Revista Estampagem & Conformação - Stamping and Forming Magazine - Maio/2019 by SF Editora

ESTAMPAGEM &

CONFORMAÇÃO

BRASIL

Stamping & Forming Magazine Brazil Revista de Corte, Estampagem e Conformação de Chapas, Arames e Tubos

Maio 2019

Estudo Virtual de Processos de Conformação

Embalagens Metálicas: Estampabilidade Aço x Alumínio Influência do Prensa-Chapas no Springback Otimização de Processo de Clinching em Chapas EXPOMAFE 2019 - Destaque Expositores Estampagem & Conformação

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2019

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Na Capa: Foto de simulação de chapas Pág. 24

18 CONTEÚDO

MAIO 2019 - NÚMERO 0

ARTIGOS 14 Influência da Força do Prensa-Chapas no Springback - Parte I Equipamentos & Ferramentas

Victor de L. Silveira, Olav C. Haase, Pedro M. Araújo Stemler, Ricardo A. M. Viana, Alisson S. Duarte, Sixpro, Belo Horizonte (MG)

O processo de conformação de chapas se caracteriza pela deformação plástica de uma chapa em uma geometria tridimensional, normalmente sem intenção de mudança na espessura.

União & Soldagem

Um Estudo de Caso : Otimização de Processo de Conformação para Aumento da Resistência Mecânica de União de Chapas por Clinching Nicolas Polain, Sergio Rodriguez, Oswaldo Ravanini, 38° SENAFOR, Porto Alegre (RS)

A otimização dos processos de conformação de materiais tem sido um objetivo das indústrias para aumentar a competitividade. Até recentemente, a maior parte da otimização na indústria era geralmente feita através de mudanças incrementais no processo.

Simulação

Comparação de Estampabilidade Entre Aço e Alumínio para Utilização em Embalagens Metálicas Bruno Cordeiro, Camila Pereira Lisboa, Renan da Silva Ramaho, Lírio Shaeffer, UFRGS, Porto Alegre (RS)

As embalagens metálicas representam boa parte da forma de acondicionamento de alimentos no planeta. Foram impulsionadas rapidamente em países desenvolvidos como os Estados Unidos.

Processos

O Estudo Virtual de Processos de Conformação, Uma Realidade César Augusto Batalha, Autoform, São Bernardo do Campo (SP)

No desenvolvimento de carrocerias automotivas, um dos principais processos de fabricação empregados é a estampagem de chapas, sendo que os principais materiais aplicados nestes processos são aços de baixa, alta e ultra alta resistência, bem como o alumínio. 4 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

ESTAMPAGEM &

DEPARTAMENTOS

CONFORMAÇÃO

BRASIL

05 Índice de Anunciantes

Stamping & Forming Magazine Brazil

EQUIPE DE EDIÇÃO

08 Eventos

SF Editora é uma marca da Aprenda Eventos Técnicos Eireli (19) 3288-0437 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br

10 Especial Expomafe

ÍNDICE DE ANUNCIANTES

Lirio Schaeffer Editor, schaefer@ufrgs.br • (51) 99991-7469 Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Gabrielly Guimel Redação - Diagramação, gabrielly@sfeditora.com.br • (19) 3288-0437 André Júnior Vendas, andre@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437 Igor Cerqueira Marketing, igor@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437

Empresa

Pág.

Contato

Autoform

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Contemp

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Grupo Aprenda

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Schubert Group

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Senafor

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COLUNAS 6

Editorial Brasil Lançada no Brasil a Revista Dedicada ao Mundo da Estampagem

O fascinante mundo da Conformação de Chapas Metálicas está recebendo a “Revista Estampagem & Conformação– Stamping and Forming Magazine”. Esta revista chega no Brasil para suprir uma importante área na comunicação e divulgação das técnicas modernas dos Processos de Fabricação, tendo chapas metálicas e tubos como matéria-prima para a manufatura de uma série de produtos.

12 13

Simulação Amarrações em Progressivas O processo de estampagem progressivo tem ganhado cada vez mais espaço em razão da sua maior produtividade. Uma progressiva consiste na configuração da rota de processo para a fabricação de um determinado produto, de forma que as operações sejam realizadas em sequência, alocadas em uma mesma prensa podendo, inclusive, compartilhar da mesma base. Pesquisa & Desenvolvimento Necessidade de Evolução nos Processos de Estampagem de Aços Automotivos

O segmento de estampagem de peças automotivas está em plena ascensão, na procura de processos mais baratos, rápidos e eficientes sem deixar de lado a qualidade do estampado. Para entender este cenário, temos que focar no hoje e no amanhã. ESTAMPAGEM

MAIO 2019 5

EDITORIAL

LANÇADA NO BRASIL A REVISTA DEDICADA AO MUNDO DA ESTAMPAGEM

fascinante mundo da Conformação de Chapas

dia a dia, melhor compreender processos e acelerar a aquisição

Conformação - Stamping and Forming Magazine”.

a divulgação de tecnologias desenvolvidas pelos centros de

Metálicas está recebendo a “Revista Estampagem &

Esta revista chega no Brasil para suprir uma importante área na comunicação e divulgação das técnicas modernas dos Processos de Fabricação, tendo chapas metálicas, e tubos, como matéria prima para a manufatura de uma série de produtos.

Os produtos fabricados a partir de chapas metálicas

abrangem as áreas automobilística, espacial, aviação,

instrumentos e próteses médicas, equipamentos militares, naval, construção civil, transporte, máquinas e implementos agrícolas,

silos e sistemas de estocagem, embalagens, móveis, refrigeração, mineração, petróleo, equipamentos para energias renováveis até bens de consumo etc. O assunto a ser abordado vem, portanto, dar suporte a um importante setor que deve ser entendido

como extremamente estratégico para a indústria brasileira. A

manufatura de produtos oriundos de chapas metálicas e tubos

vem agregar valor a uma matéria prima que o Brasil possui em grande abundância: os metais.

De um modo geral os processos de fabricação, tendo chapas

metálicas e tubos como matéria prima, caracterizam-se pela produção em grandes quantidades, devem possuir excelente

de “know-how”. A revista será, com certeza, um meio para pesquisas acadêmicos e industriais de todo o mundo.

Nesta primeira edição a Revista “Estampagem &

Conformação, Stamping and Forming Magazine” traz uma

seleção diversificada de artigos técnicos sobre diferentes áreas da conformação de chapas. São eles: Influência da Força do Prensas - Chapas no Springback - Parte I, de Victor de L.

Silveira, Olav C. Haase, Pedro M. Araújo Stemler, Ricardo A.

M. Viana e Alisson S. Duarte; Um Estudo de Caso: Otimização de Processo de Conformação para Aumento da Resistência Mecânica de União de Chapas por Clinching, de Nicolas

Polain, Sergio Rodriguez, Oswaldo Ravanini; Comparação

de Estampabilidade entre Aço e Alumínio para Utilização em Embalagens Metálicas, de Bruno Cordeiro, Camila Pereira

Lisboa, Renan da Silva Ramalho e Lirio Shaeffer; O Estudo

Virtual de Processos de Conformação, Uma Realidade, César Augusto Batalha. Boa leitura!

Lirio Schaeffer, Editor.

qualidade e custos extremamente competitivos. Essa revolução

Lirio Schaeffer é Engenheiro Mecânico, Doutorado em Conformação

nenhum outro processo de produção é por isso de extrema

Alemanha (1982). Desde 1976 é Professor Titular na Universidade

industrial, estratégica e vital para o Brasil, não atingida por importância.

A “Revista Estampagem & Conformação - Stamping

Mecânica - Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule/Aachen/ Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) - Departamento de Metalurgia e coordena o Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM).

& Forming Magazine” tem como objetivo divulgar técnicas

Atualmente é consultor ad hoc da Fundação de Amparo à Pesquisa

competitivos, indicar caminhos de uso de novos materiais

Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), consultor

tecnológica e científica para ajudar na solução de problemas.

(CNPq), Consultor da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio

de fabricação, trazer novas metodologias, mostrar métodos

do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS), da Coordenação de

e processos e fornecer aos técnicos da indústria uma base

do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Este veículo pretende ser material de referência para a

ampla divulgação de informações relacionadas a tecnologia

de conformação de chapas e tubos, fornecendo a profissionais da indústria e estudantes de graduação e pós-graduação

conhecimentos teóricos sólidos para complementar a prática do 6 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

de Janeiro (FAPERJ).

EDITORIAL

Sob o nome Schubert Group, existem atualmente duas empresas cuja orientação prioritária está na construção de máquinas e equipamentos em geral. Somos especialistas na fabricação e no fornecimento de máquinas para conformação a quente e a frio; individualmente, nomeamos aqui equipamentos destinados à indústria de forjamento e de conformação de chapas, em particular, do setor automotivo. As empresas independentes complementam-se em direções diferentes até os produtos, que proporcionam aos nossos clientes soluções complexas de integração.

Tesouras para barras de aço Máquinas de forjamento Reformas Automação

Prensas de uma coluna Prensas de duas colunas Prensas p/ ajuste de ferramentas Prensas p/ conformação a quente

Klaus Lander - K.L. Assessoria Técnica

Rua José Patrício, 303 - Pq. Anchieta, São Bernardo do Campo / SP Tel.: +55 11 2897 2161 - Cel. +55 11 9 9194 7294 E-mail: lander.klaus@gmail.com

Schubert Maschinen - und Anlagebau GmbH

Memelstraße 3 - 58256 Ennepetal / Germany Tel. + 49 (2333) 9789-0 - Fax +49 (2333) 9789-10 info@schubert-group.com - www.schubert-group.com

Parceiro Global da Indústria de Conformação ESTAMPAGEM

MAIO 2019 7

EVENTOS 8 A 11 DE MAIO DE 2019

5 A 8 DE NOVEMBRO DE 2019

Sheet Metal Asia Bangkok Bangkok -Tailândia www.intermachshow.com

Blechexpo and Schweisstec - Trade Fair for Sheet Metal Working and Joining Stuttgart - Alemanha www.blechexpo-messe.de

15 A 18 DE MAIO DE 2019 LAMIERA 2019 Milão - Itália www.lamiera.net

13 A 15 DE JUNHO DE 2019 Guangzhou International Sheetmetal & Forging Guangzhou - China www.julang.com.cn

31 DE JULHO A 3 DE AGOSTO DE 2019 MF-Tokyo 2019 Metal Forming &Fabricating Fair Tokyo Tokyo Big Sight - Japão www.mf-tokyo.jp

1 A 3 DE OUTUBRO DE 2019

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

27 E 28 DE NOVEMBRO DE 2019 I Seminário de Tecnologia da Estampagem UFMG - Belo Horizonte (MG) www.grupoaprenda.com.br

10ª Tubotech e 4ª Wire South America São Paulo Exhibition Center - São Paulo (SP) www.tubotech.com.br / www.wiresouth-america.com

5 A 9 DE MAIO DE 2020

2 A 4 DE OUTUBRO DE 2019

Metalurgia 2020 Expoville - Joinville (SC) www.metalurgia.com.br

SENAFOR Porto Alegre (RS) www.senafor.com

4 E 5 DE NOVEMBRO DE 2019 VII Seminário de Tecnologia do Forjamento FEI - São Bernardo do Campo (SP) www.grupoaprenda.com.br

8 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

FEIMEC 2020 São Paulo Exhibition Center - São Paulo (SP) www.feimec.com.br

15 A 18 DE SETEMBRO DE 2020

27 A 30 DE OUTUBRO DE 2020 EuroBLECH - 25th International Sheet Metal Working Technology Exhibition Messe Hannover - Alemanha www.euroblech.com

Especial

EXPOMAFE

Corte a Laser TruLaser 5030 TRUMPF

Pela primeira vez no Brasil, a TRUMPF irá apresentar a TruLaser 5030 fiber com 10 kW de potência e várias funções inovadoras, como o Highspeed Eco, o Cool Line e o Bright Line fiber. A velocidade surpreendente é garantida pelo TruDisk de 10 kW, que assegura melhor eficiência energética e maior velocidade de corte, inclusive em chapas grossas. www.trumpf.com

Dobradeira 100% Elétrica EG4010 AMADA DO BRASIL

Compacta, de Alta Precisão e Velocidade a dobradeira nacional 100% elétrica Modelo EG4010 é uma solução ideal para produzir pequenos componentes de chapas metálicas que exigem um alto grau de precisão. Um dos principais recursos da Série EG é seu sistema de acionamento de servo-potência duplo de alta velocidade (DSP). Dois servo motores permitem que as dobradeiras EG atinjam altas velocidades de aproximação, dobra e retorno, o que resulta em tempos de ciclo rápidos. www.amada.com.br

Sensor Óptico 3D para Medições In-line ZEISS DO BRASIL

O sensor óptico de nuvem 3D AIMax, da ZEISS, é o novo padrão de referência na metrologia 3D robotizada in-line nas áreas de processamento (sheet metal) e montagem de carrocerias (BIW). O sensor gera nuvens de pontos 3D diretamente na linha de produção e mede características complexas com alta precisão em uma fração de segundo. A preparação da medição é rápida e intuitiva, visualizando-se o resultado imediatamente após a medição. www.zeiss.com.br

OPTIA - Aquisição de Perfil Óptico LIBELULLA

O reaproveitamento de sucata mais eficiente e com uma facilidade de uso incrível. OPTIA é o novo módulo conectado ao software Libellula.Wizard, apresentado com grande clamor e sucesso durante a Exposição Lamiera 2017. Projetado pelos Engenheiros para garantir uma incrível simplicidade no processo de recuperação de chapas metálicas através de uma aquisição óptica revolucionária. Sua extraordinária facilidade de uso permite o desenvolvimento direto pelo operador da máquina, sem tempos adicionais e custos internos. www.libellula.eu

Mesa de Corte a Plasma METALIQUE

Leve e de fácil instalação, para corte com oxicorte basta apenas os cilindros e um ponto de energia elétrica. Acompanha software de Nesting Libellula Wizard, para economia de chapas e tempo de corte. Foi desenvolvida para qualquer empresa que necessita de um corte plasma até 25mm ou oxicorte até 3” (75mm) em seu processo. Já acompanha maçarico padrão Harris GLP e todo o kit oxicorte como bicos, acendedor, válvulas corta chamas e agulhas de limpeza de bicos para que seu processo de corte seja continuo. www.metalique.com.br

ESTAMPAGEM

MAIO 2019 9

Especial

EXPOMAFE Tratores de Soldagem ABI-CAR BINZEL-ABICOR

Os tratores de soldagem ABI-CAR aproximam o espaço entre soldagem manual e automação flexível. Estes econômicos tratores são a solução ideal a nível de entrada em automação mecanizada. ABI-CAR rápida e efetiva solda de cordões longitudinais e circunferenciais nas posições horizontal ou vertical. Facilmente customizáveis para se adaptar aos requisitos individuais com uma ampla gama de suportes de fixação e acessórios. Todos os componentes são integrados em um sistema modular para rápida e fácil instalação, aumentando a produtividade da soldagem. www.bizel-abicor.com

Limpa Solda Inox Ação Rápida QUIMATIC TAPMATIC

O lançamento Limpa Solda Inox Ação Rápida da QUIMATIC TAPMATIC garante: Limpeza praticamente instantânea de cordões de solda; Melhor acabamento nas ZTAs (zonas termicamente afetadas); Restauração da passivação do aço inox (camada que protege o metal da corrosão e, assim, aumenta sua durabilidade). A novidade é indicada para aço inox da série 300 e atende às Normas ASTM A-380/A-967, o produto remove a sujeira/carbonização dos cordões de solda quase que instantaneamente. www.quimatic.com

Monitoramento de Área Produtiva - Scanner de Segurança a Laser PSENscan PILZ DO BRASIL

O scanner de segurança a laser PSENscan da PILZ, possibilita o monitoramento bidimensional da superfície com um ângulo de abertura de 275 graus e um alcance do campo de proteção de até 5,5 metros. Graças à livre configuração dos campos de advertência e de proteção, bem como à adequação às particularidades da construção, eles podem ser integrados de modo ideal nas mais variadas aplicações. O scanner de segurança a laser PSENscan é apropriado principalmente para a proteção de áreas estacionárias e móveis, bem como para o monitoramento do acesso. www.pilz.com

Gravadoras por Micropuncionamento Technomark SOMA SUL

A Micropuncionamento surgiu para dar foco no atendimento dos mercados industriais com demanda de marcação permanente utilizando a tecnologia conhecida como Micropuncionamento ou DPM, abreviação em inglês de Dot Pin Marking. Após 20 anos de experiência, a Soma Sul Equipamentos inicia uma nova divisão para atuação exclusiva voltada para o setor metal mecânico, utilizando a tecnologia Dot Pin Marking. A divisão de Micropuncionamento trabalha com equipamentos de Alta Tecnologia produzidos na Europa e nos Estados Unidos, que atendem os mais altos requisitos de qualidade da indústria mundial. www.micropuncionamento.com.br

Funcionalidades da Máquina de Corte CS3000 WELLE LASER

Conheça a máquina que realiza cortes rápidos e precisos em diferentes tipos de metais e espessuras. Mesmo chapas de aço carbono de 1 polegada podem ser cortadas com excelente acabamento. A CS3000 apresenta altos níveis de eficiência que só podem ser alcançados com a valorização de todos os detalhes do processo de corte. São anos de estudo combinados à melhor tecnologia laser mundial, sistemas ópticos, CNC, softwares e estratégias de parâmetros. Com o exclusivo sistema SMART de monitoramento online, o dia-a-dia da CS3000 é analisado de forma quase imperceptível, reduzindo os custos de manutenção e de paradas não programadas. É uma máquina que incorpora o compromisso da Welle com as tecnologias da indústria 4.0. www.wellaser.com

10 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

Especial

EXPOMAFE Prensas BLISS Tipo C e H de 80 a 630 Toneladas PRENSAS BLISS

As prensas BLISS foram projetadas para atender às mais altas exigências de desempenho, funcionalidade e confiabilidade. A Série C1: Prensas mecânicas de 1 biela, Tipo C, de 80 a 200 t, são projetadas para estampagem em geral. A estrutura em forma de “C” garante alta precisão e mínima deflexão. Série C2: Prensas mecânicas de 2 bielas, Tipo C, de 110 a 315 t, adequadas para a produção com ferramentas maiores e de múltiplas estações. Série SC2: Prensas mecânicas, Tipo H, de 2 pontos de pressão, de 250 a 630 t. Corpo monobloco em construção soldada. Adequadas para ferramentas individuais e múltiplas. www.blisspress.com

KUKA Roboter Inova com Realidade Virtual KUKA ROBOTER

A KUKA Roboter do Brasil, como participante da Expomafe 2019, trará algumas novidades que vão permitir a interação entre homem e robô durante o evento. Atração da KUKA na feira é a aplicação de “bin picking”, uma das tecnologias mais modernas em sistemas de visão artificial, com uma câmera 3D interfaceada a um robô, que permite a identificação e pega de peças aleatoriamente dispostas, sem nenhuma indexação, ou seja, em posições desconhecidas. www.kuka.com.br

Puncionadeira Série MOTORUM MURATEC

A Puncionadeira Série MOTORUM, é ecologicamente correta, pois, não utiliza unidade / óleo hidráulico eliminando os riscos e problemas com aquecimento, vazamento ou contaminação ao meio ambiente. A força de puncionamento é instantaneamente gerada através do atuador de punção controlado por um servo motor. Não há necessidade de ciclo de pré-aquecimento para a Puncionadeira MOTORUM. O operador da máquina pode iniciar a produção sem ter que esperar um período de aquecimento prévio, como em máquinas hidráulicas ou convencionais. www.muratec.com.br

Sistemas Completos para Pintura Industrial ERZINGER

A combinação engenheirada dos mais diversos produtos trazidos ao mercado pela Erzinger coloca no mercado os sistemas mais completos de pintura a pó, pintura líquida e pintura e-coat. Além das inovadoras linhas de pintura de perfis na vertical. Tudo completamente customizado e adaptado à necessidades dos clientes. Layouts customizados desde a fase de orçamento garantem assertividade e preços competitivos. Com o auxílio de nossa equipe de engenharia, há garantia da excelência no desenvolvimento e execução de linhas de pintura no mais alto grau de eficiência e produtividade. www.erzinger.com

Linha de Corte a Laser DynamicFlow PRENSAS SCHULER

As linhas de corte à laser são especialmente adequadas para produções com trocas constantes de produtos, visto que as frequentes e demoradas trocas de ferramentas, mais as despesas associadas à manutenção e armazenagem são eliminadas por completo. Com a inovadora tecnologia DynamicFlow da Schuler, esta linha de corte à laser oferece o mais alto grau de flexibilidade de produção a um custo de investimento relativamente baixo, já que pode processar blanks de uma ampla variedade de materiais como alumínio e aços de alta resistência, e também garante um alto grau de qualidade da produto, mesmo para as delicadas superfícies externas de carrocerias de automóveis. www.schuler.com.br

ESTAMPAGEM

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SIMULAÇÃO

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AMARRAÇÕES EM PROGRESSIVAS

processo de estampagem

progressivo tem ganhado cada vez mais espaço em razão da

sua maior produtividade.

Uma progressiva consiste na

configuração da rota de processo para a

fabricação de um determinado produto,

Fig. 2. Geometria da amarração A

Fig. 3. Geometria da amarração B

realizadas em sequência, alocadas em

do blank sem que haja deformações

retrabalhos e refugos.

compartilhar da mesma base.

devem permanecer em suas pistas e sem

configurações distintas estão mostradas

de forma que as operações sejam

uma mesma prensa, podendo, inclusive, A cada ciclo da prensa, a bobina de

aço é desenrolada e a chapa se desloca no

nas tiras. As tiras laterais, por sua vez, inf luenciar nos passos adjacentes.

Um problema comumente encontrado

valor correspondente a distância entre as

nesse tipo de processo é o projeto

“passo”. Da mesma forma, a cada ciclo

uma deformação máxima insuficiente,

ferramentas. Essa distância é chamada

uma peça é produzida e outra é iniciada

na primeira operação. Como exemplo, a Fig. 1 apresenta um esquema de estudo de tira para progressiva.

Os blanques, em muitos casos,

equivocado das amarrações, prevendo o que resulta em sua ruptura. Se isso ocorrer em prática, não há garantia

do correto posicionamento do blanks,

podendo levar a grandes quantidades de

Para exemplificação, duas

nas (Fig. 2 e 3) (amarrações A e B).

Foram realizadas simulações de tração uniaxial para ambas no software

PAM-STAMP V2018.1. Nestes casos

hipotéticos, observou-se que a amarração A proporcionou maior alimentação do

blanque durante a estampagem antes da ocorrência da sua fratura (Fig. 4).

refugo e até danos nas ferramentas.

Ricardo Viana é gerente técnico na Sixpro

casos, a borda do blanque se desloca

prever o comportamento das amarrações,

especializada em consultoria com o auxílio

cavidade da matriz. Esse deslocamento é

processo de estampagem progressiva.

Mecânico pela UFMG. Especialista em

estiramento, altera-se o design das

Possui experiência em factibilidade, full

solucionado virtualmente. Dessa forma,

painéis externos e produtos estruturais

de ferramentas robusto, evitando-se

ricardo@sixpro.pro.

sofrem grandes deformações. Nesses consideravelmente em direção à denominado “alimentação”.

Em produtos que necessitam

de maior alimentação, geralmente em operações de embutimento, as amarrações devem se deformar,

permitindo o deslocamento da borda

Fig. 1. Fragmento de um estudo de tira para processo de estampagem progressiva 12 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

É possível, através da simulação,

Virtual&Practical Process, empresa

em função da alimentação do blank, no

da simulação computacional. Engenheiro

Caso ocorram trincas ou excesso de

simulação do processo de estampagem.

amarrações até que o problema seja

process, compensações de springback para

desenvolve-se um processo e projeto

e simulações de estampagem à quente/

Fig. 4. Os temas priorizados durante as RT’s tornam-se propostas de projeto, a serem pesquisados pelo ITA, parceiros da indústria e de institutos de pesquisa em cooperação

Pesquisa & Desenvolvimento

››

NECESSIDADE DE EVOLUÇÃO NOS PROCESSOS DE ESTAMPAGEM DE AÇOS AUTOMOTIVOS

segmento de estampagem de peças automotivas está

aplicarmos as melhores rotas dentro das etapas de projeto e

baratos, rápidos e eficientes sem deixar de lado a

diálogos precisam ocorrer entre estampeiros, usinas e

em plena ascensão, na procura de processos mais

qualidade do estampado.

Para entender este cenário temos que focar no hoje e

no amanhã. Os aços de alto desempenho exigem muito das ferramentas, pelo fato de quase sempre estarem associados a problemas de qualidade no produto e na limitação de

formas dimensionadas nos projetos diante da dificuldade de conformação mecânica.

O aumento crescente da exigência de condições de

segurança nos veículos tratados pelas novas leis de impactos laterais, condições específicas para os tipos frontais e

encapotamento, é o que mais impulsiona estes novos aços e

novos processos, todavia a limitação operacional de ferramentas

desenvolvimento de um veículo como, por exemplo, constante montadoras; sem contar da necessidade de avanços tecnológicos dentro dos centros de P&D, no sentido de oferecer o

conhecimento necessário para o avanço neste segmento e por fim, atingirmos o estado da arte para esta tecnologia.

Lembrando que já começamos esta corrida aqui no Brasil,

porque alguns dos principais pilares do Programa Brasileiro

da Rota 2030, assinado recentemente pelo Governo Federal, referenciam os moldes e a manufatura avançada, portanto,

precisamos apenas entender os problemas, construir estratégias e planejamentos e por fim, a execução. Boa sorte!

Marco Antonio Colosio é diretor da Regional São Paulo da SAE

e seu tempo de vida andam em lados opostos.

BRASIL. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto

de produzir peças estampadas em menos etapas durante sua

USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação

este fato ainda adiciona mais dificuldades e tem agravado a vida

do Instituto de Tecnologia Mauá. Colaborador e associado da SAE

Localmente em nosso país temos uma missão constante

de Pesquisas Energéticas e Nucleares-USP, pós doutorado pela EESC-

conformação, reduzindo significantemente os custos de projeto,

Santo André e professor da pós graduação em Engenharia Automotiva

útil do ferramental e na geração de refugos de peças.

BRASIL com mais de 30 anos de experiência no setor automotivo

acirrada entre a estampagem a frio e estampagem a quente para

inovações tecnológicas.

Diante de todo este universo, ainda tem uma disputa

nos campos de especificações de materiais, análise de falhas, P&D e

a escolha da rota de beneficiamento de aços de alta resistência, os aços acima de 1000 MPa.

Atualmente há uma preferência aos processos de

estampagem a quente mesmo com todos os problemas de

ferramental, custos e o know-how envolvidos, porém este

cenário convergirá no futuro próximo ao equilíbrio para as

duas técnicas, com tendência para preferenciar a conformação

frio, porém, muito desenvolvimento ainda precisa ser feito nos

processos e nos ferramentais, sem contar na melhoria contínua da capacidade de estampabilidade destes novos aços.

Qualquer esforço dentro deste cenário será muito

importante para atingirmos a melhores práticas para

ESTAMPAGEM

MAIO 2019 13

INFLUÊNCIA DA FORÇA DO PRENSA-CHAPAS NO SPRINGBACK - PARTE I

FPrensaChapas

Prensa Chapas FPrensaChapas Punção

Matriz

Chapa

Fig. 1. Esquema de conformação Hat Bending [3]

Victor de L. Silveira, Olav 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.

processo de conformação de

físico introduzido pela recuperação da

um parâmetro mais significativo nas

deformação plástica de uma

o descarregamento. A magnitude do

de operação de dobramento é o “Hat

chapas se caracteriza pela

chapa em uma geometria tridimensional,

normalmente sem intenção de mudança na espessura e nas características superficiais. Frequentemente é processado a frio e suas

deformação elástica do material após

springback está relacionada às tensões residuais após a cessão das forças de conformação [2].

Essa mudança de geometria pode se

ferramentas consistem em um punção e

tornar um problema, tendo em vista que a

a conformação como um macho e uma

no projeto inicial. Portanto, pode não

uma matriz, que se comportam durante fêmea, respectivamente, dando forma à peça [1]. Essa combinação pode ser

complementada com a utilização de um

prensa-chapas, o qual é responsável pela fixação da chapa durante a deformação. Durante a conformação, a chapa se

deforma plástica e elasticamente. Porém, após o descarregamento (interrupção das cargas) o componente é retirado

das ferramentas e acaba por recuperar

sua deformação elástica, alterando sua

geometria final. Essa alteração no formato da peça é conhecida como springback, o

qual pode ser definido como um fenômeno 14 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

peça não adquire as dimensões definidas

atender à necessidade de atuação prevista

em serviço. Dessa forma, o retorno elástico se torna uma variável muito importante no projeto e na fabricação de uma peça

operações de dobramento. Um exemplo bending”. Esse processo tem esse nome

pelo fato de o dobramento realizado deixar a peça com um formato final similar a um chapéu, como definido pela conferência

NUMISHEET’93. Seu esquema pode ser

visto na Fig. 1. Essa operação foi escolhida como base para ser usada neste artigo para se obter as relações de retorno elástico

com a variação da força do prensa-chapas utilizado no processo.

A correção do springback é feita

por estampagem. Obter pouco springback

através de modificações no projeto,

geométrica na peça a partir do momento

geometria ou com relação a variáveis de

significa não haver muita mudança

em que as forças de conformação se

cessam. Consequentemente, isso significa garantir um resultado prático mais perto do que foi projetado.

O fenômeno do retorno elástico está

presente em praticamente todo material

conformado, porém, se destaca e se torna

sejam elas relacionadas a mudanças de produção, como a força aplicada pelo

prensa-chapas. Dessa forma, a previsão do retorno elástico é fundamental em

um processo, tendo em vista que assim,

sabendo como será o comportamento da peça após o descarregamento, é possível

fazer modificações anteriores à produção,

EQUIPAMENTOS & FERRAMENTAS LRT1 > LRT2 > LRT3

LEIA ONLINE

LRT1 LRT2

LRT3

Fig. 2. Comparação do retorno elástico entre diferentes materiais para a mesma geometria; “LRT” representa a resistência mecânica do material [2] garantindo uma maior eficiência e uma

examinar de maneira real o fenômeno do

erro na fabricação (tryouts).

material mais resistente mecanicamente

redução dos gastos destinados à tentativa e Entretanto, a antecipação do

comportamento da peça após a

conformação não é algo trivial. A

dificuldade da previsão está relacionada à quantidade de parâmetros que

retorno elástico. Pode-se verificar que o (LRT1) apresenta maior intensidade de

springback. A explicação dessa afirmação

pode ser feita através do gráfico de Tensão Verdadeira x Deformação Verdadeira.

No gráfico de Tensão x Deformação,

têm influência no resultado final do

inicialmente o material se deforma apenas

os fatores que possuem influência nesse

caráter linear, como definido pela lei

springback. Desse modo, o estudo sobre processo é relevante na busca de técnicas

para reduzir o retorno elástico na produção de peças.

Dentre os parâmetros que têm

influência no retorno elástico, alguns

estão relacionados ao próprio material,

como o módulo de elasticidade e o limite

de resistência à tração. Outros parâmetros estão relacionados às condições de

conformação, como a força aplicada pelo

prensa-chapas, o coeficiente de atrito e a

velocidade de ação do punção, sendo que

elasticamente. Essa deformação é de

de Hooke, na qual os valores de tensão

equivalem a uma constante multiplicada pela deformação, constante a qual é

conhecida como módulo de Young. Para

a aplicação de tensões maiores, o material começa a se deformar plasticamente.

Entretanto, a deformação elástica continua acontecendo. Dessa forma, em sua

deformação total, além da deformação plástica, ainda está contabilizada a deformação elástica.

Diz-se então que o material não

a relação de força aplicada pelo prensa-

mais apresenta um comportamento

tema principal deste artigo.

Fig. 3 mostra uma comparação entre

chapas com o springback resultante é o Com relação aos parâmetros referentes

às propriedades do material, pode-se citar aqueles que estão relacionados

diretamente com a resistência mecânica do material, como o módulo de

elasticidade e o Limite de resistência à

tração. Com o auxílio da Fig. 2, é possível

As revistas Industrial Heating, FORGE, Engrenagens - Gears Magazine e a Estampagem Stamping Magazine são disponibilizadas gratuitamente na Banca Digital do Portal Aquecimento Industrial, junto com informações relevantes sobre a Indústria Metalmecânica no Brasil e do mundo.

elástico, mas sim elastoplástico. A

duas curvas de “Tensão Verdadeira

x Deformação Verdadeira” distintas, afim de exemplificar a influência da

resistência mecânica do material sobre o seu springback. Considerando um

modelo bastante simplificado, observase o retorno elástico linear para os dois

ESTAMPAGEM

MAIO 2019 15

EQUIPAMENTOS & FERRAMENTAS Uma alternativa para facilitar o estudo e a análise do

springback seria o uso de software de simulação. A engenharia Tensão verdadeira, σ

assistida por computador (CAE - Computer-aided engineering) é uma das ferramentas mais úteis para auxiliar na predição do Aço 1

Limite de proporcionalidade

εp1 εp2

Aço 2

(εt - εp2) > (εt - εp1) εt

springback [7].

É necessário fornecer certos dados de entrada, como

alguns ensaios do material e a geometria das ferramentas de

conformação, além de variáveis do sistema como o atrito entre as

superfícies e a força do prensa-chapas. Com isso, é possível obter do software previsões do comportamento da peça durante a ação dos esforços. Dependendo da capacidade do software, é possível

Fig. 3. Comparação do retorno elástico obtido graficamente para diferentes aços

se obter análises mais complexas extraídas do processo, como

materiais demonstrados. Esse é apenas um modelo entre outros

plástica etc.

para a obtenção do retorno elástico de uma peça estampada. É

relações de redução de espessura, retorno elástico, deformação As simulações computacionais apresentam os resultados para

possível verificar, entretanto, que o cálculo de retorno elástico

determinado tipo de conformação solicitada, representando uma

real evidenciado nas peças após as operações de estampagem.

as modificações a serem realizadas na peça e nas ferramentas de

linear apresenta um resultado menor do que o retorno elástico Um dos responsáveis por estudar a respeito desse fenômeno

foi Johann Bauschinger (1833-1893), verificando que o módulo de elasticidade não permanece constante durante o período de

forma de direcionamento para o operador do software promover maneira mais rápida, suprimindo etapas de retrabalho e modificações ineficientes em prática.

Entretanto, essa atividade não elimina completamente a

deformação, Dessa forma, a intensidade do retorno elástico

necessidade de haver um tryout, sendo esse importante para

em consideração o fato de que, em um processo de estampagem,

variáveis que ocorrem em prática as quais são desconsideradas

aumenta com o decorrer da deformação [4]. Um outro modelo leva

a chapa sofre um processo de deformação caracterizado por “dobramentos e desdobramentos” até alcançar a geometria desejada da peça.

Com isso, o material fica submetido à esforços cíclicos, o

que o leva a apresentar diferentes comportamentos para cada

deformação. Assim, foi desenvolvido por Yoshida-Uemori um

método que levasse em conta essa mudança de comportamento

que possa ser feita uma análise completa, uma vez que existem ou simplificadas nas simulações e podem ter influência sobre os resultados.

Porém, dependendo do material, é possível se obter respostas

da simulação muito próximas das experimentais, o que garante

mais confiança para implementar ações corretivas antes da construção efetiva das ferramentas de estampagem.

Tendo em conta a dificuldade de se prever o springback

do material, dependendo de como ele é solicitado durante a

nas peças estampadas, é importante o estudo de métodos

desse modelo garante mais proximidade com os resultados

conformação. O presente estudo teve como objetivo avaliar a

deformação. De acordo com algumas literaturas, a utilização obtidos experimentalmente . [5]

Recentemente na indústria automotiva, a procura por

materiais que apresentem uma boa combinação entre peso e

resistência tem se tornado a principal preocupação na produção. Questões ambientais e a introdução de regulamentos de

segurança têm impulsionado essa necessidade. Portanto, a

utilização de aços de alta resistência tem sido considerada como uma boa alternativa para contornar esse problema e alcançar

uma boa relação de peso e resistência [6]. Porém, como mostrado, aços de maior resistência apresentam uma maior intensidade de

springback, o que se torna uma dificuldade para a conciliação das duas propriedades. 16 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

que auxiliem na redução desse fenômeno em processos de

influência das forças aplicadas pelo prensa-chapas no springback durante o Hat Bending. A relevância da pesquisa considera

também a magnitude com que esse fenômeno aparece em áreas importantes da indústria, como a automobilística [8;9].

Referências As referências estarão disponíveis na parte II.

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MAIO 2019 17

UNIÃO & SOLDAGEM

UM ESTUDO DE CASO : OTIMIZAÇÃO DE PROCESSO DE CONFORMAÇÃO PARA AUMENTO DA RESISTÊNCIA MECÂNICA DE UNIÃO DE CHAPAS POR CLINCHING Nicolas Polain, Sergio Rodriguez, Oswaldo Ravanini, 38° SENAFOR, Porto Alegre - RS

Uma otimização de uma simulação de união de chapas por clinching com o software FORGE® NxT da Transvalor foi usada para mostrar a aplicação de otimização para melhorar a resistência mecânica dessa união. O algoritmo de otimização incorporado ao FORGE NxT é brevemente descrito. Os resultados da simulação da união coincidem com os testes físicos. O estudo de otimização foi feito variando-se duas dimensões no ferramental, raio de punção e altura final, as quais foram escolhidas com base em uma análise de sensibilidade. Otimizações com objetivos únicos e múltiplos são discutidas.

otimização dos processos de conformação de materiais

simplificado (o metamodelo) do problema a ser resolvido. Este

competitividade. Até recentemente, a maior parte da

avaliados. Não pode, portanto, ser construído ou usado até

tem sido um objetivo das indústrias para aumentar a

otimização na indústria era geralmente feita através de mudanças

incrementais no processo, que eram otimizadas por tentativa e erro, nas quais a experiência em variáveis dos processos é fundamental. No entanto, em vista da melhoria contínua de software e

hardware, incluindo a computação paralela, atualmente é possível considerar a otimização automática, em que a solução ótima é encontrada principalmente por computação.

Normalmente, a resolução de um problema de otimização

por um algoritmo genético requer um número substancial de

avaliações de função de custo (Fig. 3), ou seja, a geração de um

grande número de indivíduos e portanto requerendo a resolução

de um grande número de iterações de cálculo de elementos finitos

(se o algoritmo é acoplado a um solver de elementos finitos). Isto é

metamodelo é construído usando o banco de dados de indivíduos depois da avaliação completa da primeira geração de indivíduos. A cada nova geração, o metamodelo se torna mais preciso. Este metamodelo é usado para obter uma primeira aproximação de

função de custo para um indivíduo. Com base nessa estimativa e

na estimativa de erro que nos é dada pelo metamodelo, o indivíduo pode ser selecionado para uma avaliação completa pelo cálculo de elementos finitos (Fig. 1). Esse método evita ter que computar

um número muito grande de indivíduos para pesquisar o espaço. Os indivíduos calculados são escolhidos de maneira relevante

para melhorar o metamodelo e convergir para o ótimo. O tipo

de metamodelo implementado no software FORGE® NxT da Transvalor é baseado no método Kriging.

A vantagem do método Kriging é que, com base na avaliação

porque devido à busca efetiva de soluções espaciais para encontrar

exata dos indivíduos no banco de dados, ela pode fornecer uma

geração de indivíduos. Esse tipo de problema é custoso em termos

a aproximação. Portanto, em pontos computados, obviamente

a solução ótima, um componente aleatório é incluído na técnica de de avaliações de função custo.

Usar um metamodelo reduz bastante esse custo de computação

[Ejday 2011, Roux 2011]. O princípio é substituir a avaliação

direta de um indivíduo por uma estimativa usando um modelo 18 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

aproximação da solução, bem como uma estimativa de erro para não há erros. Os pontos selecionados para a avaliação exata serão

escolhidos pela “exploration” e pela “exploitation”. A “exploration” consiste em pesquisar as áreas para as quais a estimativa de erro do metamodelo é a maior para melhorá-lo. A “exploitation”

UNIÃO & SOLDAGEM exigir dados adicionais: coeficientes

para dimensionamento da geometria,

os resultados. A configuração do setup é

pelo cálculo escalar, etc. Outros exemplos

matrizes foram extraídas de [1], mostradas

conjuntos para definir áreas abrangidas de minimisáveis são: a força aplicada

pela prensa, o torque, o valor mínimo ou máximo de uma variável, etc.

• Uma ação parametrizada

é uma sequência de comandos

que modifica a configuração dos

dados de referência para que ela

esteja em conformidade com as variações dos parâmetros de otimização.

Exemplos de ações parametrizadas incluem a posição de um objeto, os coeficientes da lei de atrito

utilizada ou parâmetros da lei de

comportamento do material, um

parâmetro da prensa, etc. É possível

ter parâmetros geométricos variando

diretamente no arquivo nativo CAD, Fig. 1. Algoritmo Genético utilizado pelo software FORGE® NxT

extraído de [1] foi realizada para comparar

acoplando o algoritmo evolucionário com os

mostrada na Fig. 4, cujas dimensões das

na Fig.5. A espessura das chapas superior e inferior é de 1 mm. A configuração

da simulação é composta por 3 estágios encadeados na sequência: simulação do

clinching, simulação do retorno elástico

(“spring back”) e simulação do ensaio de tração. A espessura final das chapas da

união (“a dimensão mínima no fundo da junta” - ou parâmetro “X”) é a mesma

usada em [1], ou seja, 25% da espessura

da junta. O resultado da simulação de conformação de união de chapas por

clinching é mostrado na Fig. 6, onde

as cores representam a distribuição das tensões de von Mises. O resultado do retorno elástico é mostrado na Fig. 7,

mostrando as tensões residuais. O setup da simulação do ensaio de tração e os

resultados são mostrados nas Figs. 8 e 9. No ensaio de tração, a resistência

programas CAD mais usuais de mercado.

mecânica na direção do punção (eixo

metamodelo estima que a função de custo

que os resultados da computação devem

simetria axial do modelo. Esta hipótese

método para selecionar indivíduos usando

associadas a objetos do setup (matrizes,

consiste em se colocar nas áreas onde o será minimizada. A Fig. 1 ilustra esse

um metamodelo de Kriging. A escolha

recairá nos pontos em que é mais provável encontrar o mínimo, mas também nas

áreas em que o metamodelo é mais preciso. Isso evita ter que convergir para um mínimo local.

No software de simulação de

conformação FORGE® NxT, na

otimização aplicada à conformação, existem alguns termos que devem

ser definidos: o minimizável, a ação parametrizada e a restrição.

• Um minimizável é um escalar

cujo valor o algoritmo de otimização

• Uma restrição é uma condição

satisfazer. As restrições também estão

etc.) e podem ser definidas localmente. Elas são consideradas uma penalidade

axi-simétrica não é mais válida quando a deformação para iniciar a ruptura é

localizada, em que não aparece em toda

da função de custo. A função de custo é a soma da quantidade a ser minimizada e os diferentes termos de penalidade

que garantem que as restrições sejam

atendidas. Exemplos de restrições incluem: ausência de dobras, preenchimento de matriz, restrição de força ou torque,

restrição a um valor de uma variável, etc. Em resumo, o algoritmo genético usado

Fig. 2. Montagem do setup no software FORGE® NxT

ø5.6

pelo software FORGE® NxT é descrito

R0.3

na Fig. 3.

procura reduzir. O exemplo mais simples

Simulação de União de Chapas por Clinching

A definição de minimizável pode

chapas por clinching, do estudo de caso

é a redução do volume de um tarugo.

Z) é a única solicitação que preserva a

A simulação de conformação de união de

1.85 ø8 Fig. 3. Dimensões das matrizes extraídas de [1]

ESTAMPAGEM

MAIO 2019 19

UNIÃO & SOLDAGEM a circunferência simultaneamente. No

entanto, a hipótese axi-simétrica é mantida para analisar a resistência mecânica da

chapas metálicas (tensões e deformações devido à laminação, tratamento etc).

montagem neste estudo de caso, reduzindo

Otimização do Processo

Fig. 7, a força máxima está de acordo com

encontrar o mínimo da função de custo que

o tempo de cálculo. Como mostrado na

O objetivo da otimização do processo é

os resultados apresentados em , para a

representa o objetivo prático. No passado,

[1]

mesma velocidade de 50 mm/s usada na

simulação. Como assunto para trabalhos futuros, serão estudadas as variáveis

históricas de processos anteriores das

ser os mais importantes, de acordo com

Chenot, et al. [2], e Roux [3], em uma análise

de sensibilidade de união de chapas com forma semelhante.

O setup da otimização foi criado

no FORGE® NxT, configurando os

(ver, por exemplo, [6], [7]). Atualmente, os

força correspondente à resistência mecânica

do derivadas complexas da função de custo algoritmos que requerem apenas computa-

ção são preferidos.

No caso estudado da união de chapas

demonstrar a otimização de um processo de conformação de chapas utilizando o FORGE® NxT da Transvalor para melhorar a

resistência mecânica de uma união mecânica, cada vez mais adotada, hoje em dia.

Estudo de Caso de uma União de Chapas por Clinching: Otimização de Objetivo Único Para o estudo de caso da união de chapas

por clinching extraído de [1], o algoritmo de

otimização incorporado ao FORGE® NxT foi utilizado para encontrar as dimensões Fig. 5. Resultado do retorno elástico, mostrando as tensões residuais (von Mises)

na Fig. 4. Esses parâmetros provaram

vários métodos foram desenvolvidos usan-

por clinching, extraída de [1], o objetivo é

Fig. 4. Resultados da simulação de clinching, mostrando as tensões de von Mises

punção e sua altura final, como mostrado

minimizáveis da função custo, como a do último estágio (ensaio de tração),

especificada para o máximo, tendo como restrições o preenchimento da matriz

inferior, e as ações parametrizadas, como definido por um intervalo de fatores

de escala para o raio do punção e outro

intervalo para a altura final do punção. Os fatores de escala foram usados por

simplificação do estudo de caso, mas um link a um modelo CAD paramétrico

também pode ser usado (disponível no

FORGE® NxT para os principais formatos nativos de CAD), permitindo a otimização de todos os parâmetros geométricos, de forma automática.

O critério de dano usado foi o

da matriz que maximiza a resistência

LathanCockroft Normalizado, usando

submetida ao ensaio de tração. Dois

no estágio de ensaio de tração de 1.4, que

mecânica da união mecânica, quando parâmetros foram escolhidos, o raio do

seu gatilho para a função “kill element”

foi consistente com o comportamento de

Fig. 6. Setup da simulação do ensaio de tração no FORGE® NxT

Fig. 7. Resultados da simulação do ensaio de tração mostrando as tensões de von Mises e o gráfico de força de tração 20 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

Fig. 8. Configurações inicial e otimizada da união de chapas por clinching após o retorno elástico

UNIÃO & SOLDAGEM

X 15º

C α

Die angle (°)

1.0

Die angle (°)

Dammage L&C

Reduced drawing stress σ/ σ

0.6 0.2 1

Fig. 10. Proporção da força de trefilação (esquerda) e dano (direita) versus ângulo de entrada a partir de uma otimização de objetivo único

L= gø

ótimo de Pareto, representado pela linha

Fig. 9. Estudo de caso de otimização multi-objetivos avaliado por Chenot, et al. [2]

“necking”. Vários outros critérios de dano no FORGE® NxT. Na Tabela 1 pode ser

-saídas também são mostrados.

resistência mecânica de união de chapas será

estudo de caso, uma diminuição de 7,7%

foco de nosso trabalho futuro.

visto que a configuração otimizada para as dimensões da matriz aumentou em 14% a

Discussão

As dimensões otimizadas são mostradas

conformação da união de chapas por

resistência mecânica do ensaio de tração.

Quatro resultados da simulação de

na Tabela 1. O algoritmo de otimização do

clinching têm grande influência na sua

Além do foco nas dimensões da matriz, geométricos e físicos que podem ser

valores de referência do raio do punção e da

a configuração ótima usando múltiplos

altura final, juntamente com seus valores

objetivos foi estudada por Chenot, et al.

otimizados, mostrando também a força

, como pode ser visto nas Figs. 9 a 11.

[2]

Para o estudo de caso acima de otimização

multi-objetivos (de Força e Dano), a solução consiste em uma família de soluções não dominantes que constituem o conjunto

matriz (que afetam o preenchimento da

matriz), e devido ao caso de referência esco-

lhido. Para novos desenvolvimentos, a otimização pode trazer melhorias muito maiores, na faixa de 40%. Neste estudo de caso, o teste de cisalhamento não foi incluído.

Conclusão

nesta tabela. Na Fig. 8, é mostrada a confi-

resistência mecânica de união de chapas por

Os intervalos de variáveis foram incluídos

O uso da otimização para melhorar a

guração de referência inicial para a união por

clinching foi mostrado para um estudo de

clinching, comparada com a configuração mono objective optimization for F mono objective optimization for D mono objective optimization for F & D Point Dmin Point Fmin

α= 2.6°

por duas razões: os parâmetros envolvidos

máxima da simulação do ensaio de tração.

α= 4.2°

caso. Muitas empresas podem se beneficiar do uso da otimização para uniões mecânicas, uma vez que os materiais, espessuras,

Dammage

0,35

A quantidade de aumento usando a

utilizados não afetam o raio no fundo da

é preferida. Na Tabela 1 são mostrados os

exemplo é o processo de trefilação, no qual

chapas em em 16%.

contra-saída é particularmente mais difícil

máxima na simulação do teste de tração

microestrutura do material. Um bom

“necking” e aumento o intertravamento das

otimização neste estudo de caso foi reduzida

otimização. Portanto, a medição da força

por exemplo, o atrito, a reologia e a

aumentou em 20% a espessura mínima do

intertravamento entre as duas chapas), e o

de ser medida automaticamente durante a

otimizados usando o FORGE NxT,

0,40

que a pequena redução no raio do punção

coeficiente de dano da chapa superior. A

existem muitos outros parâmetros

α= 1.2°

mecânica. Para este caso, pode-se concluir

superior após o clinching (que provoca o

Otimização Multi-Objetivos: Um Exemplo

no raio de punção e aumento de 30% na 14% da resistência mecânica da união

união na base, a contra-saída da chapa

DOE (não usado neste estudo de caso).

A Tabela 1 mostra que, para este

altura final resultou em um aumento de

resistência final: a espessura mínima da

FORGE® NxT também permite o uso do

0,45

otimizada. A espessura mínima e as contra-

assintótica na Fig. 11. A otimização

de múltiplos objetivos para melhorar a

também podem ser usados, disponíveis

Reduced drawing stress σ/ σ

FEM = 0 FEM = 0.02 FEM = 0.05 FEM = 0.1 FEM = 0.2

α= 6°

geometria e muitos outros parâmetros

podem afetar sua resistência mecânica final.

Além disso, como mencionado acima, o histórico de variáveis de operações de processos anteriores, como laminação a frio etc, que

0,30 0,03

0,05

0,07

0,09

0,11

0,13

Fig. 11. Frente de Pareto (proporção da força de tração na trefilação versus dano) de otimização multi-objetivos de um processo de trefilação

influencia a anisotropia e tensões residuais, pode influenciar o comportamento do ma-

terial durante a conformação e, portanto, inESTAMPAGEM

MAIO 2019 21

UNIÃO & SOLDAGEM fluenciar sua resistência final. Com o software FORGE® NxT, toda a cadeia de simulação de processos pode ser feita em uma interface

integrada, com a vantagem de sua poderosa ferramenta de otimiza-

ção. Todos esses recursos reduzem significativamente a necessidade de testes físicos e evitam custos desnecessários com ferramental de

testes. A otimização da união de chapas por clinching, um processo

de conformação de metais, foi utilizada para melhorar a resistência mecânica da união mecânica no ensaio de tração. Uma otimização

Ishikawa T.,Mori K.-I. 11th International Conference on Technology of Plasticity, ICTP 2014, Oct 2014, Nagoya, Japan. Procedia Engineering, 81, 2014. <hal-01113396> [3] Roux, E., Assemblage Mécanique:Stratégies d’optimisation des procédés et d’identification des comportements mécaniques des matériaux, Ph.D Thesis, l’École nationale supérieure des mines de Paris, 2011 [4] PIERRE DE MICHELI, AMICO SETTEFRATI, STEPHANE MARIE,

de objetivo único foi usada. Em um estudo futuro, será utilizada

JULIEN BARLIER, PATRICE LASNE, et al..Towards the simulation

mecânica de uniões mecânicas.

2015 - New Developments in Forging Technology, May 2015,

uma otimização de múltiplos objetivos para melhorar a resistência

Agradecemos à Transvalor Americas Corp. e à Transvalor pelo seu apoio ao desenvolvimento deste estudo.

of the whole manufacturing chain processes with FORGE®. NEMU Fellbach, Germany. 2015. <hal-01247710> [5] TRANSVALOR FORGE® NxT 2.1 reference documentation, Transvalor, France, 2017. [6] Fourment L. and Chenot J.-L., Int. J. Num. Meth. in Engng. (1996)

Referências

39, 1:33-50.

[1] WITKOWSKI, W, , CLINCHING JOINT FORMING SPEED IMPACT ON THE JOINTS STRENGTH, ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI RZESZOWSKIEJ 290, Mechanika 86 RUTMech, t. XXXI, z. 86 (4/14), padziernik-grudzie 2014, s. 651-657

[7] Fourment L., Balan T. and Chenot J.-L., Int. J. Num. Meth. in Engng. (1996) 39, 1:51-66. [8] Mucha, J., KašIák, L., Spišák, E., The Experimental Analysis of Forming and Strength of ClinchRiveting Sheet Metal Joint Made

[2] JEAN-LOUP CHENOT, MARC BERNACKI, PIERRE-OLIVIER BOU-

of Different Materials, Hindawi Publishing Corporation, Advances

CHARD, LIONEL FOURMENT, ELIE HACHEM, et al.. Recent and

in Mechanical Engineering, Volume 2013, Article ID 848973, 11

future developments in finite element metal forming simulation.

pages, http://dx.doi.org/10.1155/2013/848973

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22 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

UNIÃO & SOLDAGEM

ESTAMPAGEM

MAIO 2019 23

SIMULAÇÃO

COMPARAÇÃO DE ESTAMPABILIDADE ENTRE AÇO E ALUMÍNIO PARA UTILIZAÇÃO EM EMBALAGENS METÁLICAS Bruno Cordeiro, Camila Pereira Lisboa, Renan da Silva Ramaho, Lírio Shaeffer, UFRGS, Porto Alegre - RS

As embalagens metálicas têm aumentado a participação no mercado internacional, especialmente no setor de bebidas, onde diminui a utilização do vidro. São produzidas essencialmente por embutimento profundo, podendo haver outra operação posterior, por exemplo o estiramento. As principais matérias-primas para produção de latas e demais embalagens são o aço de baixo carbono e o alumínio, ambos materiais apresentam vantagens e desvantagens em relação ao outro, as principais diferenças são as propriedades mecânicas e físicas, como tensão de escoamento e densidade, por exemplo, além de quesitos econômicos. Neste estudo buscou-se avaliar as carac-

terísticas produtivas de estampagem por embutimento profundo dos dois materiais, para tal procurou-se variar parâmetros, como: diâmetro de punção, raio de punção, raio da matriz, diâmetro da geratriz, entre outros. Assim buscando entender a influência de cada um durante o processo de estampagem em uma simulação computacional do processo a partir das características obtidas experimentalmente das duas matérias-primas. A geometria simulada com as características mecânicas do aço obteve resultados melhores, como maior profundidade de embutimento e menor espessura antes da ruptura, por exemplo.

s embalagens metálicas representam boa parte da forma

são: embutimento simples, embutimento simples seguido

impulsionadas rapidamente em países desenvolvidos

estiramento [2][3]. O embutimento ou estampagem profunda é

de acondicionamento de alimentos no planeta. Foram

como os Estados Unidos e parte da Europa e, nas últimas décadas, espalharam-se pelos países com menor desenvolvimento. O baixo custo e a estabilidade química são seus principais atrativos

[1][2]

O mercado de bebidas, que corresponde a grande parte do

consumo, vem modificando-se nos últimos anos, as garrafas de

vidro que já dominaram o mercado estão em diminuição. Neste contexto aumenta o espaço para materiais alternativos como as

de embutimento reverso e embutimento simples seguido de

um processo bastante utilizado na indústria onde se realiza o

processo de conformação a partir de uma matéria-prima em forma de chapa (geratriz ou blank) transformada em geometrias com

ressaltos profundos ou rasos. É extensamente utilizado por sua

alta produtividade, qualidade obtida e pela baixa necessidade de usinagem posterior gerando assim baixo custo produtivo [4].

A matéria-prima para fabricação dos embutidos são as folhas-

embalagens PET e as latas metálicas, atualmente as garrafas

de-flandres ou alumínio. As folhas-de-flandres são lâminas de

do mercado brasileiro no segmento de refrigerantes, chegando a

proteger a peça contra corrosão por conta da água, oxigênio,

PET e as latas metálicas são cerca de 60% e 8%, respectivamente, aproximadamente 20% no segmento de cervejas . [1]

Os processos de fabricação mais difundidos atualmente

24 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

aço recobertas por uma camada de estanho, que tem como função entre outros componentes químicos presentes nos produtos, além de aumentar a relação máxima de estampagem possível para o

SIMULAÇÃO Rm dp

2,3

Razão limite de estampagem

2,4

2,2

Rp estanho em ambas as faces sem óleo estanho em ambas as faces com óleo estanho em uma face com óleo

2,1

2,0

Fig. 2. Geometria usada na simulação

consequentemente, aumento de competitividade [1][3].

O objetivo principal do presente estudo é realizar a avaliação

dos materiais disponíveis sob o ponto de vista do processo de

Expessura da folha-de-flandres

Fig. 1. Relação de estampagem x espessura da folha-de-flandres [2]

material [2].

A relação de estampagem (ß) é determinada pelo quociente

entre o diâmetro da geratriz (D0) e o diâmetro do punção (dp). É a partir deste valor que define-se quantos estágios serão necessários para realização do processo [5].

Na Fig. 1 verifica-se a relação de estampagem para cada

fabricação por estampagem. Neste contexto buscou-se comparar as condições de estampabilidade das duas matérias-primas, alumínio AlMg2,5 com espessura de 0,27 mm e aço ABNT 1020 com

espessura de 0,22 mm, assim sendo possível analisar se é possível

utilizar espessuras menores quando a estampagem é realizada com aço, visando diminuir a massa do produto final.

Metodologia

espessura de folhas de flandes. Há outros fatores relevantes na

A geometria utilizada para a análise é próxima à geometria

resistência à corrosão, menor densidade e também gera uma

como os parâmetros que foram variados são valores utilizados

escolha do material, por exemplo, o alumínio possui melhor

possibilidade econômica com a coleta dos rejeitos para reciclagem.

Em contrapartida o aço possui tempo de erosão consideravelmente menor e também apresenta custo menor, até por isto sendo pouco

atrativa a coleta dos rejeitos [2][6]. Com relação ao custo é importante

citar no mercado nacional a crescente estratégia de utilização

real no primeiro estágio de produção de latas comerciais, assim em embalagens metálicas de diversos setores. Os conjuntos

de parâmetros totalizam 24 combinações que foram os dados de entrada para criar as simulações no software de análise de elementos finitos PAM-STAMP da empresa ESI Group.

A Tabela 1 evidencia os parâmetros relevantes na simulação

do aço, simbolizada pela parceria entre a CSN (Companhia

computacional e os valores utilizados. Os parâmetros são espessura

de aço) na fabricação do aço especiais que permitem maiores

(dp), diâmetro da geratriz (D0), raio do punção (rp), raio da

Siderúrgica Nacional) e a Metalic (líder do setor de embalagens estiramentos, por consequência maiores reduções de espessuras e,

inicial (s), folga entre punção e matriz (f), diâmetro do punção

matriz (rm) e coeficiente de atrito (μ). A Fig. 2 demonstra o corpo

Tabela 1. Parâmetros e valores utilizados na simulação Aço ABNT 1010 s= 0,22 mm f= 0,3 mm AIMg 2,5 s= 0,27 mm f= 0,3 mm

dp = 50mm e μ = 0,06

dp = 73mm e μ = 0,04

D0 (mm)

rp (mm)

rm (mm)

0,95

1,20

2,50

3,00

3,50

4,50

2,50

3,00

3,50

4,50

3,50

4,50

100

1,50

100

3,50

4,50

110

3,50

4,50

121

1,50

121

3,50

4,50

138

3,50

4,50

dp = 33mm e μ = 0,08

f Do Fig. 3. Conjunto peça/ ferramenta com parâmentros utilizaçao na simulação. Fonte Adaptado [2] ESTAMPAGEM

MAIO 2019 25

SIMULAÇÃO Tabela 2. Propriedades mecânicas utilizadas para criação da matéria-prima no software. Fonte: [7] Rm [N/mm²]

R [N/mm²]

δ [%]

R̅

Kf [N/mm²]

295

220

1,295

0,276

390

235

190

0,698

0,292

250

deformação (φ) e cada um dos materiais

para o diâmetro de punção (dp) = 50 mm. Novamente os resultados obtidos pelos

da ruptura foram maiores na comparação com o alumínio.

0,32

Deformação (φ)

A Fig. 5 tem a relação entre a

parâmetros do aço para a deformação antes

0,34

0,3

Do= 60, rp= 1,0, rm= 1,2

0,28

Do= 60, rp= 2,5, rm= 3,0 Do= 66, rp= 2,5, rm= 3,0

0,26

Do= 60, rp= 3,5, rm= 4,5

0,24

Do= 66, rp= 3,5, rm= 4,5

0,22

Do= 74, rp= 3,5, rm= 4,5

Na Fig. 6 a relação da deformação antes

da ruptura com relação aos dois materiais

utilizados nas simulações. Nesta vez com os valores obtidos para o diâmetro de punção

(dp) = 73 mm. A força máxima é relacionada com a relação de estampagem na Fig. 7,

apenas com um ponto de divergência de-

monstrando forças maiores para a realização

0,2

Alumínio

do processo de estampagem do aço.

Aço

Fig. 4. Relação entre deformação máxima e as duas matérias-primas para o diâmetro da punção de 33 mm com variação da geratriz e raios de punção e matriz

Na Fig. 8 observam-se os maiores

valores obtidos na comparação entre a relação de estampagem e uma relação

entre o diâmetro do punção e a espessura

0,34

final no momento do início da ruptura,

0,32

Deformação (φ)

ruptura para todas as variações.

quanto maior este valor maior a diminuição

0,3

de espessura permitida para o material.

0,28

Do= 100, rp= 1,5, rm= 1,5

0,26

Do= 100, rp= 3,5, rm= 4,5

0,24

Do= 110, rp= 3,5, rm= 4,5

Podemos verificar que não houve grande

diferença entre os dois materiais nos valores

máximos obtidos, assim como as médias dos resultados obtidos para cada situação. Os raios utilizados são fatores

0,22

relevantes para otimização do processo,

0,2

Alumínio

Aço

Fig. 5. Relação entre deformação máxima e as duas matérias-primas para o diâmetro de 50 mm com variação da geratriz e raios de punção e matriz construído para realizar a simulação. Além Resistência ao escoamento (R), alongamento dos parâmetros já citados a imagem denota também a altura (h) do embutimento, que

será um dos resultados obtidos. Na Fig. 3 há

máximo (δ), anisotropia média (R),

encruamento (n), tensão de escoamento (Kf).

um desenho esquemático do ferramental,

Discussões

do blank. O sentido da força (F) atuante

deformação no momento da ruptura para

podemos perceber pela Fig. 9 que a relação de raio de matriz por raio do punção de

1,30 foi a que obteve o maior valor absoluto de tensão máxima antes da ruptura, com valor 584 MPa quando simulado com

os parâmetros do aço, o menor valor foi obtido na relação de 1,00, ou seja, com valores iguais para os raios.

A Fig. 10 apresenta a comparação

com matriz, prensa-chapas e punções, além

A Fig. 4 é um gráfico comparativo entre a

de todos os resultados obtidos. Pode-

também está demonstrada. As propriedades

o diâmetro de punção(dp)=33mm. Com a

materiais quando observamos as cores

mecânicas de ambas matérias-primas foram obtidas experimentalmente por SLJIVIC e

MITRIC [7] e estão reproduzidas no quadro 2. São elas: Resistência máxima (Rm), 26 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

variação da geratriz (D0), raio de punção (rp) e raio da matriz (rm), as simulações realizadas para o aço permitiram

deformações maiores antes do início da

se verificar a comparação entre os dois iguais para os dois materiais, por exemplo, as duas barras de cor laranja, marcam os valores máximos obtidos para o

embutimento para ambos os materiais,

SIMULAÇÃO 700

0,32

600

Deformação (φ)

0,3 Do= 121, rp= 1,5, rm= 1,5 Do= 121, rp= 3,5, rm= 4,5 Do= 138, rp= 3,5, rm= 4,5

0,28 0,26 0,24

Tensão máxima (MPa)

0,34

500 346

400

584 520 375

Alumínio

Aço

366

200 100

1,00

1,20

1,25

Fig. 9. Tensão máxima obtida para cada um dos valores relativos ao quociente entre os raios utilizados no processo, da matriz (rm) e da punção (dp) 33,18 ß= 1,82, Rm/Rp= 1,25, µ= 0,08

Força (KN)

ß= 2,00, Rm/Rp= 1,30, µ= 0,08

20,00

0,28

Alumínio

0,26

Aço

0,24

10,00 5,99 5,00

0,2

0,00

Relação de estampagem ß

ß= 2,24, Rm/Rp= 1,30, µ= 0,08

15,00

0,22

Fig. 7. Valores máximos de força, em KN, para cada um dos valores de relação de estampagem (β)

Relação entre d/s

ß= 1,82, Rm/Rp= 1,20, µ= 0,08 ß= 2,00, Rm/Rp= 1,20, µ= 0,08 ß= 1,82, Rm/Rp= 1,30, µ= 0,08

24,97

25,00

0,3

1,30

Rm/ Rp

30,00

0,32

Aço - máximo Alumínio - máximo Aço - média

35,00 0,34

391

Alumínio - média

Fig. 6. Relação entre deformação máxima e as duas matérias-primas para o diâmetro de 73 mm com variação da geratriz e raios de punção e matriz

495

300

0,22 0,2

528

ß= 2,00, Rm/Rp= 1,00, µ= 0,06

9,34

ß= 2,00, Rm/Rp= 1,30, µ= 0,06 ß= 2,20, Rm/Rp= 1,30, µ= 0,06 ß= 1,66, Rm/Rp= 1,00, µ= 0,04

Alumínio

Aço

Fig. 10. Comparação geral entre alumínio e aço com relação a altura de embutimento antes de haver a ruptura. Cada uma das barras tem um valor para os parâmetros β, Rm/Rp, μ

600

Conclusões

500

Pode-se concluir que o as folhas de aço mesmo com espessuras

400 Alumínio Aço

300

Alumínio - média Aço - média

200 100

menores, neste caso s=0,22 mm permitem estampagem com

maior estabilidade do que as folhas de alumínio com espessuras ligeiramente superiores no processo de embutimento profundo. A porcentagem de 25% a mais na altura máxima de

embutimento evidencia este fato, mesmo com espessura

0 1,66

1,82

1,89

2,00

2,24

Relação de estampagem ß Fig. 8. Comparação entre relação de estampagem (β) e a relação do punção (dp) pela espessura no momento da ruptura (s)

sendo a altura máxima para o alumínio o valor de 24,97 mm e para o aço 33,18 mm quando o diâmetro do punção foi de 73

mm, a relação de estampagem de 1,89 e a relação entre os raios

aproximadamente 20% menor, fator intimamente ligado ao custo

por peça, assim como uma redução da influência do peso final do produto, que inicialmente conferia vantagem ao alumínio.

Este estudo vai ao encontro de SLJIVIC e MITRIC [7]

demonstrando maior possibilidade de deformar as folhas-deflandres, assim como trabalhar com tensões mais elevadas. É possível verificar também a influência dos diversos

de 1,30. Em contrapartida é possível notar que o menor valor

parâmetros durante o processo de estampagem, por exemplo,

estampagem de 1,82 e a relação entre raios de 1,25, este último

negligenciado nos processos de simulação computacional. A

foi quando o diâmetro do punção foi de 33 mm, a relação de

sendo especificamente problemático por possuir o raio do punção com valor bastante baixo.

De maneira geral na comparação direta o aço permitiu maior

profundidade de embutimento que o alumínio.

a escolha dos raios de matriz e punção, fator muitas vezes

simulação com menor atrito, μ=0,04 com raios de punção e matriz

de 3,5 e 4,5mm, respectivamente, alcançando deformações cerca de 18% maiores antes da ruptura quando comparado ao conjunto com ambos raios de 1,5mm.

ESTAMPAGEM

MAIO 2019 27

PROCESSOS

O ESTUDO VIRTUAL DE PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO, UMA REALIDADE César Augusto Batalha, AutoForm, São Bernardo do Campo - SP

o desenvolvimento de carrocerias automotivas, um

tem seu início na análise de manufaturabi-

estampagem de chapas, sendo que os principais mate-

do desenho do mesmo, o chamado

dos principais processos de fabricação empregados é a

riais aplicados nestes processos são aços de baixa, alta e ultra alta resistência, bem como o alumínio.

Esses materiais permitem que os fabricantes de automóveis de-

senvolvam carros mais leves que satisfaçam as crescentes exigências de economia e segurança. No entanto, em função de suas caracte-

rísticas, a aplicação desses materiais apresenta desafios adicionais à

lidade do produto em etapas bem iniciais projeto orientado para manufatura

(DFM). Neste momento ferramentas de simulação já auxiliam na definição da geome-

engenharia de manufatura.

A conformação de peças em aços de alta, ultra alta resistência

e alumínio são mais afetadas pelo retorno elástico do que as peças feitas em aços convencionais. Além disso, a fim de se manterem

competitivos, os engenheiros devem encontrar caminhos de reduzir

tria mais adequada e na minimização de futuros problemas para a confecção do produto como concebido.

Orçamentos e planejamentos precisos também já podem

os tempos de engenharia para desenvolvimento de peças e a produ-

ser realizados logo após o conceito definido, embasados em

com a aplicação da simulação virtual dos processos de estampagem

base científica já foi ultrapassada. Vencidas tais etapas tem início a

ção de ferramentais. A engenharia moderna enfrenta esses desafios e das análises de viabilidade de produtos.

Hoje uma boa prática na definição de um produto estampado

ferramentas desenvolvidas para tal. A era de estimativas sem simulação do processo de estampagem propriamente dito.

A simulação dos processos de estampagem é usada para a

Part Compensation

Blank

Compensated Draw Die Drawing (Max Failure)

Compensated Draw Die (Backdraft)

Trimming (Formability) Springback Compensated Draw Die (Maxx Failure)

Fig. 1. Simulação dos processos de estampagem 28 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

PROCESSOS processo em detalhes, e exatamente como se é pretendido construir: Superfícies de

contato e aperto; folgas; formas; pilotos e localizadores; posicionamento de painéis e blanks; cinemática de ferramentas;

tonelagem; prensa-chapas; aços de corte; etc. • Inserir as propriedades do

material com precisão, usando dados

de testes; evitar dados genéricos e não representativos.

• Respeitar e aplicar configurações

de malha e de controle de convergência adequadas para garantir a modelagem

precisa das superfícies das ferramentas e das chapas.

Fig. 2. Tela do AutoForm Forming

• Aplicar o escalonamento nas

correção de problemas de conformação

e busca pela eficiência energética levou a

ferramentas de forma; modificar as

geométricas. No passado, o principal

evolução, os novos tipos de aços avançados,

localizar os painéis sem que ocorram

tais como rupturas e rugas e deformações foco destas análises eram as rupturas e

rugas no estágio de repuxo. Entretanto,

com a elevação dos requisitos de prazo e

qualidade, um dos pontos mais importantes a se observar passou a ser a precisão

geométrica. A verificação do retorno

elástico e suas contramedidas, como a sua

compensação, são realizadas regularmente na engenharia durante a definição dos

processos de estampagem. A experiência

adquirida mostra que a definição e estudo não é uma tarefa fácil, e que um conjunto

indústria a uma crescente necessidade de de alta resistência assim como ligas de

alumínio, derrubaram o histórico existente de melhores práticas e sabedoria coletiva que tinham como base a experiência. O

papel da engenharia virtual na mitigação

no gerenciamento da conformidade

dimensional de produtos com o emprego desde aços de baixa resistência e de

baixa liga até os aços de alta resistência, mesmo com pouco ou nenhum suporte de ferramentas de engenharia virtual e

simulações. Ao longo dos últimos doze

anos, contudo, a crescente concorrência, a

necessidade de prazos cada vez mais curtos

seja satisfatória.

• Desenvolver e finalizar o processo

totalmente aceitável em todas as métricas

se que as melhores práticas para a aplicação efetiva dessas ferramentas ainda não sejam ampla e claramente compreendidas.

Com esse sentimento, fornecemos

observando que as ferramentas de

décadas, têm sido razoavelmente eficazes

painéis na simulação e ajustá-las até que

claramente reconhecido, mesmo sabendo-

de forma eficaz.

As melhores práticas de compensação

secundárias; validar a localização dos

completo, validando o mesmo na

retorno elástico para esses materiais agora é

um resumo daquilo que compreendemos

de retorno elástico, acumuladas ao longo de

deformações não desejadas em operações

e gerenciamento da compensação de

de requisitos deve ser cumprido a fim de se realizar a compensação do retorno elástico

superfícies das matrizes de forma a

como melhores práticas de engenharia,

simulação, para produzir um painel

de “conformabilidade” necessárias. O painel deve estar com características

aceitáveis e seguras em relação ao gráfico de limite de conformação, deve atender

aos critérios de falhas por rugas e rupturas e de superfície entre outros; deve exibir

engenharia virtual e simulação evoluíram para um alto nível de confiabilidade e

que nenhum detalhe físico pode passar

despercebido no mundo virtual a ponto de não ser levado em consideração no modelamento do processo. Aqui se

Falha Excesso Afinamento

apresenta uma lista de práticas e conceitos

recomendados que ajudam os profissionais a alcançar níveis mais altos de sucesso na mitigação e no gerenciamento da compensação do retorno elástico.

• Modele a ferramenta e simule o

Bom Estiramento Excesso Espessamento Tendência a Rugas

Fig. 3. Painel de validação ESTAMPAGEM

MAIO 2019 29

PROCESSOS afinamento e espessamento aceitáveis; e oferecer o mais alto nível

Diversos relatos demonstram

de estiramento possível, distribuído uniformemente no painel, se

ganhos no tempo de definição

a maior retorno elástico)

projeto quando os dados

possível. (lembrando que superfícies sem estiramento estão sujeitas • Finalizar o blank desenvolvido e / ou as linhas de corte.

Após a finalização, ajustar o processo conforme necessário para restabelecer um painel aceitável.

• Medir o retorno elástico na simulação após cada operação,

com a devida diligência em relação ao posicionamento firme e

de processos, engenharia e de entrada partem de uma simulação

bem executada. Entretanto,

repetível do painel evitando sua distorção. Entender a evolução do retorno elástico de uma operação para a próxima.

• Reconhecer, usando ferramentas virtuais, o modo de retorno

elástico observado, verificando se os fenômenos podem ou não

ser compensados ou devem ser resolvidos por meio de alterações

de processo ou mesmo de modificações no produto, o que remete o processo de engenharia virtual de volta ao primeiro passo. Da

o maior ganho quando comparado a processos convencionais onde

são difíceis de compensar, exigindo ajustes de processo/produto.

diminuição nos tempos de ajustes e try-out dos ferramentais, que

mesma forma, magnitudes de retorno elástico maiores que 10 mm Quanto mais cedo esses possíveis problemas forem identificados, menos dispendioso - no tempo e no custo - será o processo de solução dos mesmos por meio de contramedidas apropriadas.

• Validar, usando ferramentas virtuais, a robustez do ferramental

e do processo desenvolvido considerando os parâmetros com

variações incontroláveis na produção – propriedades do material, espessura do blank e sua posição, lubrificante, rugosidade,

temperatura, etc. Garantir que a “conformabilidade” e, mais

simulações não são levadas em consideração é verificado na grande partem de geometrias que quando não dentro das ideais, estão muito próximas.

É com base nestes ganhos que cada vez mais as simulações

são utilizadas e em fases cada vez mais avançadas do processo de

definição e confecção de produtos estampados e de ferramentais,

gerando um grande aumento de qualidade do produto final, robustez na produção, melhores prazos e evitando riscos e desperdícios. Acreditamos que com o exposto acima esteja preparado o

importante, os efeitos de retorno elástico sejam estritamente

terreno para iniciar discussões mais profundas sobre os detalhes

durante a produção. Se não forem repetíveis, a “compensabilidade”

metálicas, sua análise e possíveis aplicações. Sobre este tema de

repetíveis apesar das possíveis variações de todos estes fatores

do ferramental será severamente comprometida. O conceito das ferramentas e o processo precisarão ser melhorados levando a

resultados robustos antes de se investir esforços em compensação. • Por último, mas não menos importante, construir e ajustar

o ferramental exatamente como ele foi projetado e validado na simulação. Isso não é tão simples como pode parecer, pois as

ferramentarias em geral possuem procedimentos próprios que

podem afetar bastante o estado do ferramental ao final do ajuste,

levando a discrepâncias consideráveis entre o que foi simulado e o

que está construído na prática. É comum que estes procedimentos

da definição de processos virtuais para conformação de chapas

simulações muito pode ser dito, principalmente no que se refere a simulações não pontuais, análises Sigma aplicadas à melhoria

sistemática do processo, a definição de processos robustos, o tryout virtual e onde o mesmo se encaixa na Indústria 4.0 e como nossa

indústria pode se beneficiar com processos mais assertivos e menos dispendiosos quando a tecnologia é bem aplicada para a geração de mapas de tryout e de produção assertivos. Estes são temas

importantes que merecem ser detalhados em artigos especificamente dedicados a eles a serem incluídos nas próximas edições.

precisem ser ajustados para evitar que isso aconteça.

Gerente Geral da AutoForm do Brasil. Responsável pela operação,

uma compensação eficiente. Como resultado, tempo e custos

mais de 20 anos de experiência na indústria automobilística atuando

do ferramental, e o risco de alterações onerosas posteriores é

Pintura, Automação e Robótica, desenvolvendo e implementando novas

também aprimorada.

com.br.

Esta abordagem garante um processo confiável que permite

suporte técnico e comercial ao mercado brasileiro e argentino, possui

são reduzidos substancialmente na confecção e no try-out

nas áreas de Ferramentaria, Armação de Carrocerias, Montagem Final,

minimizado. A qualidade das ferramentas e das peças finais é

tecnologias. Tel: +55 11 4121-1644, e-mail cesar.batalha@autoform.

30 MAIO 2019

ESTAMPAGEM

EVENTOS DE METALURGIA Metallurgy Events in Brazil

2019 VI SEMINÁRIO MANUTENÇÃO E SEGURANÇA DE FORNOS INDUSTRIAIS 05 e 06 Junho - Combustol Fornos - Jundiaí (SP) 6th Furnace Maintenance and Safety Seminar, Jun 05 and 06

III ENGRENAGENS - USINAGEM E TRATAMENTO TÉRMICO 18 e 19 de Setembro - UNIFACENS - Sorocaba (SP) 3rd Gears Seminar - Machining and Heat Treatment, Sep 18 and 19

VII SEMINÁRIO DE TECNOLOGIA DO FORJAMENTO 04 e 05 de Novembro - FEI - São Bernardo do Campo (SP) 7th Forging Technology Seminar, Nov 04 and 05

I SEMINÁRIO DE TECNOLOGIA DE ESTAMPAGEM 27 e 28 de Novembro - UFMG - Belo Horizonte (MG) 1st Stamping Technology Seminar, Nov 27 and 28

2020

VII SEMINÁRIO DE PROCESSOS DE TRATAMENTOS TÉRMICOS 01 e 02 de Abril 7th Heat Tratament Processes Seminar, Apr 01 and 02

VII SEMINÁRIO 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 Para mais informações e inscrições: For more information: +55 19 3288-0437/ +55 19 99205-5789 contato@grupoaprenda.com.br grupoaprenda.com.br

27 e 28 NOVEMBRO

2019

I SEMINÁRIO: TECNOLOGIA DE

ESTAMPAGEM 1 st Stamping Technology Seminar Nov 27 and 28

UFMG Belo Horizonte Minas Gerais Avenida Presidente Antônio Carlos, 6627 - Pampulha Patrocínio Prata:

PRO Realização:

08.00 - 17.00

Mídia Digital:

Mídia Oficial:

Para mais informações sobre o evento acesse: www.grupoaprenda.com.br | contato@grupoaprenda.com.br +55 19 3288-0437 | +55 19 99205-5789