INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SÃO PAULO. CAMPUS SÃO JOSÉ DOS CAMPOS

João Pedro Vinhas Friggi Viana Talles Guerra dos Santos

FERRAMENTA DE ESTAMPO USINADO

Programa Integrador apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – Campus São José dos Campos, como requisito para obtenção do Título de Técnico em Mecânica sob orientação do Professor Me. Fernando Henrique Gomes de Souza.

São José dos Campos 2016

BANCA EXAMINADORA Projeto Integrador (PI) defendido e aprovado em _____ de _____________ de 2016, pela banca examinadora constituída pelos professores:

Prof. _______________________________________ ............................................... Orientador(a) Prof.________________________________________ ............................................ Banca Prof.________________________________________ ............................................ Banca Prof.________________________________________ ............................................ Banca

AGRADECIMENTOS Primeiramente а Deus qυе permitiu qυе tudo isso acontecesse, ао longo dе nossas vidas, е nãо somente nestes anos como estudante, mаs que еm todos оs momentos é o maior mestre qυе alguém pode conhecer. Ao Instituto Federal de São Paulo – Campus São José dos Campos, agradecemos pela oportunidade dе fazer о curso e nós proporcional todo o espaço para a realização do projeto. Ao professor Neimar Sousa Silveira, pela orientação, apoio, confiança para conclusão do trabalho. Ao nosso orientador Fernando Henrique Gomes de Souza, pela oportunidade е apoio nа elaboração deste trabalho. Agradeço а todos os professores por nos proporcionar оs conhecimento, Pelo o tempo qυе sе dedicaram а nos e aos nossos amigos. A todos qυе direta оυ indiretamente fizeram parte dа minha formação.

RESUMO

Nosso trabalho consiste em fabricar uma ferramenta de estampo, que tem como finalidade corte e estampo em chapas metálicas. Essa ideia surgiu a partir de uma dificuldade que tivemos nas matérias por não ter uma demonstração prática do processo de estampagem, sendo assim tomamos a iniciativa de fabricar uma ferramenta de estampo para auxiliar os novos alunos do Campus e complementar seu aprendizado sobre o processo de estampagem. Para a realização do projeto utilizaremos os aços SAE 1040 e 1060, no processo de usinagem usaremos as seguintes maquinas; torno horizontal, para a fabricação de peças cilíndricas; fresadora, para a fabricação de chapas. Todos os equipamentos estão localizados no Instituto, como auxiliam utilizaremos desenhos técnicos feitos no Inventor e para o controle de medidas usaremos paquímetro, goniômetro e as ferramentas de bancada; lima, punção e martelo. Palavra Chave: (Ferramenta, Estampo, torno e aprendizado).

SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .............................................................................................. 7 2. OBJETIVO..................................................................................................... 7 2.1 OBJETIVO ESPECÍFICO ............................................................................ 7 3. JUSTIFICATIVA ............................................................................................ 7 4. MATERIAL DA PEÇA .................................................................................... 8 4.1 Componentes da peça ................................................................................ 8 4.1.1 Aço 1040 .................................................................................................. 8 4.1.2 Aço 1060 .................................................................................................. 9 4.2 Torneamento ............................................................................................... 9 4.2.1 Torno

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4.3 Fresadora .................................................................................................. 12 4.4 Serramento .................................................................................................. 13 4.5 Furação ..................................................................................................... 13 4.6 Materiais das ferramentas de corte ................................................................... 14 4.7 Classificação da ferramenta de corte ........................................................ 15 5 METODOLOGIA........................................................................................... 16 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 18 7 CONCLUSÃO............................................................................................... 19 8 REFERENCIA .............................................................................................. 20 Apêndice A

31

LISTA DE FIGURAS Figura 4.1-Componentes de força e velocidade no processo de torneamento. 10 Figura 4.2 -Torno horizontal. ............................................................................ 11 Figura 4.3 -Torneadora vertical. ....................................................................... 11 Figura 4.4 - Forças no Fresamento .................................................................. 12 Figura 4.5 - Movimentos da furação

12

Figura 4.6 - Curva de perda de dureza em função da temperatura para os diferentes materiais de ferramenta ................................................................... 14 Figura 5.1 - Ferramenta de desbaste utilizada no torno, modelo de pastilha WMNG 060408 PM

15

Figura 5.2 - Fresa de topo de diâmetro de corte de 25 mm, utilizando a pastilha OMNG 060606 PM

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Figura 5.3 - Ferramenta de estampo com suas composições

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1. INTRODUÇÃO O processo de estampagem é o conjunto de operações com as quais não se produz cavaco, onde submetemos uma chapa metálica a uma ou mais transformação com a finalidade de obtermos peças com geometrias próprias. A ferramenta de estampo é composta de elementos comuns a todo e quaisquer tipos de ferramentas (Base inferior e superior, Guia da chapa, Placa Guia, Placa de choque, pinos de fixação) e os elementos responsáveis pelo formato da peça a produzir (Placa matriz e punção). O princípio básico é fabricar uma ferramenta de estampo para obter corte e estampos em chapas metálicas através dos processos de usinagem adquiridos durante o curso.

2. OBJETIVO

O objetivo é fabricar uma ferramenta de estampo para obter estampos em chapas metálicas

2.1

OBJETIVO ESPECÍFICO O propósito do projeto é mostrar como é realizado o processo de

estampagem e como funciona uma ferramenta de estampagem, tendo a finalidade de mostrar o funcionamento da ferramenta e suas características.

3. JUSTIFICATIVA

A finalidade desse projeto vem da necessidade do Câmpus São José dos Campos em ter uma ferramenta para realizar a estampagem, além de servir como um material de apoio em sala de aula. Com isso, facilitando o aprendizado de novos alunos e complementar os conhecimentos sobre o processo.

4. MATERIAL DA PEÇA O aço é basicamente uma liga de ferro e carbono, e sua origem se deu com a invenção de fornos que permitiam não só corrigir as impurezas do ferro, como adicionar propriedades para resistência ao desgaste, ao impacto, à corrosão, etc. Em decorrência disto e pelo seu baixo custo, o aço passou a representar cerca de 90% de todos os metais consumidos na indústria. (Profissional do aço) Aço SAE1040 é de boa resistência mecânica, boa usinabilidade e baixa soldabilidade. Estes aços não apresentam as mesmas características mecânicas e metalúrgicas apresentadas pelos aços especiais, pois em seu processo de fabricação não são controlados o tamanho de grão austenítico, os níveis de gases dissolvidos, o grau de pureza. (FAVORIT, 2013) Aço SAE1060 tem como característica a boa combinação de dureza e tenacidade

quando

tratado

termicamente,

má

soldabilidade

e

boa

usinabilidade. Utilizado em peças que necessitem de certa resistência ao desgaste após têmpera e revenimento (tratamento térmico). (PORTE, 2016). Os componentes do projeto serão apresentados através da sua nomenclatura e suas funções a seguir.

4.1 Componentes da peça

4.1.1 

Aço 1040

Base inferior: tem como função fixar os conjuntos de peças sobre a mesa da prensa, também é utilizada como apoio da placa matriz para evitar o contato direto entre ela e a mesa;



Base superior: são usadas para a sustentação dos elementos moveis do estampo, para evitar erros de excentricidade;



Placa de choque: é usada para absorver a energia do punção quando ele corta o material;



Pino guia: é um elemento que tem a mais, utilizado para fixar os conjuntos de peças, evitando erros de folga e de discordância;



Porta punção: mantém o punção no lugar correto, e servindo a ele como sustentação e guia;



4.1.2

Coluna: permite a ligação e fixação entre as bases superior e inferior.

Aço 1060



Guia chapa: tem como função movimentar o material a ser trabalhado;



Placa guia: movimenta o punção até as cavidades da placa matriz, para ser realizado o corte do material;



Placa matriz: é uma peça com orifícios de diferentes formatos, onde será pressionado o punção e adquirindo a peça final;



Punção: sua função é realizar o corte do material.

4.2 Torneamento O torneamento é a operação por intermédio da qual um sólido indefinido é colocado a girar ao redor do eixo da máquina operatriz que executa o trabalho de usinagem (o torno) ao mesmo tempo em que uma ferramenta de corte lhe retira material perifericamente, de modo a transformá-lo numa peça com uma geometria bem definida, tanto em relação à forma como às dimensões (BORGES, 2016). O torneamento nos permite trabalhar com peças cilíndricas, em um movimento uniforme de rotação em torno de seu eixo, a ferramenta a ser utilizada nessa usinagem é uma ferramenta com aresta de corte que deve ter dureza superior à da peça (ALMEIDA, 2014) Para a realização dessa usinagem são necessários os seguintes movimentos relativos (Figura 4.1), entre peça ferramenta, eles são: 

Movimento de corte (vc) é o movimento principal que

permite cortar o material. 

Movimento é rotativo e realizado na peça.



Movimento de avanço (f) é o movimento que desloca a

ferramenta ao longo do comprimento da superfície da peça.



Movimento de penetração (ap) é o movimento que

determina a profundidade de corte ao deslocar a ferramenta em direção ao interior da peça (sentido radial) e assim regular a profundidade de corte e a espessura do cavaco. (ALMEIDA, 2014)

Figura 4.1- Componente de força e velocidade no processo de torneamento.

4.2.1

Torno Torno mecânico é uma máquina-ferramenta que permite usinar peças de

forma geométrica de revolução. Esta máquina opera fazendo girar a peça a usinar (presa em um cabeçote ou fixada entre os contrapontos de centragem) enquanto uma ou mais ferramentas de corte são pressionadas em um movimento regulável de avanço de encontro a superfície da peça, removendo material de acordo com as condições técnicas adequadas. (ALMEIDA, 2014) O torno mecânico é uma máquina operatriz extremamente versátil utilizada na confecção ou acabamento em peças. Para isso, utiliza-se de placas para fixação da peça a ser trabalhada. Esta máquina permite a usinagem de variados componente mecânicos: possibilita a transformação do material em estado bruto, em peças que podem ter seções circulares, e quaisquer combinações destas seções. (www.usifab.com.br) Tipos de tornos mecânicos utilizados:



Torno horizontal (Figura 4.2) – de árvore horizonte e

barramento horizontal.

Figura 4.1 - Torno horizontal. (www.google.com.br)



Torno vertical (Figura 4.3) – com árvore vertical.

Figura 4. 2 - Torneadora vertical. (www.google.com.br)

4.3 Fresadora

Operação de usinagem na qual a ferramenta (fresa) apresenta arestas cortantes ao redor do seu eixo, girando com movimento uniforme (rotacional) para remover o cavaco. A ferramenta possui uma ou mais arestas de corte, e o movimento de corte é realizado pela ferramenta. O movimento de avanço pode ser executado tanto pela peça, tanto pela fresa. A característica particular do fresamento é que a direção do movimento de avanço é perpendicular ao eixo-árvore principal (eixo de rotação). Em outras palavras, no fresamento a ferramenta de corte executa o movimento de giro enquanto é pressionada contra a peça (Figura 4.4). A superfície usinada pode ter diferentes formas, planas e curvas. (UFPR, 2016)

Figura 4.3 - Forças no Fresamento.

4.4 Serramento

Operação que consiste em cortar, abrir fenda e iniciar ou abrir rasgos em um material, executada com serra ou serrote. A serra manual é uma ferramenta composta de um arco de aço-carbono, onde deve ser montada uma lâmina de aço-rápido ou aço carbono dentada. As lâminas das serras ainda podem possuir dentes travados alternadamente, cuja finalidade é facilitar o movimento da serra e reduzir seu atrito com a peça. (www.cimm.com.br)

4.5 Furação

A Furação é a operação de usinagem que tem por objetivo abrir, alargar ou acabarem furos em peças. Os furos podem ser produzidos em dimensões que variam desde poucos milímetros até vários centímetros de diâmetro. (www.mmborges.com) (FIGURA 4.5).

Figura 4.5 – Movimentos da Furação. Principais Movimentos, A-Movimento

de corte, B-movimento de avanço

4.6 Materiais das ferramentas de corte

Aço Ferramenta é o material que possuem em sua composição 0,8% a 1,5% de carbono. Foi o único aço empregado na confecção de ferramentas de corte até 1900. Após o surgimento do aço rápido, seu uso reduziu-se a aplicações secundárias, tais como reparos, uso doméstico e de lazer, ferramentas usadas uma única vez ou para fabricação de poucas peças e para ferramenta de forma. (www.cimm.com.br) Aço Rápido é aquele cuja temperatura de trabalho tem limite entre 520°C e 600°C. Apesar de ter maior resistência abrasão que o aço ferramenta, seu preço é mais elevado e o tratamento térmico complexo, dificulta a sua utilização. 

Ligas Fundidas: Tem elevada resistência a quente, temperatura de trabalho limite entre 700°C a 800°C (Figura 4.6) e qualidade intermediária entre o aço rápido e o metal duro.



Metal Duro É composto de carbonetos e cobalto, responsáveis pela dureza e tenacidade, respectivamente. O tamanho das partículas varia entre 1 e 10 mícrones e compreende geralmente 60% à 95% da porção de volume.

Figura 4.6- Curva de perda de dureza em função da temperatura para os diferentes materiais de ferramenta.

4.7 Classificação da ferramenta de corte

No processo de estampagem as ferramentas de corte, podem ser classificadas pelo corte, pela função e pela produção (PROVENZA, 1989): a) Pela corte, são classificadas em: Aberta: os estampos abertos permitem trabalhar com chapas de diversas espessuras, proporcionando produto com precisão de 2 mm; De corte Guiado: com pino de encosto, simples ou progressiva de uma etapa e centradores, proporcionando ao produto uma precisão de ±0,08mm. Os pinos aumentam a precisão do produto, pois mantem as tiras firme e centralizada; b) Pela função, são classificadas em: Corte Progressivo: com facas de avanço, que proporcionam ao produto dependendo do número de etapas uma precisão de ±0,08mm a 0,15mm; Corte Total ou de Bloco: Proporciona ao produto uma precisão de ±0,025mm; c) Pela produção, são classificadas em Grande; Média; Pequena. Para maior entendimento sobre uma ferramenta de estampagem, Provenza (1989), ainda classificou estas ferramentas de acordo com sua função, com os recursos técnicos empregados no seu projeto e conforme a demanda de produção, em três grandes grupos: 1) De acordo com as operações que executam como: furar, cortar, repassar, calibrar, dobrar, formar, cunhar, recalcar, repuxar, injetar e ainda dentro destas operações são separadas em operações simples quando executa apenas uma operação, combinada executa duas ou mais operações ao mesmo tempo e progressivas que executam operações sucessivas com o avanço da fita; 2) Dos recursos técnicos empregados na elaboração do projeto como: guias para a chapa, guias para os punções, guias para o cabeçote, facas de avanço, facas auxiliares para corte de sobra, automatismo de alimentação de matéria prima, entre outros; 3) Conforme necessidade de produção como: grande, média, pequena.

5 METODOLOGIA

Para o processo da fabricação da ferramenta para estampo será utilizado os seguintes recursos do laboratório de processos de usinagem do Instituto Federal de São Paulo, onde podemos utilizar as seguintes máquinas: torno horizontal da marca Beker modelo 802D; Fresadora (VEKER First VKF– 430); serra de fita (VEKER SBS – 712GI). Além disso, para o controle de medições usaremos paquímetro e micrometros para controle das peças e as peças feitas na fresa será verificado os batimentos das laterais através do goniômetro para controle de ângulos. As Ferramentas de apoio que serviram para traçagem e acabamentos são: punção para marcação dos centros dos furos; Lima bastarda e murça para retirar rebarbas e cantos vivos; Riscador para demarca o blank e nos auxiliares na usinagem e para acabamento lixas de granulometria grossa (100 grids) e fina (800 grids). Para a realização da ferramenta de estampa seguiremos a seguinte ordem de usinagem; 1 - Traçagem que será feito para nos auxiliar na usinagem em todas as peças a serem fabricadas; 2 - serramento para retirar o excesso de material e diminuir o trabalho de usinagem; 3 - Realizar os processos de usinagem (torneamento, fresamento).

Ferramenta que será utilizada para realizar a usinagem no torno (Figura 5.1).

Figura 5.1- Ferramenta de desbaste utilizada no torno, modelo de pastilha WMNG 060408 PM.

No processo de fresamento será usada a feramente (Figura 5.2)

Figura 5.2- Fresa de topo de diâmetro de corte de 25 mm, utilizando a pastilha OMNG 060606 PM.

O material para a realização da ferramenta de estampos, Aço SAE 1040 e 1060. O desenho do projeto final será apresenta na (Figura 5.3) Os detalhamentos das peças fabricadas serão apresentados no apêndice A.

Figura 5.3- Ferramenta de estampo com suas composições.

6 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Através da ideia proposta pelo orientador de fabricarmos uma ferramenta para estampo, decidimos que projeto era uma boa maneira de complementar nossos conhecimentos de usinagem e cálculos mecânicos. Apesar de ser uma ferramenta complexa, aceitamos sua ideia de realizar esse projeto. Inicialmente fizemos uma revisão bibliográfica e metodológica sobre os diferentes tipos de estampagem e quais etapas deveram ser realizadas para a construção de nossa ferramenta de estampagem. A expectativa do grupo é finalizar por completo a fabricação da ferramenta de estampo. Dessa forma o grupo decidiu focar mais na parte teórica inicialmente e, posteriormente a finalização do projeto em si seguindo as etapas pré estabelecidas no projeto.

7 CONCLUSÃO Ao decorrer do tempo tivemos muitos contra tempo, que não nós deixou finalizar a ferramenta. Em virtude do que foi mencionado, focamos somente na parte teórica do projeto, percebemos que não ia conseguir realizar o protótipo a tempo do prazo que foi proposto.

8 REFERENCIA ALMEIDA VALDEMAR SILVA DE Prezi [Online] // Prezi. - 14 de Maio de 2014. - 27 de Abril de 2016. - https://prezi.com/labvaxdatfqs/tecnologiausinagem/. Borges [Online]. 2016. 27 de Abril de http://mmborges.com/processos/USINAGEM/TORNEAMENTO.htm.

2016. -

CIMM [Online] // CIMM. 2016. 12 de Abril de 2016. http://www.cimm.cim.br/portal/noticia/exibir_noticia/7058-os-materiais-dasferramentas-de-corte. Favorit http://www.favorit.com.br/produtos/acos-comerciais/aco-sae-1040/45 [Online] // Site da Favorit. - Novembro de 2013. - 12 de Abril de 2016. http://www.favorit.com.br/produtos/acos-comerciais/aco-sae-1040/45. porte aços [Online] // Site da Aço porte. - Abril de 2016. - 27 de Abril de 2016. http://www.acosporte.com.br/aco-sae-1060. Provenza Francesco Estampos I [Livro]. - São Paulo : [s.n.], 1989. - Vol. 1. UFPR [Online]. 2016. 27 de Abril de 2016. http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasivan/processoscorte_arquivos/Fresament o.pdf. www.profissionaldoaco.com.br/destaques_in.asp?id_destaque=155 http://www.usifab.com.br/index.php/dicas/15-o-que-e-torno-mecanico CIMM [Online] // CIMM. 2016. 17 de Abril http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/485-serramento.

de

2016. -

http://mmborges.com/processos/USINAGEhttps://www.google.com.br/search?q =torno+vertical&biw=1024&bih=643&source=lnms&tbm=isch&sa=X&sqi=2&ved =0ahUKEwiG05HYiqvNAhUGQSYKHVJeDbIQ_AUIBigB#imgrc=aRwj6o2oImzk MM%3AM/FURACAO.htm https://www.google.com.br/search?q=torno+vertical&biw=1024&bih=643&sourc e=lnms&tbm=isch&sa=X&sqi=2&ved=0ahUKEwiG05HYiqvNAhUGQSYKHVJe DbIQ_AUIBigB#tbm=isch&q=torno+horizontal+partes&imgrc=TuXGyc5C_Hm7 FM%3A

Apêndice A A apendice A conter todos os desenhos da ferramenta de estampo, mostrando como vai ser feito cada componente do projeto.