Conformação de chapas/ Estampagem

CONFORMAÇÃO DE CHAPAS, também conhecido como ESTAMPAGEM é um dos maiores ramos da CONFORMAÇÃO. Como o próprio nome diz, a matéria prima é uma chapa metálica, sendo que esta pode ser de aço, alumínio, cobre, magnésio, titânio, e por aí vai. Os tipo de chapas mais utilizadas são as de aço em primeiro lugar. Depois vem as de alumínio, cobre e outros.

 As chapas metálicas, matéria-prima dos processos de estampagem, são produtos semi-acabados originados de um metal conformado por laminação até a obtenção de peças planas (laminados planos), onde uma das dimensões é muito menor do que as outras duas. É uma das matérias-primas fundamentais da conformação de metais, podendo ser cortada, dobrada e conformada nas mais variadas formas. Quanto à espessura as chapas podem variar bastante, sendo que a partir de 12,5 mm são consideradas placas. Quando a espessura é muito fina fala-se em folhas (p.ex. folhas de alumínio para uso doméstico).

Chapas metálicas possuem a vantagem de possuir alto módulo de elasticidade aliado a alta tensão de escoamento, de forma que as peças produzidas apresentam boa rigidez aliada a uma boa relação resistência/ peso.

Quem mais utiliza peças de chapas é a indústria da mobilidade. Carros, caminhões, aviões, etc., aproveitam a principal vantagem de um componente feito de chapa: sua excelente relação entre peso e resistência mecânica. Estruturas feitas a partir de chapas conseguem ser leves e ao mesmo tempo resistentes. Além disso, processos de estampagem permitem uma alta produtividade, o que faz com que o custo de produção de cada peça seja reduzido. Ou seja, uma peca estampada consegue aliar alta qualidade geométrica e estrutural com um baixo custo. Isso explica porque os processos de conformação de chapas são indispensáveis para o mundo moderno, estando presente por todo o lado.

Algumas aplicações de processos de conformação de chapas

Processos de conformação de chapas são executados industrialmente em equipamentos tipo máquina-ferramenta. A máquina provê a força e o movimento necessários para executar o processo e como regra são utilizadas prensas de vários tipos. A ferramenta difere de peça para peça e tem a função de dar a forma desejada à matéria-prima, no caso a chapa.

É possível dividir os processos de estampagem em QUATRO tipos básicos, que correspondem às principais técnicas industriais usadas hoje na fabricação de componentes de chapa, conforme a Figura abaixo:

Principais técnicas de estampagem.

Esses quatro termos técnicos são aceitos amplamente na literatura técnico-científica e permitem diferenciar o que acontece com a chapa em cada situação de conformação. Além disso, é possível analisar 99% de todas as pecas estampadas em função desses quatro processos. Poderia-se usar uma metáfora, dizendo que eles constituem os tijolos que constituem o DNA de uma peça estampada. Qualquer peca conformada de chapa terá no minimo um deles, mas na maioria das vezes uma combinação dos quatro. A propósito, o corte não é um processo de conformação e sim de separação. Entretanto ele é listado sempre junto com os outros, pois é preciso dominar a técnica de corte se é que se deseja fazer alguma conformação. Afinal, toda a chapa precisa ser cortada. Sem exceções.

Aqui é apropriado abrir um parênteses e falar um pouco sobre termos técnicos e termos usados no linguajar popular. Também as área técnicas estão sujeitas a regionalismos, e é importante clarear bem o significado de cada termo. Um exemplo é o termo "estampo", utilizado em algumas regiões como sinônimo de corte. Estampo pode ser também entendido como a ferramenta de estampagem em geral, não importando o processo que ela vai realizar. Seria similar ao termo "die" do inglês. Outro termo muito usado é "repuxo", normalmente significando alguma conformação que a chapa vai sofrer. É um termo bastante generalista, que englobaria algo como "embutimento e estiramento e dobra" juntos. "Repuxo" também é usado como sinônimo de "embutimento profundo". Enfim, certamente existem outras interpretações, o importante é ter certeza que a ideia que seu colega, cliente, fornecedor, etc. deseja transmitir seja entendido de forma correta. Fecha parênteses.

A principal diferença entre os quatro processos citados acima está na forma como a chapa é submetida às forças que a ela são impostas pela ferramenta. Isso pode ser entendido analisando-se o sentido das tensões que atuam em cada situação. Abaixo vai uma breve e simplificada descrição dos processos e respectivos estados de tensões reinantes na zona de conformação em cada caso.

Estiramento:

Estiramento é o processo de conformação de chapas com punção rígido no qual a borda da chapa permanece fixa durante o processo, não havendo fluxo de material para entre matriz e prensa-chapas. A conformação se dá puramente as custas da espessura da chapa e sob tensões de tração.

Processo de estiramento puro. Tensões atuantes na zona de conformação: tração x tração. A chapa não flui para a cavidade da matriz e o aumento da superfície é resultado da redução da espessura.

Embutimento:

Embutimento é o processo de conformação de chapas com punção rígido, no qual a  chapa é total ou parcialmente deslocada para dentro da matriz durante o processo, havendo fluxo de material entre matriz e prensa-chapas. A espessura da chapa tende a permanecer constante (na média), pois tensões de tração e compressão ocorrem simultaneamente na região de conformação.

Processo de embutimento puro. Tensões atuantes na zona de conformação: tração x compressão. A chapa flui para a cavidade da matriz, resultando em tensões tangenciais de compressão na região do flange.

Corte por cisalhamento:

Corte por cisalhamento é um processo de separação realizado por meio de um punção e uma matriz rígidos, no qual a chapa é submetida a esforços de cisalhamento que levam à sua separação e ruptura, de acordo com a geometria estabelecida entre o punção e a matriz. Entre punção e matriz existe uma folga que estabelece uma diferença de cotas entre as superfícies laterais do punção e da matriz. 

Processo de corte. Tensões atuantes na zona de conformação: cisalhamento. A chapa é cisalhada entre o punção e a matriz.

Dobramento:

A dobra ao longo de uma linha reta é o mais comum de todos os processos de conformação de chapas; isso pode ser feito de várias maneiras, como virar, dobrar ou flangear em máquinas especiais, ou deslizar a chapa sobre um raio em uma matriz. Se a linha de dobra for curvada, a chapa adjacente geralmente é deformada no processo e a chapa é esticada, o que pode levar a rompimento, ou comprimida, com a possibilidade de flambagem.

Processo de dobra. Tensões atuantes na zona de conformação: tração x compressão. A chapa é tracionada na região externa da dobra e comprimida na região interna.