ESTAMPAGEM &
CONFORMAÇÃO
BRASIL
Stamping & Forming Magazine Brazil Revista de Corte, Estampagem e Conformação de Chapas, Arames e Tubos
Agosto 2019
PERFIL DA EMPRESA:
PRENSAS SCHULER Otimização na Estampagem de Chapas Metálicas Influência da Força do Prensa-Chapas no Springback - Parte II Comparação Ferramenta Convencional e Modular - Parte I Processo de Estampagem Incremental em Geometria Tubular Fazendo uma Ponte entre o Tryout e a Produção Retrospectiva PHS 2018
TUBOTECH E WIRE 2019 - DESTAQUE EXPOSITORES
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18
38
22
CONTEÚDO
32 AGOSTO 2019 - NÚMERO 1
ARTIGOS 22 Influência da Força do Prensa-Chapas no Springback - Parte II
Victor de L. Silveira, Olavo C. Haase, Pedro M. Araújo Stemler, Ricardo A. M. Viana, Alisson S. Duarte, Sixpro, Belo Horizonte (MG)
O presente artigo analisa a adoção de um método de redução do springback na estampagem. A avaliação consistiu na simulação computacional do processo Hat Bending através do Método de Elementos Finitos.
27
Comparação de Sistema de Ferramenta Convencional e Sistema Modular Para Estampagem Parte I Alex Matias, Marcos André Gonçalves, Marcos Déo Palata, Nédis Brito, Odirley Freitas, Rafael Correia Santos, UNISTAMP Indústria e Comércio Ltda - São Paulo
Esta pesquisa tem por objetivo a análise de dois tipos de processos de fabricação que utilizam ferramentais distintos, visando-se mostrar dentre eles, qual pode ser empregado para determinado tipo de fabricação.
32
Otimização Automática Orientada por CAD na Estampagem de Chapas Metálicas Yuqi He, Jin Chen, Xiuhua Li, Xiaojun Yang e Oswaldo Ravanini, C3P Engineering Software International Co., LTD e Autolens Engenharia e Consultoria Ltda.
Com o desenvolvimento da indústria, produtos estampados e o processo de produção tornam-se cada vez mais complexos. Ao mesmo tempo, as tecnologias CAD e CAE também são amplamente utilizadas em todos os segmentos industriais.
38
Fazendo Uma Ponte Entre o Tryout e a Produção Michael Stippak, Sanaz Berahmani e César Batalha, AutoForm, São Bernardo do Campo - SP
A indústria automotiva vem enfrentando várias tendências, particularmente, o aumento do uso de alumínio e de materiais laminados mais finos e com maior resistência.
42
Análise do Processo de Estampagem Incremental Aplicado em uma Geometria Tubular Rafael C. Silva, Cesar G. dos Reis, Lírio Schaeffer, 38 Senaforth, Porto Alegre (RS)
A estampagem de chapas é um processo de conformação mecânica de baixo custo e alta produtividade utilizada em grandes volumes de fabricação. 4 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
ESTAMPAGEM &
BRASIL
CONFORMAÇÃO
Stamping & Forming Magazine Brazil
EQUIPE DE EDIÇÃO SF Editora é uma marca da Aprenda Eventos Técnicos Eireli (19) 3288-0437 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br Lirio Schaeffer Editor, schaefer@ufrgs.br • (51) 99991-7469 Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Sunniva Simmelink Revisão sunnivags@gmail.com • (19) 9929-2137
DEPARTAMENTOS 05 Índice de Anunciantes 07 Eventos 08 Especial Tubotech 11 Especial Wire 18 Perfil da Empresa: Prensas Schuler - Que Operem as Prensas! 49 Retrospectiva PHS 2018
ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa
Pág.
Contato
Gabrielly Guimel Redação - Diagramação, gabrielly@sfeditora.com.br • (19) 3288-0437
Autoform
31
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Contemp
34
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André Júnior Vendas, andre@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437 Igor Cerqueira Marketing, igor@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437
Grupo Aprenda
25, 51, 52
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03
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Tubotech
2ª Capa
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As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.
Unistamp
07
www.unistamp.com.br
Wire
26
www.wiresa.com.br
COLUNAS 6
Editorial Brasil A indústria Brasileira de Processos de Manufatura por Conformação Mecânica Necessita de
Informações Tecnológicas Estamos avançando para a segunda edição da Revista Estampagem & Conformação, e é com grande satisfação que as indústrias brasileiras recebem essa grande contribuição do Grupo Aprenda, cujo diretor é o Sr. Udo Fiorini.
12 14 15 16 17
PHS Work Force Team PHS Work Force Team Caros leitores, como uma parceria inédita da Revista Estampagem & Conformação com PHS-Work Force Team, está sendo criado uma séria de colunas de temas que abordam assuntos no segmento de estampagem. Springback Ajustes em Tryout: Rapidez e Qualidade Hoje presente no mundo todo, inclusive em montadoras e sistemistas no Brasil, somente recentemente o OmniCAD entrou de vez no mercado brasileiro. BrDDRG Brazilian Deep Drawing Research Group De 2 a 4 de outubro estará acontecendo o sexto congresso do BrDDRG (Brazilian Deep Drawing Research Group), em Porto Alegre, como de costume em conjunto com o tradicional SENAFOR. Simulação Mat-Wizard As tensões residuais em uma peça sendo estampada, logo após a abertura ferramentas na prensa, resultam no retorno elástico, ou springback. Entretanto, prever um correto springback através de simulação é uma tarefa complexa. CarBody SimpósIo SAE Carbody e Aços de Alta Resistência no Brasil O programa “Rota 2030”, que rege regras para a fabricação de veículos produzidos e comercializados no Brasil nos próximos 15 anos, passa a determinar o quanto o segmento automotivo no Brasil deve investir na fabricação de veículos. ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 5
EDITORIAL
A INDÚSTRIA BRASILEIRA DE PROCESSOS DE MANUFATURA POR CONFORMAÇÃO MECÂNICA NECESSITA DE INFORMAÇÕES TECNOLÓGICAS
E
stamos avançando para a segunda edição da Revista
modernos, destacando:
Forming Magazine Brazil), e é com grande satisfação
otimização do projeto de estampagem usando “ Inteligência
Estampagem & Conformação (Stamping and
que as indústrias brasileiras recebem essa grande contribuição do
Grupo Aprenda, cujo diretor é o Sr. Udo Fiorini. Parabenizamos esta audácia do Sr. Udo, pois o compasso de espera da economia
brasileira em deslanchar ainda é uma incógnita. De qualquer forma, a produtividade da indústria brasileira deve avançar. O Brasil é líder
- O uso de software de simulação computacional para a
Artificial” é apresentado pela empresa Autolens. O apoio às
empresas é mostrado desde a otimização do blank (melhor forma e melhor tamanho) até a otimização de parâmetros chegando a um resultado efetivo perfeito e “lead time” razoável;
- A Prensas Schuler, que lidera o fornecimento de prensas
do Bloco Sul Americano que recentemente assinou acordo celebrado
industriais de grande porte no Brasil, mostra os aspectos de um
que misturam questões econômicas, políticas e ideológicas, os dois
exportações e câmbio e até sobre a importância da “devoradora de
entre Mercosul e Estados Unidos. Após duas décadas de negociações blocos econômicos representarão a maior área de livre comércio mundial que deverá representar 25% do PIB mundial.
As empresas brasileiras que atendem os mercados de corte,
conformação e estampagem de arames, chapas e tubos deverão
mostrar seu potencial para as exportações. Essas empresas estão em um país que detem uma das maiores reservas de metais do mundo. Deixaremos de exportar matéria-prima para podermos exportar
produtos industrializados? As empresas brasileiras precisam atender as exigências do mercado internacional, precisam melhorar sua
pragmatismo certeiro, descreve sobre sua estrutura, sobre o papel das empregos”: a automação;
- Um grupo de autores ( V.de L. Silveira, O.C.Haase, P.M.A.
Stender, R.A.M. Viana e A.S.Duarte) mostram a Parte II ( a Parte
I foi publicada no número anterior) da Influência do Prensa-Chapas no efeito “springback” na estatampagem;
- O efeito “springback” é ainda discutido por R. Viana que
empregou o Mat-Wizard, desenvolvimento recente da ESIGROUP, disponível no software PAM-STAMP V2019.5; - Um trabalho de grande importância para a Indústria
produtividade e ser competitivas em custos e qualidade. É nesse
Automobilística é apresentado por pesquisadores ligados à empresa
de técnicas desenvolvidas por empresas, centros de pesquisa e
produção na fabricação de componentes automotivos;
âmbito que se encaixa um meio de comunicação e divulgação universidades: a Revista Estampagem & Conformação.
De acordo com o Sindipeças (Sindicato Nacional da Indústria
de Componentes para Veículos Automotores) de janeiro a junho de
2019 a indústria brasileira de autopeças faturou 10,4 % a mais que no mesmo período do ano passado. Em contrapartida, as exportações
não foram bem nos primeiros 6 meses de 2019. As vendas externas
recuaram 4,3 % no primeiro semestre deste ano. Novamente vemos a importância de nossas empresas necessitarem urgentemente
investir na formação de RH e atualizar ao máximo seu sistema de informações voltado a conhecer novas tecnologias.
A Revista Estampagem & Conformação está fazendo a sua
parte, trazendo nesta edição vários artigos técnicos extremamente 6 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
Autoform do Brasil. É mostrada a parte entre o “try-out” e a - Ainda voltado à solução de problemas relacionados ao
“springback” são apresentados comentários sobre o uso da
ferramenta OmniCAD, desenvolvida na Itália, que vem facilitar e encurtar o tempo de desenvolvimentos de estampos;
- O processo de estampagem incremental aplicado em tubos é
ainda discutido por engenheiros do Grupo San Martin de Caxias do Sul e a UFRGS (Porto Alegre).
Parabéns à Revista Estampagem & Conformação pela
excelente contribuição para a indústria brasileira. Desejamos a todos uma boa leitura. Lirio Schaeffer, Editor.
EVENTOS 1 A 3 DE OUTUBRO DE 2019
12 E 13 DE FEVEREIRO DE 2020
10ª Tubotech e 4ª Wire South America São Paulo Exhibition Center - São Paulo (SP) www.tubotech.com.br / www.wiresouth-america.com
Lubrication Technology for Metal Formers and Die Shops Novi (Detroit) - MI - EUA www.pma.org
2 A 4 DE OUTUBRO DE 2019 SENAFOR Porto Alegre (RS) www.senafor.com
5 A 8 DE NOVEMBRO DE 2019 Blechexpo and Schweisstec - Trade Fair for Sheet Metal Working and Joining Stuttgart - Alemanha www.blechexpo-messe.de
11 A 14 DE NOVEMBRO DE 2019 FABTECH 2019 – Chicago Chicago - EUA www.fabtechexpo.com
20 A 22 DE NOVEMBRO DE 2019 Asia BLECH Chongqing - China www.asiablech.com
30 DE MARÇO A 3 DE ABRIL DE 2020 WIRE 2020 Duesseldorf - Alemanha www.wire.de
30 DE MARÇO A 3 DE ABRIL DE 2020 TUBE 2020 Duesseldorf - Alemanha www.tube.de
5 A 9 DE MAIO DE 2020 FEIMEC 2020 São Paulo Exhibition Center - São Paulo (SP) www.feimec.com.br
26 A 31 DE JULHO DE 2020
Conference on the Technology of Plasticity Ohio Union - Columbus, Ohio - EUA www.tms.org/ICTP2020
17 A 18 DE AGOSTO DE 2020 ICMFPDP 2020 - International Conference on Metal Forming and Plastic Deformation Processes Barcelona - Espanha www.waset.org/conference/2020/
15 A 18 DE SETEMBRO DE 2020 Metalurgia 2020 Expoville - Joinville (SC) www.metalurgia.com.br
27 A 30 DE OUTUBRO DE 2020 EuroBLECH - 25th International Sheet Metal Working Technology Exhibition Messe Hannover - Alemanha www.euroblech.com
ICTP 2020 - 13th International
27 E 28 DE NOVEMBRO DE 2019 I Seminário de Tecnologia da Estampagem UFMG - Belo Horizonte (MG) www.grupoaprenda.com.br
3 E 4 DE DEZEMBRO DE 2019 VII Seminário de Tecnologia do Forjamento FEI - São Bernardo do Campo (SP) www.grupoaprenda.com.br
28 E 29 DE JANEIRO DE 2020 Metal Stamping and Tool & Die Conference Nashville - TN - EUA
www.pma.org/mstd-conference ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 7
Especial
TUBOTECH
Tubos Metálicos NACIONAL TUBOS
A Nacional Tubos trabalha com aço baixo carbono nas normas SAE 1006 a SAE 1015, A36, COR 400 e toda linha de materiais de fina frio e fina quente. Contando com modernos equipamentos e grande quantidade de produtos em estoque, a Nacional Tubos está pronta para atender seu pedido. www.nacionaltubos.com.br
Formadora de Tubo Espiral ZIKELI
O projeto das formadoras atuais oferece aos clientes um excelente retorno de investimento, com garantia de altas velocidades de trabalho, qualidade dos produtos formados e total confiabilidade na máquina e assistência técnica. A Zikeli tem mais de 100 formadoras de tubos colocadas em operação. www.zikeli.com.br
Máquina de Corte de Tubos a Laser HSG LASER
A estrutura mecânica aplica design de pórtico integrado, desempenho estável, equipamentos funcionando sem problemas. O processamento de quaisquer gráficos complexos de curvas na superfície dos tubos redondos é favorável, não se limitando à dificuldade dos gráficos. www.hsglaser.comcom.br
Perfiladeiras GRUPO MARAFON
Perfiladeiras são utilizadas para conformar no modelo desejado chapas metálicas, como: aço de baixo carbono, galvanizado, fina frio, fina quente, galvalume, inox, latão e alumínio. São utilizadas por calheiros, montadores de estruturas metálicas, construtoras, engenharias, autônomos, lojas de material de construção, metalúrgicas e diversos. www.grupomarafon.com.br
Fluídos de Corte Integral KATION RAIDEN
Formulados de acordo com a necessidade da operação, ativo ou inativo, contendo aditivos extrema pressão e antidesgaste, incorporados em óleo mineral, que lhe confere efeitos sinérgicos, proporcionando redução no desgaste do ferramental, bem como superior acabamento em peças usinadas. www.krdobrasil.com.br
8 MAIO 2019
ESTAMPAGEM
Especial
TUBOTECH Sistema de Inspeção a Laser de Tubos com Costura POLIMETER
Sistema de inspeção a laser WI 2000p desenvolvido exclusivamente para controlar a qualidade da solda na própria formadora de tubos com costura. Uma câmera de vídeo de alta velocidade em conjunto com a captura e análises rápida de dados possibilita a detecção de defeitos a partir de 0,015 mm, incluindo mordeduras, solda abaulada, cordão de solda muito alto e outros. www.
polimeter.com.br
Linhas de Corte ELMAKSAN
A ELMAKSAN possui cerca de 175 modelos padrão de linhas de corte com diferentes versões, capazes de processar tiras com espessura de 0,3 mm a 12 mm, largura de até 2.000 mm e pesos de bobina de até 30 toneladas. www.elmaksan.net
Tubos de Aço Inox CASTELLAR
O aço inoxidável é uma liga de ferro e cromo, podendo conter também níquel, molibdénio e outros elementos, que apresenta propriedades físico-químicas superiores aos aços comuns, sendo a alta resistência à oxidação atmosférica a sua principal característica. As principais famílias de aços inoxidáveis são: ferríticos, austeníticos, martensíticos, endurecíveis por precipitação e Duplex. www.castellarmetals.com.br
Máquina de Corte de Tubo HANS LASER, PR2 GROUP
Principais características: Alto desempenho dinâmico, Desempenho estável e Automação completa. A velocidade de posicionamento do eixo linear da Máquina de Corte de Tubo atinge 100 m/min. A velocidade de rotação atinge 120m/min. É aplicável para oleodutos, engenharia, máquinas e outros tubos para a indústria de transformação. www.pr2.com.br
Sistemas de Aquecimento de Tubos INDUCTOTHERM GROUP
Os Sistemas de Aquecimento de Tubos por indução Thermatool atendem processos “in-line e off-line”, em diferentes tipos de tubos e barras. O Aquecimento preciso é fundamental em algumas aplicações como cura de revestimentos (tintas / vernizes / isolantes) e operações de dobra. www.inductothermgroup.com.br
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Especial
TUBOTECH Tubos de Aço sem Costura BTL STEELS
Amplamente utilizado para a fabricação de componentes mecânicos para várias aplicações os tubos mecânicos BTL são produzidos em aço ST52 e cumprem rigorosamente com as especificações da DIN EN 10297-1. Os tubos mecânicos BTL substituem largamente as barras de aço sólidas, dando a cada aplicador uma redução de custo significativa devido ao menor tempo de processamento. www.btlsteelworks.com
Tubos de Aço TUBOS OLIVEIRA
Estamos entre os cinco maiores distribuidores de tubos de aço do Brasil. Procuramos nos manter como referência nacional em credibilidade, confiança e reconhecimento pela excelência na distribuição de nossos produtos e serviços. A nossa vocação é a distribuição de tubos de aço carbono. www.tubosoliveira.com.br
Máquinas para Trefilar Tubos INDÚSTRIA METALÚRGICA COSTINHA
Opção de trabalhar vários tubos ao mesmo tempo, através de múltiplos canais com fieiras e mandris apropriados. Para trefilação de tubos, opcionalmente pode ser fornecido com magazine giratório de entrada com mandril para trefilação interna. www.costinha.com.br
Máquinas de Solda por Resistência Elétrica SCHLATTER DO BRASIL
As máquinas Modelo Selecta são fornecidas de acordo com as necessidades dos clientes que buscam equipamentos de solda a ponto, projeção ou costura, podendo serem fornecidas com potência de até 400 KVA. Estes equipamentos podem ser utilizados nas mais diversas aplicações, principalmente nas indústrias de auto-peças, artefatos de arame e eletrodomésticos. www.schlatter-brasil.com.br
União de Tubos e Arames KENT CORPORATION
A Kent Corporation forneceu centenas de equipamentos para união de extremidade de arames, fita e tubos em bobina para linhas de usinagem de tubos, conformação de rolos, estampagem e processamento de tiras. Nossa linha de junções de bobina estacionárias vem em operação semiautomática e automática com muitos recursos e opções para atender às necessidades específicas de cada cliente. www.kenttesgo.com
10 MAIO 2019
ESTAMPAGEM
WIRE Trefila de Vergalhão NIEHOFF-HERBORN MÁQUINAS
Percurso do fio em uma linha, sem desvios e sem esforço de flexão alternada, mesmo omitindo fieiras. Anéis de trefilação adaptados ao diâmetro do fio produzido. Lubrificação intensiva dos anéis de trefilação e dos suportes de fieira, para longa vida útil. Máquina compacta e altamente eficiente, baixo custo operacional. www.niehoff.com.br
Lubrificantes para Tubos e Barras CONDAT LUBRIFICANTES
Linha completa de lubrificantes para deformação a quente e a frio de tubos e barras: emulsões, óleos de trefilação, etc. A linha de lubrificantes CONDAT destinados à indústria de tubos abrange aplicações de conformação a quente e a frio de tubos e barras para laminação, dobragem, trefilação, modelagem ou extrusão. www.condat.fr/br/
Linha de Trefilação Multifilar REICHENBACH
Trefiladora úmida para materiais não ferrosos. Velocidade máxima de trabalho : 25 m/Seg. ø entrada máximo mm : 2,0. • ø saída mínimo/máximo mm. : 0,20 - 0,50. Sistema de trefilação em tandem, com 3 níveis. Sentido de trabalho: Direito. Sistema para troca rápida de diâmetro final. Possui 2 acionamentos, sendo um para os cabrestantes internos e um para o cabrestante final externo (Troca rápida ø). www.reichenbach.com.br
Cassetes de Laminação a Frio ATOMAT
Os Cassetes são empregados para laminação por estriamento de arames de alto e baixo teor de carbono na região de dimensão acabada. Fornecemos todos os tipos de equipamentos para Cassetes de Laminação a Frio. www.atomat.com.br
Máquinas de Cabeamento PIONEER MACHINERY
Torcedeira dupla torção. Trançadeira dupla torção, trabalhando com processos sem destorção. Indicado para reunir 7 fios de cobre (classe 2) bem como para reunir múltiplos fios de cobre finos (classe 5). www.pioneerm.com
ESTAMPAGEM
MAIO 2019 11
MaterialSeries
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PHS WORK FORCE TEAM
C
aros leitores, como uma parceria inédita da Revista Estampagem & Conformação com PHS-
-Work Force Team, está sendo criado uma séria de colunas de temas que abordam
assuntos no segmento de estampagem, com
Grupo formado dentro do IPEN no ínicio de 2010 e intitulado como PHS Work Force Team em 2015, sem fins lucrativos, formado por pesquisadores e especialistas internos e externos na área de aços de alto desempenho, com foco em agregar valor ao setor da mobilidade e solucionar os problemas que habitam estas comunidades.
foco principal em acompanhar as últimas
no sentido do aprimoramento dos materiais
de bolsas de estudo e projetos de pesquisa
futuro que nos reserva no segmento da
advindos desta tecnologia, com a preocupa-
atingindo valores na casa 1 milhão de reais
tendências e tecnologias, detalhando o mobilidade.
O grupo PHS Work Force Team [1] vem
se especializando em tecnologia de aços
para estampagem desde 2015, inicialmente
com uma integração de especialistas de uma montadora e o centro de pesquisa do IPEN
até atualmente com a presença de uma forte
massa crítica local para formação de opinião dentro deste segmento. Esta coluna deve trazer consecutivamente o universo que
envolve esta tecnologia de estampagem a
e processos, se adiantando a problemas
ção com o meio ambiente e a segurança dos passageiros. Para apoiar o potencial desta
dening steels), os DP (dual phase) e os aços
ção, ou seja, os novos aços de alto desem-
TWIP (do inglês twinning-induced plasti-
city) estes estudos são essenciais. O presente trabalho, tanto acadêmico como industrial, é um dos pré-requisitos mais importantes para continuar o fomento da inovação.
Neste grupo, administrado por oito
da local dos fornecedores e também, listar os
IMT - Instituto Mauá de Tecnologia, da
Não se tem dúvidas que o processo de
estampagem a quente é uma tecnologia que, mesmo com atraso, chegou no Brasil nesta
década com muita força e ainda tem muito espaço para crescer, diante das necessida-
des cada vez mais severas das condições de
segurança veicular e da exigência crescente na melhoria da eficiência energética.
Em um esforço coordenado por insti-
Energéticas e Nucleares, professores do
UTFPr - Universidade Tecnológica Federal do Paraná em Ponta Grossa, da UEPG -
Universidade Estadual de Ponta Grossa e da FSA-Fundação Santo André com parcerias firmadas, colaboração tecno-científica ou discussões com especialistas de empresas
como exemplo da ArcelorMittal, Lord Brasil, Bruning Tecnometal, Lincoln Electric, Tox e Benteler.
Além do mais, estão envolvidos diversos
tutos, universidades, montadoras, aciarias
alunos de iniciação científica, mestrado,
quisas, desenvolvimento, ensino e extensão,
os que já passaram e os que estão aconte-
e sistemistas, foi criado este grupo de pes-
para a área de conformação de chapas de aço de alto desempenho. A força motriz para
este grupo está no setor da mobilidade que tem ditado as regras e as linhas mestras do presente e futuro destes aços em veículos, 12 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
Uma demanda identificada pelo grupo
está no processo de fixação, como por exem-
alto desempenho do tipo PHS (press har-
doutores do IPEN-Instituto de Pesquisas
pontos que precisam de mais esforços.
em 2019.
tecnologia, as inovações para alguns aços de
quente, principalmente no Brasil e potencia-
lizar as necessidades automotivas e a deman-
aprovados pelo CNPq e pela CAPES,
doutorado e até alunos no exterior como
cendo na Bélgica, na Vrije Universiteit em
Bruxelas e na Universidade de La Laguna
em Tenerife, Espanha e também alunos de
pós-doutorado conduzindo temas que estão
em seu estado da arte. Ao total, são dezenas
plo a soldagem, onde existe muita preocupapenho com as suas elevadas propriedades
mecânicas e complexo processo de obtenção
têm introduzido novos desafios para os processos de união. Como manter a sofisticada
microestrutura e afetá-la o mínimo possível para não introduzir áreas frágeis durante os processos de soldagem. O processo solda
a ponto por resistência - RSW (do inglês
resistance spot welding), o mais utilizado na indústria automobilística apresenta desafios para reduzir os tempos de soldagem, o
uso de novos conceitos como tratamento
de revenimento e descontinuidades nunca antes enfrentadas como a fragilização por
metal liquido LEM (do inglês liquid metal embrittlement) e a catastrófica fragilização por hidrogênio HE (do inglês hydrogen
embrittlement). O que falar do desafio dos processos de funilaria onde o processo de
soldagem MIG Brazing apresenta consu-
míveis com propriedades mecânicas abaixo das dos materiais de base. Até mesmo os processos de alta produtividade como a
soldagem a laser autógena ou com adição de material apresentam necessidade de estudos para os novos materiais de alta resistência,
bem como para a moderna adesivagem com
MaterialSeries
››
polímeros estruturais.
gem & Conformação será um importante meio de transferência de
engenharia, o PHS Work Force Team tem organizado workshops
de seguidores e ou eventualmente participação desta importante
Para difussão de conhecimento e integração das comunidades de
[2]
com palestras de especialistas de empresas montadoras, usinas e
sistemistas bem como de acadêmicos da área, além de um espaço
com stands de fornecedores e patrocinadores do evento. O próximo evento será o 2° Seminário de Conformação e Aplicação de Aços
de Alto Desempenho - CA3D 2020, que ocorrerá em São Paulo no período de 20 a 21 de outubro de 2020.
conhecimento, informações e estratégias e assim aumentar o número iniciativa presente no Brasil.
Referências [1] http://materials-series.com.br [2] http://materials-series.com.br/2018/03/08/ii-workshop-de-acompanhamento/
Sem dúvida, este canal em parceria com a Revista Estampa-
PRODUTOS AUTOFORM TUBEXPERT R8 AUTOFORM ENGINEERING GMBH O AutoForm TubeXpert R8 vem
simulação. Funcionalidades de design
completamente revisada, com um
de raio, extensões de superfície e
com uma interface de usuário
novo e inovador conceito de navegação que aumenta significativamente a
eficiência e a facilidade de uso. Com
uma nova ferramenta de planejamento integrada, os especialistas em
conformação de tubos podem definir
rapidamente seu processo completo e,
completamente novas, como mudanças
Com a integração total da tecno-
logia AutoForm-Sigma no AutoForm-
e também permitem que os usuários
a uma metodologia de engenharia
na criação de projetos de ferramentais façam modificações no design do
produto, analisando sua eficácia na “conformabilidade”.
A possibilidade de definir e aplicar
padrões para configuração da simulação
automaticamente para a criação rápida
consistência no processo de engenharia,
de ferramentas e configuração da
sa ou fornecidos pelos clientes.
morphing, permitem mais flexibilidade
com base na geometria de uma peça
importada, passar essas informações
cumpram os padrões internos da empre-
e da avaliação de resultados aumenta a reduz erros e garante que os usuários
Fig. 1. Detecção automática de problemas de conformação com base em padrões de avaliação com gráficos de dispersão e influência.
-TubeXpert R8, os usuários têm acesso altamente eficiente e sistemática para
a definição de um processo de confor-
mação ideal e que é único no mercado.
Para garantir uma produção robusta de
peças, o efeito de variações dos parâmetros do processo tais como propriedades
do material, pressão, condições de atrito também podem ser analisados.
Fig. 2. Janela de processo 2D mostrando a “conformabilidade” do processo dependendo do nível de pressão e do movimento das ferramentas axiais. ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 13
SPRINGBACK
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AJUSTES EM TRYOUT: RAPIDEZ E QUALIDADE
T
odo profissional de estampagem já sofreu, e
mantendo a boa qualidade do arquivo IGS.
atividades a seguir:
compensação em prática, é possível verificar na Fig. 1 a superfície
provavelmente ainda sofre, para realizar uma ou mais das
• Compensação de springback baseado na prática ou na
simulação;
• Ajuste de assentamento baseado na prática ou na simulação;
• Atualização das superfícies CAD das ferramentas com base no
escaneamento da ferramenta real;
• E a implementação de modificações de produtos em superfícies
já compensadas ou modificadas.
A boa notícia é que existe uma solução computacional, criada
na Itália, que facilita e encurta o tempo de desenvolvimento de
estampos, reduzindo consideravelmente os custos. Essa ferramenta
Para exemplificar uma das suas funções que existem, no caso a
IGS original de uma ferramenta na cor verde e a malha escaneada
em prática da peça final estampada na cor branca. Observa-se que, em virtude do springback da peça, o seu formato final diverge
do formato da superfície da ferramenta e, portanto, a ferramenta necessita ser compensada. Com pouquíssimos comandos é
possível realizar a compensação da superfície da ferramenta, como
mostrado na Figura 2, na qual é mostrada uma comparação entre a superfície original na cor verde e a nova superfície compensada na cor vermelha, já com a qualidade necessária para a recópia.
O amigo leitor pode pensar: “ora, mas eu conheço softwares
é o OmniCAD. Embora este software ajude em todos os tópicos
que já fazem isso.” No entanto, se prestar bem atenção e realizar
compensação de springback.
como operações de alisamento da superfície são eliminadas, o
mencionados acima, eu vou buscar me ater mais à aplicação de Hoje presente no mundo todo, inclusive em montadoras e
sistemistas no Brasil, somente recentemente o OmniCAD entrou de vez no mercado brasileiro. Não é um simulador, mas sim um
CAD focado somente em superfícies e nas demandas específicas do profissional de conformação de chapas. Assim, além de ser possível desenvolver superfícies de ferramentas com recursos que aceleram a atividade, o barato é a possibilidade de transformar superfícies
um teste, verá que o tempo de modelamento é reduzido, bem
que, por si só, já justifica o seu uso, e que essa é apenas uma das várias funcionalidades. Adicionalmente, um software CAD
tão direcionado também resulta em redução drástica de horas
de trabalho de projeto e de ferramentaria, facilitando a vida do
projetista e reduzindo cada vez mais a intervenção do ferramenteiro na ferramenta. Enfim, reduz custo e traz competitividade.
Casos ainda mais interessantes resultam da necessidade em se
compensar uma ferramenta intermediária com base na peça final, ou seja, a medição do springback final pode ser utilizada para se
Superfície da ferramenta nominal
Superfície da ferramenta compensada
Superfície da ferramenta nominal
Malha escaneada
Superfície nominal Malha escaneada (STL) Superfície compensada
Fig. 1. Comparação entre a superfície IGS (verde) da ferramenta e a malha escaneada (branco) da peça estampada 14 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
Fig. 2. Superfície IGS da ferramenta compensada (vermelho) com qualidade para recópia
SPRINGBACK
››
compensar a ferramenta de uma operação
a superfície, ou até mesmo medir os
ser realizadas não somente em tryout, mas
CAD à malha, mantendo-se todas as
anterior. Além disso, compensações podem também a partir de simulações realizadas
em qualquer software por elementos finitos. Caso o ferramenteiro não deseje
compensar, mas apenas atualizar o
CAD de uma ferramenta já bastante
modificada em tryout, basta escanear
pontos desejados, para ajustar a superfície
sensivelmente operações manuais sobre as ferramentas.
tangências e curvaturas desejadas, incluindo
Alisson Duarte atua no setor de Engenharia da
desejado for. Essa tarefa possibilita, ajustar
professor do Dep. de Eng. de Materiais da
(draw shell) a partir de resultados de
Minas. Possui Pós-Doutorado em Metalurgia
acabamentos em peças de pele (Classe A) se
SIXPRO Virtual&Pratical Process. É também
o assentamento das peças nas ferramentas
UFMG e do Dept. de Eng. Metalúrgica da PUC
escaneamento ou simulação, reduzindo
da Transformação.
BrDDRG
››
BRAZILIAN DEEP DRAWING RESEARCH GROUP
D
e 2 a 4 de outubro estará acontecendo o sexto
inteiro, com grupos nacionais na Alemanha, EUA e Japão por
Research Group), em Porto Alegre, como de costume
Group, Grupo Internacional de Pesquisa em Conformação de
congresso do BrDDRG (Brazilian Deep Drawing
em conjunto com o tradicional SENAFOR. Neste ano entre os destaques estão:
- Prof. Mathias Liewald, do Insituto de Conformação de
Stuttgart, Alemanha, apresentando novas técnicas para previsão de retorno elástico em estampados.
- Eng. Johan Hol, da empresa Triboform da Holanda,
apresentando o módulo de tribologia do Autoform.
- Dr. Marco Antonio Colósio, da GM do Brasil, apresentando a
exemplo. O IDDRG (International Deep Drawing Research Chapas) já existe desde a década de 60 no exterior.
O grupo é formado por especialistas da indústria e da academia,
na área de conformação de chapas. O objetivo é desenvolver e
discutir a conformação de chapas sob todos os aspectos: materiais, processos, simulação, otimização, ferramentaria, etc. Ver http://
www.iddrg.com. O IDDRG é dividido em secretarias nacionais, sendo que o BrDDRG representa o Brasil.
A presença no evento dá direito, por um tempo limitado, a
sua visão para o futuro dos estampados automotivos.
consultar o acervo de trabalhos técnicos do BrDDRG, através do seu
troca de experiências de engenheiros e pesquisadores cujo trabalho
às seguintes empresas/ instituições:
O BrDDRG tem como missão fomentar no Brasil o encontro e
está voltado ao desenvolvimento de técnicas e o estudo de fenômenos relacionados às atividades de estamparia e conformação de chapas, incluindo processos de conformação, ciência dos materiais,
plasticidade, técnicas de ferramentaria, fenômenos tribológicos e
outros aspectos de interesse para a pesquisa e aplicações industriais.
Além disso, nortear atividades de P&D em conformação de chapas,
reunindo especialistas da academia e da indústria dedicados ao tema,
oferecendo um canal aberto e de alto nível técnico para seus membros apresentarem suas pesquisas e definirem temas de interesse comum. O BrDDRG é filiado ao “International Deep Drawing
Research Group – IDDRG” que desde 1957 atua em P&D e
organiza eventos em conformação de chapas, reunindo cientistas, pesquisadores e industriais que trabalhem nessas áreas no mundo
website. Além disso o congresso conta com um programa de visitas 1 - LAMEF / LdTM / CBCM (Campus do Vale, Bairro
Agronomia, Porto Alegre)
2 - DANA Indústrias Ltda. (Gravataí) 3 - AÇOS FAVORIT (Cachoeirinha)
4- BRUNING Tecnometal (Panambi) 5 - EPI Energia (Cruzeiro do Sul)
6 – Sistema Híbrido da FEEVALE (Universidade FEEVALE,
Novo Hamburgo)
Mais informações pela nossa página da internet: www.brddrg.
com.br e www.senafor.com.
João Henrique é secretário nacional da BrDDRG e diretor da Bruning TecnoMetal Ltda. ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 15
SIMULAÇÃO
››
MAT-WIZARD
A
Bending
s tensões residuais em uma peça sendo estampada, logo após a
Punch
abertura ferramentas na prensa,
resultam no retorno elástico, ou springback. Entretanto, prever um correto springback
através de simulação é uma tarefa complexa.
(a) Draw - bend σ
Modelos convencionais de encruamento
isotrópico são comumente utilizados em
simulações. No entanto, esses modelos não conseguem prever as tensões de maneira
precisa e, logo, não conseguem prever um springback com precisão.
Durante o processo de estampagem, a
chapa sofre dobras (bending) e desdobras
(unbending), levando a condições cíclicas de tensões e deformações (cyclic stress-strain path). A Fig. 1 mostra um dos slides do
Prof. Yoshida, Hiroshima University, no qual ele busca explicar a importância do caminho cíclico de tensão e deformação
Para se descrever o comportamento
de um material sob deformações
1.2
9.1
1.9
2.0
2.9
Fig. 1. Coluna B interna: comparação de resultados reais e simulados via Pam-Stamp, utilizando-se um modelo de encruamento isotrópico (TOA Industries Co., Ltd.) 2.3
0.5
0.6
0.3
0.1
0.7 0.3
0.6
0.8
0.9
0.8
Fig. 2. Coluna B interna: comparação de resultados reais e simulados via Pam-Stamp, utilizando-se o modelo Y-U (TOA Industries Co., Ltd.) 16 AGOSTO 2019
0
ε
Springback process
Reverse deformation Unbending process
ESTAMPAGEM
Modeling of Large-Strain Cyclic Plasticy is very important.
Final stage of stamping
Fig. 1. Ilustração esquemática do caminho de tensão e deformação durante um processo de estampagem e o seu subsequente springback (Prof. Yoshida, Hiroshima University)
cíclicas de maneira precisa, é necessário
do Mat-Wizard, um desenvolvimento
cinemático. Os Professores Yoshida e
software PAM-STAMP V2019.5 (http://
utilizar-se um modelo de encruamento
Uemori propuseram o melhor modelo de encruamento cinemático para a prática da estampagem. O modelo é baseado
em ensaios de tração e compressão de
ruptura, os quais resultam em uma série
de parâmetros medidos. A desvantagem é o fato de que esses ensaios demandam
considerar-se também a variação do
10.4 4.5
Large foward deformation Early Springback reyielding
os ensaios usuais. Além disso, é preciso
2.9 11.9
(b) Springback
tempos e investimentos maiores do que
2.1
The accuracy of springback analysis depends on the predictions of stress levels at final stage of stamping and, also at the springback, both witch are directly related material’s Bauschinger effect and cyclic hardening characteristcs.
Bending process
amostras, além de ensaios de tração até a
para a previsão do springback.
4.6
Unbending
módulo de Young com o aumento da deformação plástica empregada.
A princípio, a necessidade do uso de
ensaios mais elaborados para a previsão
recente da ESI-Group, disponível no
www.sixpro.pro/software/pam-stamp/).
Para fins de exemplificação, a Fig. 2 mostra as diferenças geométricas (escala de cores)
entre uma Coluna B real após ser estampada e a mesma Coluna B após ser simulada (incluindo a previsão do springback),
utilizando-se um modelo de encruamento
isotrópico. Trata-se de um material de alta resistência (LRT = 980 MPa). É possível observar discrepâncias de até 12 mm.
Por outro lado, ao se utilizar o modelo
de encruamento cinemático, a previsão
do springback é consideravelmente mais precisa, como mostrado na Fig. 3.
correta do springback dificultou a
Ricardo Viana é gerente técnico na Sixpro
Uemori) na simulação da estampagem. No
especializada em consultoria com o auxílio
correlação entre os ensaios de tração simples
Mecânico pela UFMG. Especialista em
e os parâmetros obtidos no modelo Y-U,
Possui experiência em factibilidade, full
partir de ensaios de tração apenas.
painéis externos e produtos estruturais
modelo Y-U é possível ser realizada através
ricardo@sixpro.pro.
implementação do modelo Y-U (Yoshida-
Virtual&Practical Process, empresa
entanto, o Prof. Yoshida estabeleceu uma
da simulação computacional. Engenheiro
e mais usuais na indústria da estampagem
simulação do processo de estampagem.
fazendo ser possível prever os parâmetros a
process, compensações de springback para
Hoje, essa previsão dos parâmetros do
e simulações de estampagem à quente/
CARBODY
››
SIMPÓSIO SAE CARBODY E AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA NO BRASIL
Q
ueridos leitores e colegas do setor automotivo, o segmento automotivo
brasileiro vem apresentando uma
recuperação significativa tanto em
vendas como em produção de veículos
nestes dois últimos anos e a perspectivas para 2019/2020 são muito positivas.
Em paralelo a esta retomada, também é observado um ciclo irreversível na busca de mais competividade internacional, principalmente no que diz respeito
principalmente no que diz respeito a
presença das principais montadoras
emissões, a exemplo do que é verificado
e deve ser um percussor de no avanço
FCA, General Motors, Volkswagen e
a segurança veicular e redução de
nos principais centros produtores de veículos mundiais.
O programa “Rota 2030”, que
eficiência energética e segurança veicular tecnológico do setor, a exemplo dos países desenvolvidos.
À frente desta transformação, a
rege regras para a fabricação de
SAE BRASIL mostrou na 5ª edição
no Brasil nos próximos 15 anos,
realizado no IPT, o estado da arte em
veículos produzidos e comercializados passa a determinar o quanto o
do Simpósio SAE BRASIL CarBody materiais e processos avançados que
segmento automotivo no Brasil deve
permitem a fabricação de estruturas
com elevado conteúdo tecnológico,
contribuindo efetivamente para um
investir na fabricação de veículos
em atividade na America do Sul (Ford, PSA) o evento mostrou em detalhes a
carroceria dos últimos lançamentos. Com uma temática bem dinâmica, durante
o Simpósio Carbody, cada montadora
apresentou os detalhes do projeto e depois
respondeu aos questionamentos do público ao redor da carroceria desmontada.
O que chamou bastante atenção
veiculares mais seguras, leves e resistentes
da comunidade especializada foi o
trânsito mais seguro,com benefícios
aços de alta resistência nos veículos em
para o meio ambiente e aumentando
consequentemente a competividade dos veículos produzidos no Mercosul no cenário internacional.
Com a
crescimento exponencial da utilização de detrimento da segurança e redução de peso. As usinas e aciarias também
marcaram presença demonstrando a parceria cada vez mais forte de
desenvolvimento dos aços especiais de alta resistências nas plantas e usinas do Brasil Luiz Gustavo Zamorano é gerente de engenharia da Ford America do Sul e diretor de finanças do SAE regional São Paulow/ diretor de finanças do SAE regional Bahia.
ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 17
PERFIL DA EMPRESA
QUE OPEREM AS PRENSAS!
Fig. 1. Paulo Tonicelli, Udo Fiorini e Marco Yashiro
Por Marcus Frediani
Ocupando o posto de liderança no fornecimento de prensas industriais de grande porte no Brasil, a unidade da Prensas Schuler no Brasil sobressai como a parceira ideal de seus clientes.
A
multinacional alemã Prensas
naqueles primórdios, tornou-se líder em
de seus negócios e no aperfeiçoamento
ano de 1965, na esteira de uma
industriais de grande porte não só para o
isso, é claro, somado à disposição e
Schuler veio para o Brasil no
época de forte desenvolvimento da indústria brasileira, notadamente das montadoras,
que começavam a desembarcar em peso por aqui, com grandes planos de expansão. E,
terras brasileiras no fornecimento de prensas setor automotivo, como também para outros de importância semelhante, posto este no qual, aliás, se perpetua até hoje.
A confiança da empresa no país, sem
de imediato, deixou bem claro a que vinha,
dúvida alguma, foi um dos principais
mestras de sua vocação germânica de galgar
E tal atributo veio se materializando, ao
plasmando no cenário nacional as linhas
rapidamente posições de destaque no âmbito de seu core business. Como resultado, já
motores que turbinaram esse desempenho. longo dos anos, por meio de investimentos substanciais e contínuos na expansão
e ampliação de seu parque fabril. Tudo competência inequívocas para vencer
desafios com muito trabalho e competência invejável, e à constante busca por inovação e na introdução e desenvolvimento de
tecnologias de ponta, bases irrefutáveis de sua atuação nos quatro cantos do planeta. Sim, porque a partir da sua fábrica em
Diadema, cidade da Grande São Paulo e a
maior do Grupo Schuler fora da Alemanha, as prensas fabricadas pela Schuler são exportadas para o mundo inteiro.
Por meio dessa composição de fatores,
a conquista de uma legião de consumidores satisfeitos passou a ser praticamente uma obviedade para a empresa. Qualidade e
confiabilidade são itens garantidos pelo
total comprometimento da Prensas Schuler em sempre superar as expectativas de seus parceiros comerciais. Assim, mais que
fabricantes de equipamentos, a empresa atua como uma verdadeira provedora Fig. 2. Vista aérea da empresa Prensas Schuler S.A 18 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
de soluções completas em estamparia e
forjaria, o que garante aos clientes uma
PERFIL DA EMPRESA zer depois, oportunidade que se abriu mais precisamente a partir de 1984, quando
a empresa começou a comercializar seus
equipamentos para a Chrysler, entre outras montadoras do mercado norte-americano. No início da história da Schuler no
Brasil, entretanto, em função do conhecido pragmatismo alemão, a empresa optou por
um modelo mais tradicional e conservador de introdução no mercado: entre 1965 até 1974, sua Direção decidiu não ter fábrica
própria no país, trabalhando essencialmente Fig. 3. Prensa transfer servo com linha de alimentação
vantagem competitiva em termos de eficiência e produtividade.
Notabilizada pela estreita cooperação
com os clientes, a Prensas Schuler atua em todas as fases do projeto, desde a venda
e pré-projeto até as fases de engenharia,
planejamento, compras, fabricação, controle de qualidade, montagem e instalação dos
equipamentos. Em cada uma dessas fases, a principal conexão entre o cliente e a
empresa é feita pela área de Coordenação
nas duas décadas anteriores. Subdividido em setores, a proposta do governo JK foi marcado por investimentos em estradas,
em siderúrgicas, em usinas hidrelétricas,
na marinha mercante e pela construção de Brasília, tomando como base as famosas “30 Metas”, contemplando os setores
da energia, transporte, comunicações,
alimentação, agricultura, saúde, educação e indústria de base.
E foi exatamente esse último segmento
de Contratos, que gerencia o projeto até
– marcado com ênfase especial pelo início
beneficiar do amplo conhecimento e da
– o que mais estimulou a Prensas Schuler a
a entrega final. Assim, o cliente pode se vasta experiência da equipe da Schuler
adquirida em instalações em todo o mundo.
Pragmatismo Certeiro O Brasil começou a chamar a atenção do tradicional Grupo Schuler bem antes da
instalação de sua unidade que, hoje, tem
mais de cinco décadas de atuação no país.
da chegada das grandes montadoras ao país fincar pé no território nacional. “Atenta às
grandes possibilidades e oportunidades que se abriam por aqui, a instalação da empresa veio exatamente na esteira da indústria
automobilística. E até a localização da empresa aqui em Diadema, no Grande ABC, foi estrategicamente pensada pela direção
com importação das partes de prensas da
Alemanha ou fabricando-as com o auxílio
de fornecedores locais. Mas a conquista de grandes contratos ao longo do tempo e o
fato de ter ganho, em 1973, uma concor-
rência grande com a vinda da Fiat para o
Brasil, que propiciou a ela a venda de mais
de 50 prensas – a Schuler se decidiu em ter sua fábrica própria por aqui.
“Naquela época, também era interes-
sante ter uma parceria para ser empresa brasileira por conta da viabilização de
acessos a financiamentos e outras vantagens reservadas às indústrias nacionais. Então, a Schuler fez um acordo com o Claudio Bardella, por meio do qual ele tinha 50% mais 0,1% apenas para ficar como majoritário,
acordo esse que durou até 1999, quando a
Schuler comprou novamente a participação da Bardella e o controle acionário voltou a ser 100% Schuler, condição que prevalece até hoje”, conta Tonicelli.
do grupo com o objetivo de suas instala-
Bem Estruturada
Volkswagen, Mercedes-Benz, Ford e GM,
sas Schuler no Brasil é bem robusta. Sua
Os estudos mais concretos foram inten-
ções ficarem mais próximas das fábricas da
Como era de se esperar, a estrutura da Pren-
1950, com a criação do “Plano de Metas”, o
que, imediatamente, se tornaram nossas
planta em Diadema, onde se concentra toda
sificados a partir de meados da década de
importante programa de industrialização e
modernização da economia nacional levado a cabo na gestão do presidente Juscelino Kubitschek, na forma de um ambicioso conjunto de objetivos setoriais para dar
continuidade ao processo de substituição
de importações que se vinha desenrolando
clientes”, convalida Paulo Tonicelli, atual diretor-presidente da Prensas Schuler no Brasil. O executivo lembra, ainda, que a
localização escolhida para a fábrica levou em conta também a proximidade com o
Porto de Santos, em função das previsíveis operações de exportação que ela viria a fa-
a produção e engenharia, está instalada em
uma área de terreno de mais de 100.000m2, dos quais cerca de 35.000m2 são de área
construída. Nela trabalham 470 colabora-
dores próprios, número que sobe para 600, quando contabilizados os funcionários ter-
ceirizados. Além disso, a empresa mantém ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 19
PERFIL DA EMPRESA escritórios de representação e Service em
tendo como principais pontos de destino os
efetivamente sempre exportamos, mesmo
co, Minas Gerais, Paraná e Rio Grande do
Unidos e Canadá. Além disso, exportamos
Se fizermos um comparativo colocando
outros estados brasileiros, como PernambuSul, sempre seguindo os eixos de expansão da indústria automobilística no Brasil. Em termos globais, o Grupo Schuler ainda
mantém fábricas na Alemanha, sua matriz,
mercados da Argentina, México, Estados
para a China e até para a própria Alemanha, dependendo do balanço de capacidade e competitividade”, explica Tonicelli
e na China, além de manter escritórios de
Exportações e Câmbio
e América do Norte.
relativamente baixa, como são os dias atuais,
representação em 26 países na Ásia, Europa Mundialmente, a Schuler atua em
diversos segmentos industriais na tecnologia de conformação: de prensas mecânica
e hidráulicas de médio e grande porte para a indústria automotiva e de autopeças, até equipamentos especiais para os setores de
cunhagem de moedas, automação, forjaria, aeroespacial e ferroviário.
Devido à longa expectativa de vida útil
dos equipamentos fornecidos ao mercado
Aliás, em tempos de demanda doméstica
a atividade exportadora tem sido um importante canal de saída para a Schuler. Basta
dizer que nos últimos três anos, as operações para o mercado externo representaram mais
em nosso business no que tange à oferta
de suporte aos nossos clientes, responsável não só pelas manutenções periódicas, com o fornecimento de mão de obra e de peças
sobressalentes originais, objetivando o bom funcionamento dos sistemas de automação,
com muita facilidade. Temos que fazer um esforço grande para exportar, mas temos conseguido”, analisa o Paulo Tonicelli.
Prensas Schuler no comparativo 2017-2018.
sua competitividade.
Porém, a história do câmbio ainda
diretor-presidente da Schuler, mesmo sendo alterou ou arrefeceu o apetite exportador da
companhia. “Tivemos fases muito favoráveis de câmbio para exportação, mas foram fases curtas. Desde o Plano Real, convivemos
com uma valorização da moeda brasileira
maior do que deveria ser. Por conta disso, a exportação teve fases muito difíceis,
mas a gente nunca desistiu de exportar – e
e, por tabela, garantir a melhoria de produ-
tividade delas”, destaca o diretor-presidente da Prensas Schuler no Brasil.
“No segmento de prensas mecânicas e
hidráulicas para a indústria automobilística e de autopeças executamos quase todos os projetos aqui no Brasil, a maioria deles de
maneira independente, e alguns com suporte da Alemanha para o mercado brasileiro
ESTAMPAGEM
bém não é aquele câmbio que você exporta
alavancaram os resultados comerciais da
adequá-las para a continuidade de operação
20 AGOSTO 2019
palavras, não é um câmbio ‘ruim’ mas tam-
o que foi a maneira encontrada para garantir
zações necessárias nessas máquinas, a fim
região na qual somos a planta de produção,
equilibrado para a exportação. Em outras
as exportações mantendo o seu faturamento,
como também para fazer todas as moderni-
e também para exportações nas Américas,
mesmo hoje, o câmbio é mais ou menos
E foram justamente as exportações que
um problema histórico no Brasil, isso jamais
até 40 anos. Por isso o Service é muito forte
muito maior do que está atualmente. Então,
Salvando o Ano
empresa. “São equipamentos grandes, pesapodem funcionar muito bem por, 20, 30 e
anos, por exemplo, o câmbio deveria estar
mais significativo é que a empresa aumentou
permanece complicada. Mas, segundo o
dos, com muita tecnologia embarcada, que
a inflação e voltando um período de dez
de 70% do faturamento da companhia. E o
pela Schuler, a área de Service é uma das que merecem mais atenção por parte da
que essa diferença batesse nos 20%, 30%.
Fig. 4. Paulo Tonicelli
E as perspectivas para o fechamento de
2019 são avaliadas como “boas” pelo dire-
tor-presidente da empresa: “Se pegarmos os números de faturamento, tirando os efeitos contábeis, a perspectiva é de faturarmos
algo em torno de R$ 360 milhões, o que
representa um aumento de R$ 40 milhões em relação aos resultados de 2018”, revela
o executivo. Parte desses números positivos vem das boas expectativas que cercam os
resultados da indústria automotiva e de au-
topeças em 2019, que respondem pela parte
do leão do faturamento da Schuler. E, assim
PERFIL DA EMPRESA atua, porque, na prática, a empresa entende que proximidade dos
clientes é fator que acelera bastante o cumprimento e a introdução dessas novas tecnologias.
E claro, no final, esse conjunto de expertises é transmitido a
todas as suas unidades. “A questão da inovação no nosso negócio é fundamental. Só que os ciclos e a velocidade da inovação são mais
lentos. Não é como um smartphone, que você troca a cada ano por outro aparelho contendo, digamos, mais inovação. Aqui no Brasil,
como temos engenharia também, a gente produz inovação, e esta é
compartilhada para análise com todos os nossos centros de produção no planeta. Por exemplo, nós estamos trabalhando muito forte em conjunto.” Fig. 5. Torres de solda
como aconteceu no ano passado, bons ventos devem soprar com a
Devoradora de Empregos?
praticamente no apagar das luzes de 2018.
provável, diga-se – de que a Indústria 4.0 vai exterminar boa parte
efetivação de vários projetos que saíram das gavetas, alguns deles,
A perspectiva de crescimento dos negócios da Schuler acontece
num momento de fluxo contrário das esperanças de grande parte da indústria brasileira, que anda muito ressabiada com o balde de água fria dos resultados nada animadores do primeiro semestre do ano, que desancou o clima de euforia com a chegada do novo governo
Bolsonaro que contaminou as mentes dos empresários no período do
final do ano passado e começo deste. Sim, porque, todos perceberam
Já o lado “fantasma” da coisa vem da constatação – bastante
dos empregos convencionais na indústria tais quais os conhecemos
hoje. E o que complica um pouco mais essa história é o fato de que
para muita gente que ainda não está familiarizada com os ventos da transformação digital, ou até confunde termos como “automação
industrial” e “robotização industrial”, só enxerga nisso um tsunami avassalador vindo para cima delas.
Sem rodeios, Paulo Tonicelli reduz a questão aos elementos de
que muito pouco mudou de lá para cá, o que gera uma desconfortá-
uma espécie de equação de primeiro grau, muito fácil de explicar:
aprovação da Reforma da Previdência e pelo tão esperado kickoff na
ou seja, a produtividade necessária para você ser competitivo, você
vel sensação de baixo crescimento, animada somente pela possível Reforma Tributária.
A Quarta Onda Porém, um dos grandes desafios que devem continuar acompanhando a Schuler e boa parte das empresas brasileiras ao longo deste ano e nos próximos também é o advento meio “anjo” e meio “fantasma” da intensificação da chegada da Indústria 4.0.
O lado “anjo” da história é que essa proposta chega para sugerir
mudanças importantes na forma como os empresários pensam nas
suas empresas e, depois de tanto pensar, entendem que estas, irrecor-
rivelmente, precisarão passar por mudanças radicais nos seus modelos
“Vejo isso da seguinte forma: se a gente não tiver competitividade, não tem negócio. Não tendo negócio você não tem emprego. E
esse é o pior dos mundos. Então você tem que correr atrás dessas
soluções”, simplifica. E, para ilustrar o que diz, dá um exemplo que aconteceu há alguns anos na Schuler, quando a empresa iniciou um projeto de avaliação para instalar duas torres de solda com
robôs em sua caldeiraria para aumentar a produtividade e ganhar competitividade em termos de processo final. E o resultado foi
que muitos dos soldadores que atuavam na área, fazendo trabalhos repetitivos, acabaram se tornando operadores das torres e programadores dos robôs.
“E nas nossas prensas, nas quais vendemos automação, basi-
de gestão. E isso, naturalmente, sem esquecer a questão da inovação.
camente é uma questão de competitividade também. Isso porque
um toque de ousadia. E não é difícil entender porque: embora a
de mais peças de cada uma delas, você ganha em custo e, com isso,
No caso da Prensas Schuler, o assunto vem sendo tratado com
empresa tenha uma área específica de P&D na Alemanha, destinada a coordenar a introdução desde novos conceitos de design e
de concepção estrutural e funcional, bem como de conectar novas
tecnologias às suas linhas de produção, cada um dos mencionados segmentos da Schuler tem autonomia para propô-las e, eventual-
mente, implementá-las dentro dos mercados em que a companhia
quanto mais você aplica automação nas prensas e garante a saída
consegue fabricar e montar mais, e, no final, acaba gerando mais
negócio”. “E é isso que eu chamo de uma boa revolução”, contextualiza Tonicelli.
Paulo Tonicelli, Marco Yashiro são diretores da Prensas Schuler S.A. Para mais informações acesse: www.schulergroup.com ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 21
INFLUÊNCIA DA FORÇA DO PRENSA-CHAPAS NO SPRINGBACK - PARTE II Pisador
Plano de simetria Aço de Flangeamento
Chapa
Fig. 4. Esquema de conformação expandido com o plano de simetria
z
Prensa Chapas
Adaptador
y
x
Victor de L. Silveira, Olavo C. Haase, Pedro M. Araújo Stemler, Ricardo A. M. Viana, Alisson S. Duarte, Sixpro, Belo Horizonte - MG/ contato@sixpro.pro (31) 3443-1367
O presente artigo analisa a adoção de um método de redução do springback na estampagem. A avaliação consistiu na simulação computacional do processo Hat Bending através do Método de Elementos Finitos, utilizando diferentes forças exercidas pelo prensa-chapas. As forças utilizadas foram de 40 kN, 400 kN (constantes durante o processo) e uma terceira como sendo variada.
A
utilização dos softwares se ba-
resultando em uma malha com determinada
entrada, como por exemplo as
a malha pode representar a geometria com
seia na introdução de dados de
curvas de Tensão Verdadeira x Deformação Verdadeira do material a ser conformado.
É necessário também o modelamento em
CAD das ferramentas de conformação, além da inserção dos parâmetros de processo,
como os valores para coeficiente de atrito,
velocidade de ação das ferramentas e força aplicada pelo prensa-chapas.
Em um software de simulação com
base no Método de Elementos Finitos, a
discretização da geometria dos componentes é feita com um certo número de elementos,
densidade de elementos por área. Entretanto,
1,17 mm, valores suficientes para descrever satisfatoriamente a geometria da peça.
As ferramentas da operação possuem
maior ou menor precisão. Quanto mais
suas disposições mostradas na Fig. 4. Os
presentes na representação da geometria e,
adaptador com 496,4 mm de comprimento
densa for a malha, mais elementos estarão
consequentemente, mais preciso se torna o resultado [4].
Com o auxílio da utilização do software
de simulação computacional “Pam-Stamp”, foram realizadas simulações do processo de dobramento denominado “Hat Bending”. O número de elementos utilizados para a
descrição da chapa foi igual a 7125, sendo que o tamanho do menor elemento foi de
Deslocamento
dispositivos consistem em um pisador, um
interno e com raio de 4 mm, um aço de flangeamento com raio de conformação igual a
10 mm e um prensa-chapas. A folga entre o adaptador e o aço de flangeamento é de 1,8 mm. A chapa, por sua vez, possui formato
retangular com dimensão de 650 x 30 mm. O deslocamento do aço de flangeamento durante a conformação foi de 50 mm.
Devido à simetria do sistema, com
apenas metade da geometria foi possível
analisar o processo de conformação. Dessa
forma, as figuras que se seguem apresentam
Força do prensa chapas
apenas uma das extremidades da chapa.
Com uma peça menor para simular, o núme-
a)
b)
c)
Fig. 5. a) Posicionamento inicial do sistema com a direção da força aplicada e do deslocamento durante a deformação; b) momento intermediário de conformação e c) posicionamento final do sistema após a conformação 22 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
ro de elementos que representam a geometria diminuiu e, consequentemente, o tempo gasto de simulação diminuiu.
A deformação acontece de maneira
Força (Kn)
ARTIGO 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
40 kN 400 kN Força variada
0
10 20 30 Percurso de deformação (mm)
40
50
Peça sem retorno elástico
Fig. 6. Variação da força do prensa-chapas ao longo do deslocamento do aço de flangeamento
Fig. 7. Retorno elástico obtido através da simulação para os três diferentes casos comparado com o formato da peça sem esse fenômeno
que o pisador pressiona a chapa contra o adaptador e impede a sua
o springback do componente. A curva de escoamento do material
flexão. Estes componentes permanecem fechados, enquanto o aço de flangeamento, juntamente com o prensa-chapas inferior, se desloca
para baixo de maneira a causar o estiramento da chapa. A sequência
utilizado na simulação obedece à equação:
σ (MPa) = 380 + 1.800 * ε0,20
As forças utilizadas foram escolhidas de maneira a abordarem
de movimento do sistema está mostrada na Fig. 5.
diferentes condições de conformação. Foram consideradas uma
forças aplicadas pelo prensa-chapas no resultado do springback e,
400 kN e uma terceira situação, utilizando essa força como sendo
As simulações tiveram como objetivo avaliar a influência das
para que tal análise fosse possível, somente o valor dessa força foi
modificado em cada cálculo. As demais variáveis foram mantidas
com o mesmo valor. Foram usados, portanto, o mesmo coeficiente de atrito para as simulações, o qual foi considerado como sendo 0,09 em todos os contados entre as superfícies, o mesmo material e a mesma
força do prensa-chapas mais baixa, de 40 kN, uma força maior, de variável durante a conformação. Essa variação da força durante o processo de conformação pode ser vista na Fig. 6. A escolha
das cargas do prensa-chapas segue o padrão utilizado em estudos anteriores [7].
velocidade de ação do aço de flangeamento.
Resultados e Discussão
no banco de dados do software PAM-STAMP, e foi considerada
na Fig. 7 para os diferentes casos de aplicação de força escolhidos,
O material utilizado para simulação foi o AISI 1050, presente
a espessura da chapa como sendo igual a 1,6 mm. Dentre os vários parâmetros a serem inseridos no software para a obtenção da
simulação, dois dos mais importantes para uma maior precisão no
cálculo do springback é a curva de escoamento e o módulo de You-
ng. Com a análise do primeiro, é possível considerar fenômenos que ocorrem na deformação das chapas
. Por sua vez, o módulo de
[10]
elasticidade fornece informações que tornam possível o cálculo do comportamento elástico do material, possibilitando assim estimar 50 mm
a)
70 mm Ponto Escolhido para Análise
b)
90 mm
100 mm
utilizando-se 40 kN, 400 kN e uma atuação com carga variada.
Além dos resultados obtidos pela simulação, inseriu-se a geometria de uma chapa estampada sem o fenômeno do springback, possibilitando assim a obtenção de uma referência para comparação dos resultados. Antes de se discutir os resultados obtidos, primeiramente faz-se
necessário compreender a ocorrência do springback. Após a con-
formação do material, existem tensões internas presentes na parede conformada. Essas tensões acabam por serem responsáveis por um momento resultante na peça. Com isso, após a retirada das forças
externas (forças das ferramentas de conformação) esse momento é
liberado e o material apresenta um springback buscando uma nova c)
forma de alcançar um novo estado de equilíbrio. Com a mudança de d)
Fibra Superior Membrana Central Fig. 8. Ponto escolhido para a análise de tensões para um deslocamento do prensa-chapas de (a) 50 mm, (b) 70 mm, (c) 90 mm e (d) 100 mm Fibra Interior
Uma sobreposição dos resultados do retorno elástico está mostrada
geometria, a magnitude das tensões internas presentes vai diminuindo até que se chegue de fato à um novo equilíbrio [3].
Os resultados mostraram que o uso da força variada foi o que
apresentou melhores respostas, ou seja, menor retorno elástico, quando comparado a utilização das forças constantes de 40 kN e 400
kN. Esse resultado pode ser explicado pela introdução de tensão no material no final do processo levando a um estiramento adicional ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 23
ARTIGO 50 mm
Deslocamento do Prensa Chapas 70 mm 90 mm
técnica no meio industrial. Para ser possível
100 mm
colocar esse método em prática, há a necessidade de um sistema de conformação no qual se possa variar a força do prensa-chapas no
Condição Simulada
40 Kn
decorrer do deslocamento da matriz.
Conclusão Diante do exposto, é possível concluir que diferentes valores de carga aplicada pelo
120 Kn
prensa-chapas resultam em diferentes mag-
nitudes de springback. Dentre às solicitações utilizadas, o método que obteve melhor
resultado para redução do springback foi o
Força Variada
da carga variada. O resultado obtido neste trabalho vai de encontro com obtido por
L = Fibra Interior U = Fibra Superior Considerar Mpa para Valores sem unidade formada.
outros autores que realizaram o mesmo ex-
M = Membrana Central
perimento. Diante disso, é possível afirmar
Fig. 9. Distribuição de tensões ao longo da espessura da chapa para diferentes condições de processo
que utilizar a técnica de conformação com
na região da parede. Visando justificar
da com a prevenção de rugas na peça. Não
ser uma solução viável no intuito de se redu-
ponto para a medição das tensões atuantes
a força superior, porém valores muito exa-
o resultado encontrado, definiu-se um
na flange durante o processo, conforme
indicado na Fig. 8. As tensões ao longo da espessura da chapa, a partir de medições
na fibra inferior, na membrana central e na fibra superior, estão mostradas na Fig. 9,
para cada condição de processo simulada.
Observou-se que, para a condição de carga
variada, o momento final foi relativamente o menor de todos, o que resultou em uma menor springback. O gráfico na Fig. 10
existe método determinado para se escolher gerados resultariam em fraturas na parede conformada. Já o momento de transição
entre as forças é baseado na análise dos níveis de deformação presentes na parede da flange para que seja escolhido o momento certo [12].
O questionamento da utilização de um siste-
durante o percurso de deformação pode
ser positivo com a finalidade de se reduzir o springback
. Entretanto, para que a
[6;7]
utilização desse método seja realizada de
maneira mais efetiva, é necessário otimizar
os fatores relacionados à variação do prensa-
-chapas, como a menor força, a maior força e o momento no qual se deve fazer a transição
entre as duas. A força inferior está relaciona24 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
da empresa fabricante de se adquirir uma
prensa qualificada o suficiente para esse tipo de conformação.
Referências [1] Altan, T., & Tekkaya, A. E. (Eds.). (2012) Classification and Description of sheet Metal Forming Operations: in Sheet metal
se dá quanto à viabilidade de aplicação dessa
forming: fundamentals. Volume 1, capítulo
3000 2800 2600 Força (Kn)
prensa-chapas com o uso da força variada
aplicação vai de acordo com a possibilidade
como sendo variável durante a deformação
processo, para as condições simuladas.
mesma conclusão de que a utilização de um
zir o springback em peças estampadas. Sua
ma com a força aplicada pelo prensa-chapas
quantifica esse momento, ao longo do
Outros autores também chegaram a
um prensa-chapas com força variável pode
2400 2200 2000
Variável
1800
40 Kn
1600
120 Kn
1400 1200 1000 50
60
70
80
90
100
Deslocamento do prensa chapas (mm) Fig. 10. Relação “Momento vs. Força do prensa-chapas”
ARTIGO 2. Asm International.
force. Journal of Materials Processing Technology, 114(2), 168-173.
[2] Chongthairungruang, B., Uthaisangsuk, V., Suranuntchai, S., & Jira-
[9] Kitayama, S., Huang, S., & Yamazaki, K. (2013). Optimization of
thearanat, S. (2013). Springback prediction in sheet metal forming
variable blank holder force trajectory for springback reduction via
of high strength steels. Materials & Design, 50, 253-266.
sequential approximate optimization with radial basis function
[3] Burchitz, I. A. (2008). Improvement of springback prediction in
network. Structural and Multidisciplinary Optimization, 47(2), 289-
sheet metal forming. University of Twente.155.
300.
[4] Duarte, A. S.; Viana, R. A. M. (2017). Tópicos para Simulação em
[10] Eggertsen, P. A., & Mattiasson, K. (2009). On the modelling of the
Estampagem. 1ª Edição. Belo Horizonte: Sixpro Virtual and Practial
bending–unbending behaviour for accurate springback predictions.
Process. 149.
International Journal of Mechanical Sciences, 51(7), 547-563.
[5] Ghaei, Abbas. (2010). “Modeling Springback in Stamped Automotive
[11] Liu, G., Lin, Z., Xu, W., & Bao, Y. (2002). Variable blankholder force
Structures”. Electronic Theses and Dissertations. Paper 188.
in U-shaped part forming for eliminating springback error. Journal of
[6] ul Hassan, H., Maqbool, F., Güner, A., Hartmaier, A., Khalifa, N. B.,
Materials Processing Technology, 120(1), 259-264.
& Tekkaya, A. E. (2016). Springback prediction and reduction in
[12] Jiang, C., Han, X., Liu, G. R., & Li, G. Y. (2007). The optimization of
deep drawing under influence of unloading modulus degradation.
the variable binder force in U-shaped forming with uncertain friction
International Journal of Material Forming, 9(5), 619-633.
coefficient. Journal of Materials Processing Technology, 182(1),
[7] Kitayama, S., Huang, S., & Yamazaki, K. (2013). Optimization of
262-267.
variable blank holder force trajectory for springback reduction via sequential approximate optimization with radial basis function network. Structural and Multidisciplinary Optimization, 47(2), 289300. [8] Gunnarsson, L., & Schedin, E. (2001). Improving the properties of exterior body panels in automobiles using variable blank holder
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Fig. 4. Estampo de corte
ARTIGO
COMPARAÇÃO DO SISTEMA DE FERRAMENTA CONVENCIONAL E SISTEMA MODULAR PARA ESTAMPAGEM - PARTE I
Espiga Placa superior Parafuso tipo “Allen’”
Rasgo para Chave Radial Placa de Choque
Faca de Avanço Guia
Placa Porta - Punção Punção Furador
Tira Placa - Guia
Punção Cortador
Placa - Matriz
Placa Base
Suporte Pinos de Guia
Alex Rodrigo Matias, Marcos André Gonçalves, Marcos de Matos Déo Palata, Nédis Fernandes Brito, Odirley Freitas, Rafael Correia Santos, UNISTAMP Indústria e Comércio Ltda - São Paulo
Esta pesquisa tem por objetivo a análise de dois tipos de processos de fabricação que utilizam ferramentais distintos, visando-se mostrar dentre eles, qual pode ser empregado para determinado tipo de fabricação e qual será mais aplicável a processos fabris que necessitem de constante mudança, tornando-o versátil e competitivo no que diz respeito ao mercado. Para isto, pretende-se expor as variáveis existentes em cada processo e que devido a tais, o mesmo pode ser comprometido e se tornar até mesmo inviável.
S
egundo SCHAEFFER, 2006, o
normalmente em processos a frio, mas
consistem em alta produtividade, baixo
se como o conjunto de operações
processos a quente para produtos de chapas
de energia, condição que possibilite um
termo “estampagem” conceitua-
com as quais, sem produzir cavaco se
sujeita uma chapa plana a uma ou mais transformações, com o objetivo de
podem também ser executadas em
mais espessas. Essas operações se realizam com estampos montados em máquinas
índice de sobras (sucata) e baixo consumo grande número de aplicações.
O processo de estampagem permite
dotadas de movimento retilíneo alternado.
a obtenção de peças com formas diversas
própria. Em outras palavras, a chapa é
(estampagem) pode trabalhar com uma
processo, as transformações de formas e
A realização prática dessas operações
entre os quais se pode citar as chapas
obter uma peça com forma geométrica submetida a uma deformação plástica. se faz mediante dispositivos especiais
denominados estampos ou ferramentas, e aplicados segundo suas características
sobre máquinas denominadas prensas. As
O processo de conformação de chapas
variedade muito grande de materiais,
de aço, latão, alumínio, cobre, resinas,
entre outras. As vantagens do processo de conformação de chapas metálicas
a partir de chapas metálicas. Neste
dimensões ocorrem nas superfícies das
chapas e é normalmente realizado à frio, em diversas etapas, obtendo-se produtos
como caixas, copos, flanges e até mesmo
peças mais complexas, sendo que este tem
peças de formas geométricas complexas ou irregulares podem ser obtidas
mediante uma sucessão de operações de
estampagem. Essas operações geralmente
Punsão Dobrador
Chapa Plana
são divididas em: a- Cortar;
b- Dobrar;
c- Embutir ou repuxar.
Essas operações são obtidas
Matriz
Fig. 1. Ferramenta de dobra
Fig. 2. Dobramento de Perfis ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 27
ARTIGO Tabela 1. Folga de corte recomendada Material
Folga (% espessura do arco)
Aço elevado teor carbono
15
Aço macio
9
Aço inoxidável
10
Alumínio duro
10
Alumínio macio
7
Latão duro
7
Latão macio
6
uma larga aplicação na indústria de fabricação de componentes,
1ª Oper.
2ª Oper.
4ª Oper.
principalmente para a indústria automobilística, caracterizado
Fig. 3. Dobramento em Prensas Dobradeira de Múltiplas Operações
deste segmento produtivo.
podem ser obtidas mediante uma sucessão de operações de
pela alta produtividade, sendo esta uma das principais vantagens Quanto às ferramentas, ao contrário de outros segmentos,
como injeção de metais, os custos intrínsecos de fabricação são relativamente baixos, sendo importante que elas tenham vida útil elevada, não pelo seu custo, mas porque qualquer parada
para substituição, seja por quebra ou desgaste, leva à perdas de
produção e principalmente perda de dinheiro e consequentemente
As peças de formas geométricas complexas ou irregulares
estampagem. Essas operações geralmente são divididas em: a- Corte;
b- Dobra;
c- Embutimento ou repuxo.
Corte
de competitividade.
O corte é um processo de fabricação em que uma ferramenta,
abordado de uma forma onde será exposto o processo que seja
outra, provoca a separação de um material por cisalhamento.
No que tange a tais características, este processo será
rentável, produtivo, versátil e principalmente lucrativo pois
atualmente qualquer interrupção no processo produtivo influi drasticamente nos custos e nos compromissos.
Introdução aos Métodos de Estampagem Segundo SCHAEFFER, 2006, nos últimos anos a indústria
da manufatura tem se preocupado em produzir peças metálicas
com duas cunhas de corte, que se movem uma contra a
Cisalhamento é a deformação que um corpo sofre devido à ação de forças cortantes opostas. As cunhas de corte são também
chamadas de faca ou punção e matriz. O punção é pressionado
contra o material e a matriz, de tal modo que para efetuar o corte é preciso aplicar uma determinada força. A essa força se dá o nome de esforço de corte.
Durante o corte, quando a punção pressiona o material
com acabamento o mais próximo possível de seu formato final
contra a matriz, aparecem, inicialmente no material, deformações
insumos reduzidos para poder ser competitivo no mercado. Este
os lados da chapa a ser cortada. Em seguida, com a pressão
e de forma que seja rentável e com baixo custo, visando ter seus
trabalho tem por objetivo analisar dois tipos de processos dos quais atualmente são utilizados no mercado e dentre estes, através de
seus processos, custos, versatilidade, intercambialidade e limitações obter o melhor método de trabalho.
elásticas. Logo a seguir, surgem deformações plásticas em ambos contínua da punção contra a matriz, o material começa a trincar.
Essas trincas de ruptura, ao se unirem, separam a peça da chapa. Uma característica do corte é que a separação de materiais acontece sem a formação de cavacos.
O corte de chapas ocorre sempre por cisalhamento, e a força
Tira
necessária para cisalhar o material é função da espessura da
chapa, o perímetro de corte e o limite de ruptura do material. Retalho Retalho
Fc = p * s *σt
p – perímetro de corte (mm)
S – espessura da chapa (mm)
σt - constante de corte do material (75% da carga de ruptura
Peça Fig. 5. Tira do estampo de corte 28 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
em kgf/mm²).
Outro fator importante é a determinação da folga de corte,
também chamada de luz de corte, entre o punção e a matriz. A luz
ARTIGO forma desejada.
Espiga
Para comprimentos de dobra considerados pequenos,
Placa superior Parafuso tipo “Allen’”
Rasgo para Chave Radial Placa de Choque
Faca de Avanço Guia
utilizam-se estampos que possuem a forma a ser dobrada. Para fabricação de perfis dobrados ou alguns tipos de peças com
comprimentos de dobras considerados grandes, utilizam-se
prensas dobradeiras/viradeiras com matrizes e machos (punções) universais. O dobramento pode ser conseguido em uma ou mais
operações, com uma ou mais peças por vez, de forma progressiva
Placa Porta - Punção Punção Furador
Tira Placa - Guia
Punção Cortador
Placa - Matriz
ou em operações individuais conforme ilustra a Fig. 3.
Ferramentas de Estampagem O estampo é a ferramenta usada nos processos de corte e de
dobra. Compõem-se de um conjunto de peças ou placas que, Placa Base
Suporte Pinos de Guia
associado a prensas ou balancins, executa operações de corte e de
dobra para produção de peças em série. A Fig. 4 a seguir apresenta um estampo de corte.
Tira
Durante o processo, o material é cortado de acordo com as
medidas das peças a serem estampadas, a que se dá o nome de Retalho Retalho Peça
Fig. 6. Estampo de corte e tira de material
de corte é necessária para evitar o recalque e reduzir o atrito entre
tira. Quando se corta uma tira de material no formato desejado,
a parte útil obtida recebe o nome de peça. O restante de material que sobra chama-se retalho, conforme detalhado na Fig. 5.
Ferramentas de Estampagem Conjunto formado por componentes únicos, como um punção e
uma matriz, podendo ou não ser montados em um porta estampo e normalmente utilizados em operações manuais.
a chapa e os punções. O valor da folga é a função da espessura da
Construção
recomendada para alguns materiais.
superior e inferior.
chapa e do material da chapa. A Tabela 1, mostra a folga de corte A luz de corte em excesso leva ao aumento da força de corte,
A ferramenta é formada basicamente por conjuntos denominados
havendo risco de quebra de ferramenta e a perda da qualidade.
Conjunto Superior
acarretando o desgaste prematuro do punção e matriz.
máquina, realiza movimentos de “sobe e desce” e apresenta os
Folgas muito pequenas aumentam o atrito substancialmente
Dobra Dobra é um processo de fabricação em que uma ferramenta,
O conjunto superior é a parte móvel do estampo. É fixada à
seguintes componentes: espiga, placa superior, placa de choque, placa porta-punções e punções.
• Espiga é uma peça geralmente cilíndrica de aço que tem a
composta por um conjunto de duas ou mais peças, exerce uma força
função de sustentar o conjunto superior.
de dobra. A chapa plana é alterada, obtendo-se a mesma forma
fixar a espiga e unir, por meio de parafusos, a placa de choque e a
sobre uma superfície, alterando-a. A Fig. 1, apresenta um conjunto encontrada tanto no punção quanto na matriz. As operações de dobra são utilizadas para dar forma a peças e a perfis.
No processo de dobra, a chapa sofre uma deformação por
flexão em prensas que fornecem a energia e os movimentos necessários para realizar a operação. A forma é conferida
mediante o emprego de punção e matriz específicas até atingir a
• Placa superior é uma placa de aço que tem por finalidade
placa porta-punção.
• Placa de choque é uma placa de aço, temperada e retificada,
que tem a função de receber choques produzidos pelas cabeças
dos punções no momento em que eles furam ou cortam a chapa, evitando sua penetração na placa superior.
• Placa porta-punções é uma placa de aço localizada abaixo ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 29
ARTIGO Espiga
Guias Laterais Tira
Placa superior
ta progressiva. Abaixo, na Fig. 9 dois
exemplos de produtos confeccionados em ferramentas simples.
Placa de Choque Placa - Guia Placa - Matriz
Placa Porta - Punção
Processo de Produção Geralmente a operação de estampagem é
manual, podendo ser utilizado uma pinça
Punção Cortador
Placa Base
Faca de Avanço
Punção Furador
o acionamento da máquina é dado por
Fig. 7.Exemplo do conjunto superior de um estampo de corte
Fig. 8. Exemplo do conjunto inferior de um estampo de corte
da placa de choque ou da placa superior. É
de apoio à placa-matriz e fixada a ela por
sustentar punções, cortadores e cunhas.
do a peça já cortada sai pela parte inferior
fixada por parafusos e tem como função
• Punção é uma peça de aço, tempera-
da e revenida, que tem a finalidade de dar forma ao produto.
para posicionar a peça na ferramenta,
meio de parafusos e pinos de guia. Quanda matriz, a placa-base tem sempre uma
cavidade com dimensão maior para facilitar a saída.
botões bi-manual. A velocidade de ope-
ração dificilmente ultrapassa a dez golpes por minuto. Há vários modelos de bases de estampo para a montagem, porém
normalmente as colunas do estampo atra-
palham a colocação e a retirada da peça da ferramenta.
A prensa necessária para a opera-
ção depende da força necessária para a
Conjunto Inferior
Aplicação
O conjunto inferior é a parte fixa do es-
É utilizado na obtenção dos produtos de
seguintes componentes: placa-guia, guias
arruelas, blanks de porcas; ou produtos de
Set-Up
seu desenvolvimento em uma ferramen-
o tempo decorrido entre a produção da
tampo. É fixada à máquina e apresenta os laterais, placa-matriz e placa-base.
• Placa-guia é uma placa de aço que
tem a função de guiar os punções e pilotos
geometria simples, como por exemplo,
geometria complexa que não é possível o
estampagem do produto e o tamanho da ferramenta.
Para se definir set-up, pode-se considerar
centralizadores nas cavidades cortantes da matriz. A espessura da guia varia
conforme o tamanho do estampo, o curso e a função dos punções. Guias laterais
são duas peças de aço colocadas na lateral da placa-matriz. Podem ser temperadas
e revenidas. Sua função é guiar a tira de material a ser cortado.
Punções Arco
Porta Punções Piloto
Matriz Base Arco
• Placa-matriz é uma placa de aço,
temperada, revenida e retificada, com
cavidades que têm a mesma secção dos punções e tem a função de reproduzir peças pela ação dos punções. Nestas
matrizes, as arestas internas de corte tem
uma parte cônica para facilitar a passagem da peça ou do retalho. As placas-matrizes podem ser inteiriças, quando constituídas
de uma única peça, ou seccionadas, quando constituídas de várias peças utilizadas nos estampos de grandes dimensões.
• Placa-base é uma placa que serve
30 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
Fig. 9. Exemplo de aplicação de ferramenta simples Outfeed Roller Hydraulic Cropping Shear
Moving Stripper Slide Punch Control Beam Infeed Table Perforating Punch
Hydraulic Clamp Stripper Hydraulic
Infeed Table
Clamp
Press Bed
Bottom Die
Fig. 10. Exemplo de desbobinador automático
ARTIGO de no mínimo uma hora.
Após feita a correção do problema no
estampo, novamente é necessário o ajuste da “pressão da prensa”, ou seja, todas as etapas de um set-up deve ser repetidas para voltar a produção normal.
Ferramenta Progressiva São assim denominadas por executarem
várias operações em apenas um golpe da
prensa. O produto é desenvolvido progresFig. 11. Exemplo de ferramenta progressiva para catraca de bicicleta
sivamente a partir de tiras do material
laminado, que são, geralmente, fornecidos em rolos e colocados em um alimentador que tem a função de avançar o material.
São ferramentas complexas que con-
tam com muitos elementos, pois, além de executar várias operações em apenas um golpe da prensa, devem ainda controlar Fig. 12. Exemplo de ferramenta progressiva conjunto superior
precisamente o avanço e o posicionamento da tira na ferramenta.
ultima peça boa do tipo A, até a primeira
Construção
produção.
tampo progressivo também é constituído
peça boa do tipo B em ritmo normal de Para que a operação de set-up seja
eficaz, deve-se seguir os seguintes passos: • Regular abertura do martelo da
Assim como a ferramenta simples, o es-
por um conjunto superior e um conjunto inferior.
prensa com altura da ferramenta;
Conjunto Superior
abertura da ferramenta;
estampo. É fixado ao martelo da prensa
• Regular curso do martelo conforme
O conjunto superior é a parte móvel do
• Colocar ferramenta na mesa da
e realiza movimento de ‘sobe e desce’.
prensa;
• Alinhar ferramenta;
• Ajustar “pressão de máquina”;
• Fazer medições no produto para
liberação da produção;
• Se necessário ajustar novamente a
“pressão de máquina” até o produto estar de acordo com o desenho.
Na maioria das vezes, para se realizar
a troca de um punção ou afiar uma
matriz, ações comuns em ferramentas de estampagem, é necessário retirar a
ferramenta da prensa para poder realizar
Apresenta os seguintes componentes: • Placa superior;
• Placa de choque;
• Placa porta punções; • Placa guia;
• Placa intermediária; • Punções; • Pilotos;
• Faca de avanço.
Referências As referências estarão disponíveis na parte II.
a operação, isto causa paradas de máquina ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 31
ARTIGO
OTIMIZAÇÃO AUTOMÁTICA ORIENTADA POR CAD NA ESTAMPAGEM DE CHAPAS METÁLICAS
H1
Fig. 5. O modelo ParaCAD para a face da matriz
H2
Yuqi He, Jin Chen, Xiuhua Li, Xiaojun Yang e Oswaldo Ravanini, C3P Engineering Software International Co., LTD e Autolens Engenharia e Consultoria Ltda.
C
om o desenvolvimento da
Manufacturing”) de peça 3D, cotação,
e o processo de produção
indústria, produtos estampados
tornam-se cada vez mais complexos. Ao mesmo tempo, as tecnologias CAD e
CAE também são amplamente utilizadas em todos os segmentos industriais. O
engenharia do blank, orientação passo-apasso no projeto das faces dos estampos,
Tecnologia-Chave da Otimização da Estampagem
KBE (“Knowledge Based Engineering”), simulações FEM avançadas até a
Bastante diferente do software tradicional
otimização automática baseada em AI.
de estamparia e simulação, o sistema de software de otimização automática de
Com a tecnologia orientada
nível AI é muito mais complexo e com muitas tecnologias novas:
rápido desenvolvimento de sistemas de
geometricamente, múltiplas alternativas
reduz bastante o tempo de simulação,
automaticamente, o que reduz
Otimização Baseada em CAD
produto e melhora significativamente a
paramétrico no mercado, mas poucos
computadores em hardware e software como a tecnologia de computação
paralela. Portanto, buscar a melhor
solução e melhorar o design tornou-se o próximo tópico relevante.
O AI-FORM da C3P Engineering
Software International Co., LTD é o
de projeto podem ser avaliadas
significativamente o ciclo de projeto do
Existem tantos softwares CAD de projeto
qualidade e confiabilidade do produto em si.
podem ser orientados pelo sistema de
de otimização multi-objetivo de base
AI (“artifical intelligence”) no mercado
hoje, aplicado diretamente à conformação de chapas metálicas. É um software
especialmente projetado para o negócio
de estampagem, formado a partir de mais de 20 anos de experiência na indústria, fornecendo uma solução end-to-end para estampagem, compreendendo desde a análise DFM (“Design for 32 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
CAD e CAE tendem a ser independentes
Design Understanding Sensitivity analysis
entre si e interagem apenas através de
DOE
primeiro software comercial interativo
Design Improvement
DFM
DATA
Quo
Revised
n t at io
Layout
Di e
design
CA E
interfaces de dados básicas e incompletas, com baixa eficiência. No entanto, sem a
3D Part
CAD
otimização. Por outro lado, os sistemas
função orientada por CAD, um projeto de
Optimization GA/ PSO Robust Design
f ac e
KBE
otimização não é uma otimização real.
Configuração dos Parâmetros de Otimização Outro problema importante é como
configurar os parâmetros de otimização,
Optimization Design Quality Design robustness and reability
Fig. 1. Estrutura do software AI-FORM
uma vez que muitos softwares estão
usando uma nova interface para atribuir parâmetros limitados para otimização.
ARTIGO
Otimização Otimização Global Multi-picos, não linear Multi-objetivos Para todos os parâmetros
Otimização paralela Sem necessidade programação pelo usuário
Modelamento CAD Totalmente Paramétrico Orientado por um fluxo de trabalho Configuração rápida de parâmetros e substituição Capacidade de rodar em batch
Suporte a templates
Setup CAE
Malha FEM Processo totalmente automático de malhamento
Setup CAE totalmente automático Suporte a templates
Suporte ao CAD com gaps e sobreposições
Configuração rápida de parâmetros e substituição
Malha de alta qualidade
Suporte a todos os
Capacidade de
processos
malhamento em batch
Capacidade de setup em batch
Rich tools
Análise de Resultados
Hardware
Suporte a todos os resultados da simulação
Computação de alta performance
Fórmulas do usuário Suporte a FLD, fluxo do material e análise de retorno elástico
Gerenciamento de memória de tamanho grande
Capacidade de análise
Suporte a multi CPU/ Cores
Suporte a grandes modelos e big data
em batch
Fig. 2. Necessidades e desafios da Otimização Automática
Isso geralmente traz grandes problemas
especial. Nesse caso, qualquer parâmetro
quais parâmetros podem ser otimizados e
inovação expande enormemente o campo
para o usuário final, já que eles não sabem quais não podem. Além disso, se eu quiser otimizar alguma coisa, mas o software não suporta, não será possível fazê-lo automaticamente.
A configuração dos parâmetros de
otimização é muito inteligente no AI-
e variável podem ser otimizados. Essa
Há muitas dificuldades e desafios
quando se aplica a tecnologia de
limitação do software tradicional, em que
estampagem. Para se tornar um sistema
artificial na estampagem e elimina a
apenas alguns parâmetros podiam ser otimizados.
Critérios Multi-Objetivos
a serem otimizados podem ser inseridos na
ser otimizados, incluindo espessura,
chamada ‘Equivalent Input’, os parâmetros
Todos os problemas físicos podem
caixa de entrada formal, sem uma interface
afinamento, deslocamento, tensão e
deformação, tensão
Actual defects
Benefícios da Otimização Automática para a Indústria Entendimento Aprofundado de Variáveis de Processo
importante entender os seus efeitos na
ou múltiplos da
simulação, o que o engenheiro
Stamping part
problemas de gargalo devem ser resolvidos.
blank, etc. Por
Wrinkle Crack
de software de nível industrial, esses
Como existem tantas variáveis no
exemplo: alvos únicos Try-out result
inteligência artificial ao processo de
e força de contato, FLD, padrão do
Fig. 3. Os resultados da simulação e de try-out do projeto inicial da ferramenta
blank durante o processo de conformação.
de aplicação da tecnologia de inteligência
FORM. Com uma tecnologia exclusiva
Die Set
material e equilibrar o padrão final do
processo de estampagem, é muito
conformabilidade, precisão dimensional e
desempenho, para então definir claramente os parâmetros mais e menos importantes.
de projeto está
tentando alcançar:
Selecionar a Janela Estável de Variáveis de Produção
o rendimento,
como maximizar
No processo de estampagem ou fabricação de estampos, alguns fenômenos ruins
minimizar o retorno
elástico ou minimizar o afinamento do
geralmente ocorrem:
• O projeto e o processo do estamESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 33
ARTIGO tos, mas na linha de produção, os produtos não são qualificados.
Isto é obviamente devido à instabilidade da janela de proces-
so, ou escopo era muito estreito, e o modo como resolver esses problemas de “estabilidade” é muito crítico. Initial blank sheet and the revised
The simulation model with
blank sheet
revised blank sheet
Controlar as Dimensões-Chave O problema mais comum que ocorre é que algumas dimensões
críticas da estampagem de produtos não podem ser controladas
totalmente. Muitas vezes, depois de melhorar a dimensão A, você
causa um novo problema B e vice-versa. A situação mais comum é saber como fazê-lo, mas não reconhecer o valor ou número exato. Actual testing & simulation result with the revised blank
Planejar a Fabricação para Toda a Cadeia de Processos Na etapa conceitual do produto, as propriedades técnicas,
econômicas e produtivas dos produtos estampados são avaliadas de forma abrangente e são previstos os riscos.
Exemplo de Aplicação Fig. 4. O resultado da simulação e de try-out do blank revisado
po foram avaliados por simulação de CAE sem erros, mas na
Antecedentes do Projeto
ou rugas.
por suas características geométricas. No entanto, se o detalhe da
estampagem real sempre há alguns problemas, como rachaduras • Alguns estampos na fase de try-out têm resultados perfei-
A conformabilidade da peça estampada é muitas vezes limitada
conformação está longe da região da entrada, o nível de dificuldade
Conheça toda linha Contemp para acionar, medir, controlar, monitorar e calibrar. Acesse contemp.com.br
34 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
ARTIGO Output
Input
Interation Dieface1 Friction Crack02 Wrinkle1 Wrinkle3 No. Bead34 Dieface2 Crack01 Crack03 Wrinkle2
e encontrar uma estratégia para resolver os
defeitos. O DOE é útil para essa proposta e pode ser usado para pesquisar o espaço do
modelo de solução (solution model space) e avaliar a influência das variáveis. O DOE também é uma função “built-in” do AIForm para otimização.
Método Taguchi - Matrizes Ortogonais O DOE baseado no método Taguchi envolve a redução da variação de um
processo através de um projeto robusto de experimentos. Taguchi desenvolveu
um método para projetar experimentos para investigar como os parâmetros de Fig. 7. Resultado da análise DOE (plotagem do “Coordenador Paralelo”)
entrada afetam a média e a variância de
de conformação é geralmente muito alto.
processo, que define quão bem o processo
uma característica de desempenho do
Melhorando a Forma e o Tamanho do Blank
Uma solução muito inteligente é
acumular material tanto quanto possível
É bem conhecido que a forma e o
a superfície da matriz, para equilibrar as
para o processo de repuxo. Os padrões
no estágio do prensa-chapas, modificando rugas e a ruptura do processo de estampagem. Devido à não linearidade do problema, sem AI, devido ao número limitado
de modificações manuais, fica muito mais difícil encontrar a solução.
tamanho do blank são muito importantes de fluxo de diferentes tamanhos de
do blank, e queremos melhorar o fluxo do
busca e otimização computadorizado
O Algoritmo Genético é um método de
material e reduzir ou eliminar as trincas.
baseado na mecânica da genética natural
ção, a matriz, o prensa-chapas e o blank
O modelo de simulação, o resultado da
se aproximar da geometria da peça final. simulação e o resultado real do teste
também são mostrados na figura. Tanto o
resultado da simulação corresponderam
resultado da simulação como o resultado
exatamente ao resultado real do try-out.
real do teste mostraram que o blank
O blank testado na prática foi um pouco menor do que o da simulação, devido a
muitos ajustes que foram feitos no try-out, mas o resultado foi muito similar.
revisado poderia melhorar o fluxo de
metal, mas ainda não seria útil para o
problema de ruptura nas regiões de alto
Wrinkle detect
Crack detect
risco.
2
1 3
Fig. 6. Critérios de otimização para o processo de estampagem
testa pares de combinações.
tentamos melhorar a forma e o tamanho
blank revisado, com melhor perfil para
inicial. A rachadura e o enrugamento no
planejamento fatorial, o método Taguchi
Otimização com Algoritmo Genético
estampo projetada inicialmente são
mostradas na Fig. 3, incluindo o pun-
todas as combinações possíveis, como o
blank também são diferentes. Neste caso,
Na Fig. 4 é mostrado o modelo com
A geometria da peça e a face do
está funcionando. Em vez de ter que testar
5 4
6
DOE para Entender o Problema Físico Existem muitos parâmetros e fatores que afetam o
resultado final da estampagem.
Devemos entender bem o problema físico
e seleção natural. O Algoritmo Genético combina a sobrevivência do mais apto
entre as estruturas de cordas com uma
troca de informações estruturada, ainda que aleatória, com um pouco do estilo
inovador da pesquisa com seres humanos. Tem muitos benefícios em relação às
técnicas tradicionais. Ele trabalha com a
população, portanto, o processamento si-
multâneo é feito e nenhuma solução global potencial é negligenciada. Ele lida com
funções contínuas e descontínuas com a mesma eficiência.
De acordo com os resultados da simu-
lação, a trinca mostrada foi causada pela falta de material na região interna, que
não foi suficiente durante a conformação final. Então, foi necessário reprojetar a
face da matriz e a superfície do binder. De ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 35
ARTIGO Input
Output
Interation Dieface1 Friction Bead34 Dieface2 No.
Crack01
Crack02
Crack03
Wrinkle1
Wrinkle3 Wrinkle2
O resultado da análise DOE foi mostrado na Fig. 7 no “Parallel Coordinator” (gráfico), abaixo. O método Taguchi DOE
executa 25 execuções com 4 parâmetros de entrada e 6 critérios de saída.
Ao ajustar o valor do eixo de saída na
16
plotagem, o usuário pode avaliar o efeito
dos parâmetros de entrada, facilmente. A Fig. 8 mostra as janelas de trabalho para
atender melhor ao requisito de qualidade. Ajustar os parâmetros do processo
para a simulação de estampagem não é
difícil, como propriedades do material,
17
força do drawbead ou coeficiente de
Fig. 8. As janelas de trabalho para atender ao requisito de qualidade do produto Input
Interation Dieface1 Friction Bead34 Dieface2 No.
atrito, e mesmo alterar a forma ou
Output Crack01
Crack02
Crack03
Wrinkle1
Wrinkle3 Wrinkle2
dimensão dos blanks e gerar novamente a
malha também não é um trabalho pesado na simulação. Mas como modificar a face da matriz e continuar a simulação não é uma tarefa tão simples.
O mecanismo de otimização do
AI-FORM pode orientar o ParaCAD
para modificar diretamente a geometria da peça, o adendo e a superfície da
matriz. Ele pode ser usado para qualquer componente da geometria e qualquer Minor
dimensão. Em seguida, uma tecnologia
Major
de malha e configuração totalmente
Fig. 10. O resultado da segunda análise DOE
acordo com a experimento, projetamos a
Para iniciar a análise ou otimização de
especiais (H1 e H2) para acumular mais
otimização. Os critérios de otimização
face da matriz com duas características material durante a fase do prensa-chapas, para compensar a última etapa de formação. Neste caso, a superfície do
binder e do adendo foram reconstruídas
DOE, precisamos definir os critérios de informam ao software qual plano é melhor e qual resultado-
as dimensões chave H1 e H2.
para detectar a ruptu-
râmetros para avaliar o model space na otimização do DOE:
Incluindo os parâmetros geométricos:
H1, H2.
Parâmetros de processo:
força no
prensa-chapas, coeficiente de atrito 36 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
nova simulação.
A Fig. 9 mostra o resultado da
conformação com diferentes alturas de
Neste modelo,
configuramos os
A Tabela 1 a seguir mostra os pa-
substituir o objeto da matriz e iniciar uma
chave deve ser alcançado.
no ParaCAD (um módulo do AI-Form),
onde foi feito um projeto paramétrico para
automáticas são utilizadas para ajustar e
sensores 1, 2 e 3
Run 24
Run 23
ra e 4, 5 e 6 para detectar as rugas, sendo que o menor valor
de resultado é o
Run 4
Run 5
melhor.
O Primeiro Resultado de DOE e Discussão
Fig. 9.Resultado da conformação com diferentes alturas do detalhe H1
ARTIGO Tabela 1. Parâmetro
Valor inicial
Valor final Passo
Número de Passos
Coeficiente de atrito
0.025
0.125
0.025
5
Detalhe da face da matriz 1 (H1) (Coordenada Z - mm)
-42
-10
8
5
Detalhe da face da matriz 2 (H2) (Coordenada Z - mm)
-62
-30
8
5
Força no Drawbead (kN) (Drawbead 3 & 4)
0.01
0.05
0.01
5
Coeficiente de atrito: É difícil conseguir
um coeficiente de atrito muito pequeno na produção, em que há um custo alto. Portanto, devemos tentar aumentá-lo.
Características locais da superfície do
anel H1 e H2, tentando manter a superfície do binder plana.
É claro que o H2 e o coeficiente
de atrito foram os principais fatores de
Tabela 2. Parâmetro
Valor inicial
Valor final
Passo
Coeficiente de atrito
0.04
0.07
0.0075
Detalhe da face da matriz 1 (H1) (Coordenada Z - mm)
-42
-26
4
Detalhe da face da matriz 2 (H2) (Coordenada Z - mm)
-40
-30
2.5
Força no Drawbead (kN) (Drawbead 3 & 4)
0.02
0.06
0.01
influência, assim como o H1 e a força no drawbead foram os fatores menos
importantes. O gráfico também mostra a influência de cada variável.
A partir do resultado da análise,
dentro das seguintes janelas de trabalho, a peça estampada foi produzida com
segurança e a qualidade foi satisfeita.
Tabela 3. Coeficiente de atrito
H2 (mm)
H1 (mm)
Força no drawbead(kN)
Sumário e Conclusões
0.04 to 0.05
-55.0 to 30.0
-42 to -10
0.01 to 0.05
Como a otimização de parâmetros numéricos para a simulação de conformação foi
desenvolvida e implementada com sucesso para engenharia de projetos, é possível e
desejável desenvolver uma otimização para parâmetros geométricos que forneça uma metodologia de otimização efetiva com resultado perfeito e lead time razoável. Os autores Yuqi He, Jin Chen, Xiuhua Li, Xiaojun Yang, são da C3P Engineering Software International Co., LTD. Para mais Fig. 11. O resultado final da produção em massa e a simulação (as cores representam a distribuição de espessura)
características H1. Ambas as dimensões
acima foi amplo, para uma condição mais
resultado do repuxo. Mas a influência não
ram ser conduzidas para estreitar a janela
H1 e H2 têm influência direta no
é linear, sendo difícil encontrar a relação entre a conformabilidade com H1 e H2.
confiável, e várias análises de DOE pude-
variável de entrada.
reduzido e encontrar a melhor janela de
O intervalo das variáveis da otimização
Engenharia e Consultoria Ltda., SP. Você pode contatá-lo pelo tel. (11) 3280-2503 ou através do site www.autolens.com.br
Com base no resultado da análise
DOE acima, pudemos executar novamen-
A Melhor Janela de Trabalho
O autor Oswaldo Ravanini é da Autolens
de trabalho, gradualmente.
Com o gráfico do Parallel Coordinator, é fácil encontrar a influência de cada
informações acesse: www.c3p-group.com.
te uma nova DOE com intervalo de dados trabalho. Os novos parâmetros de entrada da análise da 2ª DOE, são conforme a Tabela 3 a seguir.
ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 37
ARTIGO Simulações de conformação de chapas contribuem para produtos sem defeitos
FAZENDO UMA PONTE ENTRE O TRYOUT E A PRODUÇÃO Michael Stippak, Sanaz Berahmani e César Batalha, AutoForm, São Bernardo do Campo - SP
A
indústria automotiva vem
de lubrificação (atrito) influenciam
particularmente, o aumento do
conformação de um produto, especialmente
Falar de uma janela de processo robusta,
efeito não é considerado em detalhes nas
qualidade do produto estável, mesmo com
enfrentando várias tendências,
uso de alumínio e de materiais laminados mais finos e com maior resistência. Essas
tendências são geralmente voltadas para a
redução de peso e trazem grandes desafios, incluindo o fato de que a conformação
destes materiais é mais difícil. Esses pontos geram a necessidade de ferramentas mais avançadas e com maior qualidade, que
visam à obtenção de produtos livres de defeitos.
Atualmente, é uma prática comum
adotar recursos de simulação para a análise de conformação de chapas metálicas em um estágio bem inicial do processo de
desenvolvimento de um produto, com a
diretamente a capacidade e qualidade de
A Definição de uma Janela de Processo Robusta
em chapas de alumínio, geralmente esse
quer dizer um processo que mantenha a
simulações de estampagem. O padrão
industrial atual é usar um coeficiente de
atrito constante (Lei do Atrito Cinético, Coulomb), limitando a exatidão da
todas as variáveis de ruído como, por exemplo, a variação das propriedades mecânicas da matéria prima, espessura, atrito, etc.
Existem várias discrepâncias na con-
simulação. Sabe-se também que as
figuração de um processo entre as fases de
apenas pelas propriedades da chapa e das
definir uma janela de processo robusta que
condições de fricção não são afetadas
ferramentas, mas também pelas condições do processo, tais como velocidade de
deslocamento, temperatura e quantidade de lubrificante, dentre outras.
tryout e produção. Portanto, é importante
resulte em um produto livre de defeitos em
qualquer condição a que seja submetido. Ter uma janela de processo robusta é ainda mais essencial durante a definição de processos de conformação de chapas metálicas mais
finalidade de se antecipar às fases de
tryout e produção. Possíveis riscos no
Matriz
otimizando-se assim a fase de testes e
Blanck
projeto e processo são identificados,
ajustes, diminuindo os retrabalhos e custos. Simulações são usadas para
Punção
apoiar a engenharia a passar por estas
fases sem problemas mais traumáticos, pois
Prensa Chapas/ Anel
a produção em série somente será iniciada se estas fases forem bem sucedidas.
Embora seja sabido que as condições
38 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
Fig. 1. O modelo do para-lama: Matriz, punção, anel e blank
ARTIGO críticas, como alumínio ou chapas finas e de alta resistência, que
mostram uma maior sensibilidade ao atrito e, consequentemente,
aos parâmetros do processo e propriedades dos materiais, que po-
dem variar de lote para lote mesmo que aprovados pelas tolerâncias nas normas que regem as usinas.
O estudo de sensibilidade descrito neste artigo visa preencher
a lacuna entre as fases de tryout e de produção com foco no efeito
Fig. 2. Propriedades da superfície da chapa ( esquerda ) / lubrificação aplicada na superfície ( centro ) visualizada em azul / superfície do ferramental GGG70 ( direita ) Lub. amount: 0.5 g/ m2 Lub. amount: 1.0 g/ m2 Lub. amount: 2.0 g/ m2
das condições de atrito no processo de conformação de chapas de
alumínio. Para este propósito, o software TriboForm foi usado em combinação com o AutoFormSigma®plus. O TriboForm permite
ao usuário modelar condições reais de atrito e lubrificação selecio-
nando/criando um modelo de atrito que corresponda ao sistema de tribologia utilizado no processo de conformação adotado.
O AutoFormSigma®plus é um módulo do AutoForm utiliza-
Friction Coefficent [-]
do para que o engenheiro / técnico possa alcançar uma janela de processo robusta levando em consideração as variáveis inerentes ao mesmo, sejam estas do próprio processo ou das propriedades mecânicasdos materiais adotados. Ele permite que os mesmos
avaliem a qualidade da peça em função de vários parâmetros e de suas variações.
Simulação de um Para-Lamas em Alumínio
Velocity [mm/s]
Fig. 3. Gráfico do modelo de Atrito demonstrando a dependência da pressão e da velocidade de deslocamento considerando 3 quantidades de lubrificantes diferentes
O software gera um modelo quadridimensional que considera
Neste artigo, um repuxo de um para-lamas dianteiro foi considera-
os efeitos da pressão de contato, deformação plástica, velocidade de
espessura de 1,15mm. O modelo geométrico de quebra-rugas foi
atrito. A Fig. 3 mostra a relação entre o atrito, pressão e a velocidade
do ( Fig. 1 ). O Blank definido comoum Alumínio AA6016 com
considerado para o fechamento do anel e um modelo adaptativo para o restante do processo. O TriboForm foi utilizado para modelar o
comportamento do atrito entre chapa e ferramenta de forma a retra-
deslocamento e temperatura no comportamento do coeficiente de para a temperatura de 20 graus Celsius.
O Comportamento do Atrito
tar a condição mais realística possível.
Em todas as condições de lubrificação é possível notar uma queda
da ferramenta foram definidos no software. Primeiro, o tipo de ma-
Além disso, pode ser visto que o coeficiente de atrito diminui com o
No para-lamas, propriedades da chapa, lubrificante e material
terial e suas propriedades de superfície foram selecionados com base no tipo de material adotado para o Blank (AA6016). O software
fornece a opção para o usuário escolher um material da biblioteca TriboForm integrada ao software ou importar medições reais da
superfície do mesmo. Para o caso desta aplicação, a biblioteca padrão incorporada para o alumínio da série AA6xxx foi selecionada.
Em seguida, o tipo de lubrificação Hotmelt, que é comumente
aplicado em conformação de peças de alumínio, foi inserido no sof-
do coeficiente de atrito conforme a pressão de contato aumenta.
aumento da quantidade de lubrificante. A dependência da veloci-
dade é pequena para quantidades maiores de lubrificante (1,0 e 2,0 g / m2) em comparação com uma menor quantidade (0,5 g / m2).
Isso resulta em um coeficiente de atrito menor quando a velocidade
se eleva. Finalmente, observa-se que o aumento da temperatura tem uma relação direta com o atrito, o que significa que quanto maior a temperatura, maior o coeficiente de atrito.
Usando o TriboForm em combinação com o AutoForm, foi rea-
tware. Finalmente, o tipo de material da ferramenta e suas condições
lizada a chamada abordagem sistemática para a melhoria de proces-
ferro fundido (GGG70) com uma rugosidade de superfície de 0,4
desempenham um papel importante no comportamento do atrito
de superfície foram adicionados. Foi selecionada uma ferramenta de
µm, equivalente a uma ferramenta polida em nível de produção. Em seguida, o TriboForm Analyser permite o cálculo e a visualização das condições de atrito para o material da chapa, lubrificante e o material da ferramenta considerado. (Fig. 2.)
sos através do AutoFormSigma®plus. Três variáveis de projeto que
durante a conformação foram investigadas, sendo elas, a velocidade
de conformação, a quantidade de lubrificante e a temperatura. (Veja a Tabela 1.)
Duas configurações de temperatura foram consideradas: inicialESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 39
ARTIGO Try-out (Temp: 20°C)
Production (Temp: 30°C)
duas temperaturas.
Índice de Falhas e Deformação Plástica (Estiramento) Lub.: 0.5 g/ m2
Lub.: 0.5 g/ m2
Foi observado um declínio claro no índice
de falhas e deformação plástica, aumentando a quantidade de lubrificante. (As curvas estão caindo em ambas às figuras conside-
rando maiores quantidades de lubrificante.)
Essa observação pode ser explicada devido a Lub.: 1 g/ m
Lub.: 1 g/ m
2
2
um coeficiente de atrito menor para maiores quantidades de lubrificante, o que resulta em maior fluxo de material.
Além disso, há uma clara tendência de-
crescente entre a o índice de falhas e a deforLub.: 2 g/ m2
Lub.: 2 g/ m2
Fig. 4. Relação entre o índice de falhas e a velocidade para diferentes quantidades de lubrificante nas condições de tryout e produção. Vermelho significa crítico, verde significa região segura. Eixo “X” representa a velocidade de conformação e “Y” o índice de falhas
mente com a ferramenta à 20 graus Celsius
risco de rupturas (mais especificamente o
mando como base um processo de estampa-
ce de falhas), enquanto ao mesmo tempo se
para descrever as condições de tryout, to-
gem de baixa velocidade com várias paradas
entre as batidas. Por fim, com a temperatura da ferramenta à 30 graus Celsius para descrever as condições de produção com uma
limite de afinamento e o “max failure”, índialcança um estiramento adequado definido pelo limite inferior de 3% de deformação
plástica. Em outras palavras, o objetivo era
obter um produto sem defeitos (sem racha-
quantidade menor de pausas. Isso leva a um
duras ou rugas e com estiramento adequado)
do blank.
deslocamento (100-250 mm / seg.) em
aquecimento das ferramentas assim como
para uma faixa aceitável de velocidade de condições de tryout e produção.
Qual Lubrificante Usar?
As Figs.4 e 5 mostram as probabilidades
O objetivo da análise era determinar
/ índices da falha e a deformação plástica no
enquanto se obtinha uma janela de processo
maior índice de falha obtido foi na parede
uma quantidade adequada de lubrificante
segura para a velocidade de conformação em
para-lamas após a operação de repuxo. O lateral do para-lamas, enquanto o estira-
ambos os cenários de produção. Para este
mento mínimo ocorreu na parede vertical.
des de lubrificante: 0,5, 1 e 2 g / m2.
parâmetros com a velocidade é mostrada
propósito, foram investigadas três quantidaA janela do processo é definida pelo
Além disso, a relação entre esses dois
para três quantidades de lubrificante e
Tabela 1. Parâmetros investigados e faixas de variação Design Parameters
Minimum
Maximum
Forming velocity (mm/sec)
10
500
Lubrication amount (g/m2)
0.5
2
Temperature (°C)
20
30
40 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
mação plástica (eixo y) com a velocidade de
conformação (eixo x). Uma velocidade mais
alta resulta em um coeficiente de atrito mais baixo, o que, por sua vez, resulta em menor índice / probabilidade de falhas em todos
os casos. Uma diferença importante entre os dois parâmetros analisados (Índice de
falhas e estiramento) é que as regiões segura (verde) e crítica (vermelha) têm um efeito
oposto uma em relação à outra. Ou seja, um índice de falhas menor é desejável, mas a
deformação plástica não deve ser abaixo do limite pré-definido para o estiramento.
Finalmente, para responder ao objetivo
principal deste estudo de sensibilidade, pode ser visto que a quantidade de lubrificante
tem uma influência significativa nos pro-
blemas de qualidade definidos e que apenas uma quantidade de lubrificante de 1,0 g / m2 leva a uma janela de processo segura.
Para esta quantidade, um produto seguro é obtido para uma faixa definida de veloci-
dades (~ 100-250 mm / seg) para ambos os cenários.
Uma quantidade de lubrificante de 0,5
g / m2 satisfaz o limite de estiramento, mas
rupturas ocorreriam independentemente da velocidade de conformação quando consi-
deradas as configurações de produção. Isto
é, devido à temperatura mais alta, 30 graus Celsius, maiores coeficientes de atrito são
ARTIGO observados, resultando em um produto mais
em combinação com o software Tribo-
Sanaz Berahmani obteve seu Ph.D. em
rações de tryout e produção, só pode ser
na Holanda. Seu principal conhecimento
de velocidades de conformação e adotando
de elementos finitos, tribologia e testes
importante perceber que esses parâmetros
TriboForm em 2017 como engenheira de
nando quase impossível estudar os efeitos
pelas atividades técnicas e de vendas, com
crítico. Pelo contrário, uma maior quantida-
Form. Um produto seguro, em configu-
biomecânica da Radboud University Nijmegen,
uma janela de processo segura para ruptu-
alcançado usando-se uma faixa específica
técnico é simulação usando software
condições específicas de lubrificação. É
experimentais. Após ingressar na AutoForm-
do processo estão interagindo entre si, tor-
aplicação e vendas, tornou-se responsável
independentemente.
foco nos mercados asiático e americano.
estudo de sensibilidade, não apenas um mo-
xa de lubrificantes encontrada é altamente
Michael Stippak formou-se em engenharia
na especificação de um sistema tribológico,
cificação. Portanto, este estudo pode ser
na Alemanha. Ele começou a trabalhar como
similares de análise em outras peças.
chapas metálicas com o software AutoForm
cação, levando em conta que vários tipos
O Sr. Stippak ingressou na AutoForm
para que uma janela robusta de processo
em 2005 como engenheiro de aplicação e
avançadas de engenharia, levando em con-
2008. Ele é responsável pelos aspectos
hoje.
Sigma e AutoForm-TryoutAssistant.
de de lubrificante tem um efeito oposto com ras, mas com estiramentos inadequados em determinados locais do produto.
Devido à natureza complexa do com-
portamento do coeficiente de atrito durante o processo de conformação, são necessárias ferramentas de simulação mais avançadas
para incorporar e estudar esses efeitos. Neste delo de coeficiente de atrito realista, baseado foi aplicado a um para-lamas de alumínio,
mas também o efeito de parâmetros de processo no comportamento da conformação
foi estudado usando simulações computa-
cionais e recursos já existentes no mercardo.
Papel das Condições de Atrito Essas abordagens avançadas destacam o
importante papel do coeficiente de atrito para obter um processo de conformação
robusto usando o AutoFormSigma®plus Try-out (Temp: 20°C)
Além disso, deve-se enfatizar que a fai-
dependente da peça estudada e de sua espe-
mecânica pela Universidade de Darmstadt,
usado como referência para realizar tipos
engenheiro de simulação em conformação de
Este foi apenas um exemplo de apli-
da Schuler Cartec (parte do Grupo Schuler).
de análises de variáveis podem ser feitas
Engineering Deutschland GmbH (Alemanha)
produtivo possa ser determinada em fases
tornou-se gerente de produto técnico em
sideração o que a tecnologia nos permite
técnicos dos produtos AutoForm, AutoForm-
César A. Batalha atua como Gerente Geral Production (Temp: 30°C)
da AutoForm do Brasil, sendo responsável pela operação, suporte técnico e vendas em território nacional, e pelo suporte ao mercado argentino, tem mais de 20 anos de experiência
Lub.: 0.5 g/ m2
Lub.: 0.5 g/ m2
na indústria Automotiva com background nas áreas de produção, gestão de projetos e mecatrônica.
Lub.: 1 g/ m2
Lub.: 1 g/ m2
Lub.: 2 g/ m2
Lub.: 2 g/ m2
Fig. 5. Relação entre o deformação plástica e a velocidade para diferentes quantidades de lubrificante nas condições de tryout e produção. Vermelho significa crítico, verde significa região segura. Eixo “X” representa à velocidade de conformação e “Y” a deformação plástica (estiramento) ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 41
ANÁLISE DO PROCESSO DE ESTAMPAGEM INCREMENTAL APLICADO EM UMA GEOMETRIA TUBULAR
Fig. 9. Defeito na entrada de ferramenta
Rafael C. Silva, Cesar G. dos Reis, Lírio Schaeffer, 38 Senaforth, Porto Alegre (RS)
Estudos de estampagem incremental em chapas finas (ISF) engajaram este trabalho, onde implementa-se os princípios do processo em uma geometria tubular de parede fina fabricado em aço inoxidável AISI 304, avaliando sua viabilidade técnica. Realizaram-se quatro ensaios, sendo eles com duas geometrias diferentes, três ferramentas semiesféricas com diâmetros de 8, 10 e 12mm e diferentes incrementos verticais. Obteve-se o melhor resultado no quarto ensaio, com a geometria helicoidal, ferramenta de diâmetro 12mm e incremento de 0,1mm.
A
estampagem de chapas é um processo de conformação
PrensaChapas
A
Ferramenta
mecânica de baixo custo e
1
alta produtividade utilizada em grandes
volumes de fabricação. Porém há demanda
2
a fabricação de protótipos na fase de
processo, como espessuras, ferramentas,
ou na fabricação de itens personalizados,
incremento. Porém não foram encontrados
na qual o volume de peças não justifica
financeiramente o desenvolvimento de um ferramental completo.
O método de estampagem incremental
Trajetórias
Suportes Fig. 1. Processo de estampagem Incremental em Chapas [17]
desenvolvimento de um novo produto
2
3
para a fabricação de itens unitários ou pequenos lotes de peças, como para
1
PrensaChapas
Chapa
14];[16];[18]
) com variações nos parâmetros do
ângulos de parede e variações no
ensaios em tubos de paredes finas.
Portanto este trabalho visa transferir e
ensaiar as técnicas do processo já conhecido em chapa plana para a geometria tubular.
Tabela 1. Propriedades mecânicas do AISI304 Material
Rm [Mpa]
σe [Mpa]
A [%]
n
Kf [Mpa]
Dureza [HB]
AISI 304
630
271
59
0,357
282,5
156
(ISF- Incremental Sheet Forming) é uma
Tabela 2. Comparação das propriedades mecânicas Fonte
Rm [Mpa]
σe [Mpa]
A [%]
Dureza [HB]
com uma ferramenta e um dispositivo de
Ferrarini (2004)
630
271
59
156 148
solução possível para estes casos pois
fixação é possível gerar diversos modelos, reduzindo investimentos
. Neste
[9];[11]
método, a conformação é realizada por
meio de sucessivas deformações aplicadas localmente pela ferramenta executando
pequenos deslocamentos incrementais na chapa metálica.
A estampagem incremental em chapas
planas é amplamente estudada ([4];[5];[7];[10];[ 42 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
Certificado
702
305
57
Diferença [%]
10
11,5
3,5
Tabela 3. Característica do torno Romi GL350M Potência total instalada [kW]
30
Esforço suportado no eixo X [N]
5000
Esforço suportado no eixo Z [N]
6200
Mínimo Incremento de Posicionamento [mm]
0,001
Comando CNC
Fanuc 0i - TD
ARTIGO Ferramenta
Chapa
Estampagem Incremental com Ponto Duplo
Placas prensa-chapas fixas
O método de conformação incremental
Apoio laterais fixos
Matriz total de formato assimétrico e configuração negativa
So = 1.5 mm
Seção
α = 40°, s1 = 1.15 mm Medido: s1 = 1.14 mm
So
Io
α = 60°, s1 = 0.75 mm Medido: s1 = 0.77 mm
So = 1.5 mm
α
Io
de conformação (Fig. 2) [1];[4]. Um dos fa-
tores positivos neste processo é o aumento de qualidade do produto em relação a
geometria, podendo ser desenvolvidas
geometrias de grande complexidade. No entanto o custo do processo aumenta
devido a necessidade de fabricação de uma
α
matriz [15].
S1
Fig. 3. Constância de volume
característica a utilização de uma matriz contato com a chapa durante o processo
[15]
α
Incremental Sheet Forming) tem como
parcial ou total, utilizando dois pontos de
Base Fig. 2. Representação do método TPIF com matriz negativa
com duplo ponto ou TPIF (Two Point
Estimativa da Espessura
[12]
Estudos apontam para um ângulo máximo de parede no produto de 65º. Ultrapassanβ
do este valor se torna muito frequente a
β
ruptura ou uma baixa resistência mecânica
localizada causada pela diminuição drástica
da espessura da chapa [7]. O ângulo máximo
Fig. 4. Ilustração da estimativa de força
Estampagem Incremental Em um processo de IFS a peça é fixada em um dispositivo enquanto a ferramenta se
movimenta com determinado avanço contra
Simples ou SPIF se caracteriza por não necessitar de matriz de apoio durante a conformação sendo que a estampagem
sempre ocorre de forma negativa (Fig. 1).
a chapa metálica, causando deformação
O processo possui somente um ponto de
diferenciais do processo são as baixas forças,
plástica pontual enquanto percorre a
no material (Fig. 1). Um dos principais
pois a deformação acontece ponto a ponto
com pequenos deslocamentos até a formação da geometria final da peça.
Com o desenvolvimento de máquinas-
-ferramentas controladas numericamente e a aplicação de software de CAD (Projeto
Auxiliado por Computador) e CAM (Ma-
nufatura Assistida por Computador) o processo torna-se significativamente flexível e com baixo custo de aplicação comparado a processos de conformação.
Estampagem Incremental de Ponto Simples A Estampagem Incremental de Ponto
de estampagem é determinado por uma
relação direta entre a espessura da chapa e seu ângulo de conformação, considerando
volume constante, demostrado na equação 1. S1 = S0 Sen (90° - α°)
Onde é a espessura inicial do material e
contato, resultando em uma deformação
a espessura da chapa medida em um deter-
trajetória definida pelo perfil geométrico a
ção e α o ângulo de inclinação da chapa [7].
ser fabricado
.
[6];[10]
Pode ser considerado um dos mais
fáceis e flexíveis de se realizar pois
necessita apenas de um prensa chapas
minado estágio do processo de conforma-
Na Fig. 3 é mostrado o comportamento da chapa em relação a variação do ângulo de inclinação da parede.
e uma ferramenta de conformação.
Estimativa de Força
inferior comparado ao modelo virtual ou
tram que a força vertical (Fν) e a força
Para aumentar a qualidade geométrica
equações 2 e 3.
Porém apresenta qualidade geométrica quando comparado a outros processos.
pode ser realizada a conformação através de múltiplos estágios, realizando um
acabamento sobre a geometria efetuando uma calibração [16].
Os estudos realizados por [1] e [5] demos-
horizontal (Fh) podem ser estimadas pelas Fν = πRtS0σesenβ
Fh = RtS0σe (senβ + 1 - cosβ)
Sendo que nestes cálculos o Rt é o
raio da ferramenta de conformação, S0 é a ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 43
ARTIGO
a)
c)
b)
Fig. 5. a) Torno CNC utilizados nos experimentos; b) Sistema de fixação; c) Ferramenta utilizada
dureza média de 23 HRC e acabamento polido, com diâmetros de 8,10 e 12mm.
A graxa utilizada é recomendada para
rolamentos, do tipo sabão a base de lítio com bissulfeto de molibdênio grafitada,
com consistência 2 na escala NLGI (Nay z
a)
tional Grease Lubricating Institute). Esta graxa tem como temperatura de trabalho
x z
entre -10 Cº até 150 Cº. Os principais
benefícios desta graxa são: proteção contra
b)
cargas pesadas e de choque, excelente
Fig. 6. Imagem 3D do CAM
espessura inicial da chapa, σe é a tensão
e Alogamento).
Fig. 4 é a metade do ângulo inferior do
um Torno CNC (Fig. 5), alguns fatores
tos, também foram utilizados os recursos
ferramenta e a peça de trabalho.
quina como: disponibilidade da máquina,
A estratégia empregada nos ensaios foi
de escoamento do material e β conforme cone formado pelo limite de contato entre a
Materiais e Métodos A matéria prima para estampagem é um tubo redondo de diâmetro 101,6 mm e
parede de 1,2 mm, fabricado em de aço inoxidável AISI304 com acabamento
externo polido e com costura conforme norma ASTM A-554. As propriedades mecânicas do aço inoxidável AISI304
Na realização dos ensaios utilizou-se
foram importantes para escolha da má-
domínio da linguagem de programação, tamanho da peça e esforços suportados pela máquina. A amostra foi fixada as
castanhas e ao contraponto da máquina
estabilidade ao cisalhamento [2].
Além dos dispositivos físicos descri-
computacionais, software CAD e CAM. baseada no processo denominado de
Estampagem Incremental com Ponto Simples ou SPIF (item 1.1.1).
Realizaram-se quatro ensaios, sendo
com auxílio de buchas de apoio
os três primeiros com deslocamento no
possuem geometria com ponta semiesféri-
variando o incremento de conformação e o
As ferramentas utilizadas no processo
ca, fabricada com aço SAE 4140 com uma
sentido longitudinal do tubo (Fig. 6a), diâmetro da ferramenta.
utilizado neste trabalho tem como base
Tabela 4. Parâmetros utilizados nos ensaios Parâmetro
Ensaio I
Ensaio II
Ensaio III
Ensaio IV
trados na Tabela 1.
Pressão da Placa [kPA]
900
900
900
900
bibliográfica a dissertação de [8], demonsPara comparação entre o material uti-
lizado neste trabalho e a referência biblio-
gráfica foram comparadas as propriedades do cerificado de qualidade. Nas amostras ensaiadas a dureza foi medida em 147
HB. Com estas propriedades espera-se
uma força de conformação maior (devido
σe superior) e uma profundidade máxima
semelhante ao material do Ferrarini (Rm 44 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
Pressão do Contra Ponto [N]
1176,8
1176,8
1176,8
1176,8
Ø da Ferramenta [mm]
10
10
8
12
Rotação da ferramenta [Hz]
0
0
0
0
Incremento (Δz) [mm]
0,1
0,3
0,3
0,1
Avanço Lateral [mm/s]
16,67
16,67
16,67
16,67
Avanço Vertical [mm/s]
16,67
16,67
16,67
16,67
Sentido de deslocamento
Otimizado
Otimizado
Otimizado
Otimizado
Tempo Programado
7’ 06’’
7’ 06’’
7’ 06’’
7’ 06’’
Profundidade programada [mm]
5
15
15
10
ARTIGO mento. Outro defeito observado na peça é um amassamento devido aos esforços
de torção ocorridos durante o processo,
ilustrado pelo círculo vermelho na Fig. 10a. Para uma melhor visualização do ocorrido realizou-se um corte perpendicular ao sentido longitudinal do tubo.
A Fig. 10b destaca que o ponto de fa-
Fig. 7. Amostras no ensaio I a IV a)
b)
c)
lha ocorreu na região da costura do tubo. Observa-se acabamento mais rugoso nas
regiões conformadas quando comparados ao tubo original, fica evidente que o ar-
raste da ferramenta alterou o acabamento
da superfície da peça. A Fig. 11 mostra os detalhes da textura produzida nos corpos de prova.
Fig. 8. Comparativo dos perfis: a) ensaio I; b) ensaio II; c) ensaio III
Conforme equação 1 apresentada no
Tabela 5. Expessura final Ângulo de inclinação α [°]
Expessura estimada [mm]
Expessura medida [mm]
Variação [%]
item 1.1.3, foram estimadas as espessuras
Ensaio I
11
1,177
1,16
1,45
Ensaio II
12
1,173
1,17
0,26
da equação 2 utilizando a peça conforma-
Ensaio III
20
1,127
1,12
0,62
Ensaio IV
45
0,84
0,76
10,53
Esta geometria favorece para que a
força horizontal atue somente no sentido axial do tubo eliminando esforços de
torção. O quarto ensaio é realizado em formato helicoidal no tubo, conforme
ilustra a Fig. 6b. A Tabela 4 mostra os
parâmetros considerados em cada ensaio, tendo como referencial a máquina e o programa CAM utilizados.
profundidade programada. No ensaio II não foi possível atingir a profundidade
programa pois após 5mm de conformação
A Fig. 12 apresenta as geometrias obtidas nos ensaios, no qual os ensaios I, III e IV
conformada da peça e utilizando a espes-
sura inicial da peça de 1,2mm. A Tabela 5 demostra os resultados, comparando com as espessuras medidas em cada ensaio.
Com a análise dos resultados obtidos,
verifica-se que as medidas finais encon-
força vertical na ferramenta.
sendo que a variação máxima encontrada
H conforme ilustra a Fig. 5c, em função da Nos ensaios I, II e III os modelos
apresentaram erros de geometria em
algumas regiões, tendendo a formar uma
perpendiculares ao do tubo para representar esta deformação (Fig. 8).
O ensaio IV apresentou uma deforma-
se comportaram de forma esperada com a
ção maior nas regiões iniciais dos perfis, ou
permitindo realizar a conformação até a
ta. A Fig. 9 demostra a região de incre-
ferramenta deslocando livre sobre a peça
da como base, traçando o ângulo da região
a ferramenta alterou a distância de fixação
região plana no tubo, realizaram-se cortes
Resultados
finais de cada ensaio. Obteve-se ângulo
seja, no ponto de incremento da ferramen-
tradas foram menores que as calculadas,
entre a relação foi de 10,53%. As espessuras foram medidas diretamente, com um
corte transversal nas amostras, conforme representado na Fig. 12 foram realizadas medições em diversos pontos do perfil a fim de demostrar o efeito da redução da espessura no processo de ISF.
As forças longitudinais e verticais
foram estimadas para cada ensaio conforme equação 2 e 3, apresentadas no item
Tabela 6. Tabela de força Força vertical estimada [N]
Força vertical medida [N]
Diferença perfcentual [%]
Força longituginal estimada [N]
Força longituginal medidada [N]
Diferença perfcentual [%]
Ensaio I
1437,5
1150
25
515,7
930
44,5
Ensaio II
1961, 6
1350
45,3
734,21
1364
46,2
Ensaio III
1747
1150
52
665,05
1550
57
Ensaio IV
1254,3
2000
37,3
435,85
1488
70,70
ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 45
ARTIGO 1.1.4. A Tabela 6 demostra os resultados, comparando as forças estimadas com as
forças medidas na máquina durante cada ensaio, sendo que a máquina fornece os
valores percentuais ao da carga de trabalho especificada pelo fabricante, utilizando a
relação linear converteu-se então os dados em unidades de força.
A diferença mostrada na tabela é o
a)
erro relativo calculado com base no valor
da força medida. Avaliando a dedução da
b)
equação 3 é possível verificar que não é
Fig. 10. a) Falha de torção na geometria; b) Ponto de falha
considerada a crista total da ferramenta,
mas sim somente ¼ do diâmetro (Fig. 4).
A Tabela 7 apresenta os resultados da força longitudinal estimada considerando crista total de incremento (½ do diâmetro).
Fig. 11. Superfície do corpo de prova 1.18
A Tabela 8 demonstra os resultados,
1.18
comparando as forças medidas em relação ao incremento vertical e o diâmetro da ferramenta. Verifica-se que as forças
1.2
vertical e longitudinal são maiores com
1.2
o aumento do incremento vertical (entre
1.16
ensaios I e II), bem como que a força
Fig. 12. Redução da espessura no ensaio I
vertical é maior para o maior diâmetro da ferramenta (ensaios II e III).
As forças medidas durante o ensaio
quatro não foram constantes, tendo
variações em relação ao deslocamento
vertical da máquina. A Fig. 13a apresenta
Fig. 14. Geometria projetada x obtida
a força vertical (sentido de incremento)
Tabela 7. Tabela de força considerando crista total Força longitudinal estimada [N] considerando crista total
Força longitudinal medida [N]
Diferença Percentual [%]
Ensaio I
1031,4
930
10,9
Ensaio II
1468,42
1364
7,65
Ensaio III
1330,1
1550
14,19
Ensaio IV
871, 7
1488
41,42
Tabela 8. Comparação de força entre ensaios I, II e III Parâmetro
Ensaio I
Ensaio II
Ensaio III
Ø da Ferramenta [mm]
10
10
8
Incremento (Δz) [mm]
0,1
0,3
0,3
Força Vertical Medida [N]
1150
1350
1150
Força Longitudinal Medida [N]
930
1364
1550
46 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
no processo de ISF, a Fig. 13b demostra a evolução da força no sentido horizontal, mostrando picos de aumento e redução que podem ser relacionadas com uma
lubrificação e consequente força de atrito
não estável. A Fig. 13c relaciona o torque aplicado para rotação do tubo com o
deslocamento vertical, o pico demostrado
no deslocamento de 6mm é o momento da falha apresentada na Fig. 10.
Considerações Finais A estampagem incremental de ponto
simples (SPIF) apresenta diferenças entre a geometria projetada e a real, devido à
ARTIGO Força Horizontal x Deslocamento
Força Vertical x Deslocamento
2500
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
2000 1500 1000 500 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
Deslocamento [mm] falta de uma matriz. Nos três
é mais percebida pois do deslo-
camento total da ferramenta uma parcela é absorvida em retorno
elástico do material, outra por-
ção é absorvida para a alteração da geometria, conformando a
circunferência do tubo em uma área plana. Por fim, temos a
profundidade conformada no
Torque Deslocamento
7
8
9
10
requisitos. Nos três primeiros
ensaios a força vertical (sentido
de incremento) utilizou 27% da
capacidade da máquina e no sentido horizontal 25%. Isso ilustra que é possível aplicar o processo para diferentes materiais, ou até
mesmo aumentando a espessura 2
3
4
5
6
7
8
9
10
Deslocamento [mm]
Fig. 13. Forças em função do deslocamento da ferramenta para ensaio IV
material. No ensaio IV esta
variação foi menor, ou seja, a geometria obtida foi semelhante à projetada.
A fim de viabilizar o processo é fundamental controlar os parâ-
metros de conformação, não excedendo o torque limite da geome-
tria, pois este é o modo de falha mais evidente conforme os ensaios realizados.
A equação utilizada para determinar a espessura final do
produto é válida para geometria tubular pois a geometria final
medida foi próxima da estimada. Observa-se também o aumento
da espessura na borda da estampagem, a geometria circular tende a ficar plana aumentando sua espessura.
Em relação ao atrito observou-se que a ferramenta deve
possuir um baixo coeficiente de atrito e alta dureza superficial, a fim de melhorar o acabamento do produto e também reduzir o desgaste da mesma. A graxa utilizada pode ser aplicada no
processo de IFS como lubrificante, sendo que é de fácil obtenção, atende os requisitos e pode ser removida da máquina com
facilidade. Esta remoção é importante pois evita a contaminação com o fluido de corte. Outro ponto positivo é que o lubrificante
é semelhante ao utilizado em rolamentos e fusos de esferas, portanto mesmo que venha a contaminar o fluido de corte não são esperadas maiores complicações.
6
Deslocamento [mm] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1
primeiros ensaios esta diferença
5
A máquina utilizada para realizar os ensaios atendeu os
do produto. No ensaio quatro
observou-se que a força vertical aumenta com a profundidade
chegando a um ponto máximo
de 40% da capacidade da máquina. A força horizontal máxima utilizou 24% da capacidade da máquina que durante o processo apresentou picos. Estes picos são explicados pelo aumento do coeficiente de atrito em determinados momentos em que a
lubrificação não foi constante. As equações utilizadas para esti-
mar as forças envolvidas no processo podem ser empregadas para determinar uma estimativa inicial do processo de conformação incremental, a fim de avaliar a capacidade da máquina.
O torque aplicado no tubo para realizar a conformação
aumentou gradativamente com o deslocamento vertical, seu
pico máximo foi no momento da falha de torção, que ocorreu na profundidade de 6 mm na costura do tubo.
O estudo realizado sobre ISF aplicado em geometria tubular
pode ser considerado uma contribuição metodológica e experi-
mental para o meio acadêmico e industrial, podendo ser utilizado para desenvolvimento futuros.
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cations, in 3rd International Conference on Integrity, Reliability and
de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto
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Alegre, 2004. Disponível em: <http://www.lume.ufrgs.br/hand-
tituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial: Porto/Portugal.
le/10183/4696>. Acesso em: 30 out. 2017.
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[19] TIBURI, Fabio. Aspectos Do Processo De Estampagem Incremen-
o processo de estampagem incremental. 2016. 134 f. Tese (Dou-
tal. 2007. 96 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-gra-
torado) - Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas,
duação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e dos Materiais,
Metalúrgica e dos Materiais., Universidade Federal do Rio Grande
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007.
do Sul, Porto Alegre, 2016. Disponível em: <http://www.lume.ufrgs.
Disponível em: <http://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/11801>.
br/handle/10183/150566>. Acesso em: 23 fev. 2017.
Acesso em: 09 fev. 2017.
48 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
PRODUTOS
Retrospectiva PHS 2018 Marco Colosio - Diretor Regional SAE Brasil Gerente de Engenharia de Produto GM 3
1° Seminário de Conformação e Aplicação de Aços de Alto Desempenho - CA D
S
ob a liderança de Marco Antonio Colosio (GM) e Jesualdo Rossi
(IPEN), foi realizado em 23 e 24 de
outubro de 2018, no Instituto de Pesquisas
Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), o 1° Seminário de Conformação e Aplicação de Aços de Alto Desempenho - CA3D.
O Workshop reuniu em São Paulo a
cadeia produtiva do Press Hardening Steel no Brasil, concentrando especialistas do setor. Nos dois dias o ciclo de palestras seguiu a seguinte programação: Dia 23:
• Saudação pelo IPEN Jesualdo Luiz
Rossi.
• Saudação pelo IPT Zehbour
• PHS work force team: R&D
initiatives at IPEN Camila Couto - IPEN.
utilização de aços de ultra alta resistência
processos envolvendo aços de alta
Piovatto - GM Mercosul.
• A simulação computacional de
performanc Henrique Monteiro - Siemens. • Novo rumo para manufatura
Panossian.
- a estampagem a quente através do
Marco Antonio Colosio.
Lemos - GRUPO AETHRA Evolução da
• Saudação on behalf of all carmakers
Jesualdo Luiz Rossi, IPEN
Juarez Mendes Taiss, CBMM
aquecimento pelo efeito Joule Marley
em estruturas de veículos leves Roberto
• “Process Z” - The solution for UHSS
with zinc coated steel Zorailde Morais Lincoln Eletric Toxear, uma questão de peso
Vanderlei Bastos - TOX
PRESSOTECHNIK.
Camila Pucci Couto, IPEN ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 49
PRODUTOS • FF280DP exposed Steel Grade for Outer panel applications
de conformação de chapas metálicas Leandro Cardoso – Autoform
• Hidroconformação está aquecendo - Três Novos
a quente Vinicius Saccon e David Orico – Benteler 22MnB5
• “Steels Challenges for Automotive Application - Niobium
José Castillo - FSA (Fundação Santo André) Adesivos na
Jetson Lemos Ferreira - ArcelorMittal.
desenvolvimentos Marco Stipkovic - Prensas Schuler. Improving Steel Performance” Ed Taiss - CBMM.
• A importância do comportamento dos aços automotivos em
corrosão Isaac Mendes - GM Mercosul.
• DIC - uma ferramenta para a análise de resultados de ensaios
mecânicos de componentes e peças unidas e montadas Cristiano Mucsi - IPEN. Dia 24:
• Fazendo inovação em parcerias - O papel das instituições de
pesquisa e universidades Ana Paola – IPT Simulações de processos
Marco Stipkovic, Prensas Schuler e Camila Pucci Couto, IPEN
• Hot Forming 2.0 / Multizone - Inovando a estampagem
patchweld resistance spot welding microstructure characterization indústria automotiva: tendências e inovações Edith de Souza – FSA (Fundação Santo André).
• Inovação e Confiabilidade da Solda Química - Gisele
Penteado - LORD.
• Hot-stamped parts in 2019 vehicles Juliana Martins – UEPG
(Universidade Estadual de Ponta Grossa).
Durante o evento foram distribuídos brindes dos patrocinadores
aos participantes. A próxima edição do evento será realizada em 20 e 21 de outubro de 2020, em local a ser informado.
Zorailde Morais, Lincoln Eletric do Brasil
20 OUTUBRO 21 2020 SAVE THE DATE
Steel for life
II Seminário de Conformação e Aplicação de Aços de Alto Desempenho - CA³D Coordenadores: - Marco A. Colosio, Engenharia de Produto - GM / SAE - Camila P. Couto, IPEN / IPT - Udo Fiorini, Grupo Aprenda
Para mais informações sobre o evento acesse:
50 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
www.grupoaprenda.com.br | contato@grupoaprenda.com.br
+55 19 3288-0437 | +55 19 99205-5789
METALURGIA EVENTOS 2020
VII Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos 01 e 02 de Abril 7th Heat Treatment Processes Seminar, Apr 01 and 02
VII Seminário de Manutenção e Segurança de Fornos Industriais 13 e 14 de Maio 7th Furnace Maintenance and Safety Seminar, May 13 and 14
VI Seminário de Introdução ao Tratamento Térmico e Metalografia 24 e 25 de Junho 6th Introduction to Heat Treatment and Metallography Seminar, Jun 24 and 25
Metalurgia - Feira de Fundição e Metalurgia
15 a 18 de Setembro - Pavilhões Expoville - Joinville (SC) Foundry and Metallurgy Fair, Sep 15 to 18
IV Engrenagens - Usinagem e Tratamento Térmico
23 e 24 de Setembro 4th Gears Seminar - Machining and Heat Treatment, Sep 23 and 24
II Seminário de Conformação e Aplicação de Aços de Alto Desempenho 20 e 21 de Outubro - SP 2nd PHS - Press Hardening Steels - Forming and Application, Oct 20 and 21
VIII Seminário de Tecnologia do Forjamento 04 e 05 de Novembro 8th Forging Technology Seminar, Nov 04 and 05
II Seminário de Tecnologia de Estampagem 25 e 26 de Novembro 2nd Stamping Technology Seminar, Nov 25 and 26
Para mais informações: For more information: www.grupoaprenda.com.br | contato@grupoaprenda.com.br +55 19 3288-0437 +55 19 99205-5789
1 st Stamping Technology Seminar Nov 27 and 28
I SEMINÁRIO: TECNOLOGIA DE
ESTAMPAGEM
27 e 28 de NOVEMBRO de 2019 UFMG Belo Horizonte Minas Gerais Avenida Presidente Antônio Carlos, 6627 - Pampulha Patrocínio Ouro:
Patrocínio Prata:
Patrocínio Bronze:
PRO Realização:
08.00 - 17.00 Para mais informações sobre o evento acesse:
Mídia Digital:
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Mídia Oficial:
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