INEGI, 2016) Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões Acabamento Superficial Diferenças no acabamento superficial. (Fonte: Echrif, 2014)
- 20. 12 Incremental Sheet Forming 2015/2016 Conclusões Comparaçãoentre ISF e Processos de Conformação Tradicionais Vantagens: • Custos iniciais reduzidos. • Processo altamente flexível. • Deformações atingidas superiores às de embutiduras. • Forças reduzidas. Desvantagens: • Tempos de produção elevados. • Limitações geométricas. • Limitações tecnológicas. • Baixa precisão dimensional. • Mau acabamento superficial. Definição do Processo Contextualização Histórica Formabilidade e deformações Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial Conclusões ISF. (Fonte: INEGI, 2016)