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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
PR
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CAMPUS DE CURITIBA
DEPARTAMENTO DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
E DE MATERIAIS - PPGEM
ANTONIO MASSAO ETO
OTIMIZAÇÃO DA PRECISÃO EM FUROS
ESTAMPADOS POR FERRAMENTA COMBINADA DE
PUNCIONAMENTO E BROCHAMENTO
CURITIBA
SETEMBRO DE 2005
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ANTONIO MASSAO ETO
OTIMIZAÇÃO DA PRECISÃO EM FUROS
ESTAMPADOS POR FERRAMENTA COMBINADA DE
PUNCIONAMENTO E BROCHAMENTO
Dissertação apresentada como requisito parcial
à obtenção do título de Mestre em Engenharia
Mecânica, do Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de
Concentração: Engenharia de Materiais, do
Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação,
do Campus de Curitiba, da UTFPR
Orientador: Prof. Paulo César Borges, Dr.Eng.
CURITIBA
SETEMBRO DE 2005
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TERMO DE APROVAÇÃO
ANTONIO MASSAO ETO
OTIMIZAÇÃO DA PRECISÃO EM FUROS
ESTAMPADOS POR FERRAMENTA COMBINADA DE
PUNCIONAMENTO E BROCHAMENTO
Esta Dissertação foi julgada para a obtenção do título de mestre em engenharia,
área de concentração em engenharia de Materiais, e aprovada em sua forma final
pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais.
_________________________________
Prof. Silvio Luiz de Mello Junqueira, D.Sc
Coordenador de Curso
Banca Examinadora
______________________________ __________________________________
Prof.Paulo César Borges, Dr.Eng Prof. Paulo Victor Prestes Marcondes, PhD
(UTFPR)
(UFPR)
_______________________________ __________________________________
Prof. Paulo A. de Camargo Beltrão, PhD. Prof. Eduardo M. do Nascimento, Dr.Eng
(UTFPR) (UTFPR)
Curitiba, 30 de Setembro de 2005
À Regina,
pela paciência, incentivo e abdicação de
longos períodos em que poderíamos estar
juntos.
Ao Henrique,
pelos momentos em que não pude me
dedicar a ele como pai e o amigo que
desejava.
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador Prof. Paulo César Borges, pelo apoio e pela orientação
deste trabalho.
Ao Prof. Paulo Victor Prestes Marcondes, pela co-orientação deste trabalho.
À empresa Magius Metalúrgica Industrial Ltda e aos meus colegas da
Magius, pelo grande apoio à realização deste trabalho.
Ao CEFET-PR que deu a oportunidade de poder fazer este curso.
Ao Prof. Paulo Beltrão que ajudou na realização deste trabalho.
Ao Prof. Otávio Derenievicki Filho do Senai que confeccionou os punções
combinados.
A todas as pessoas que contribuíram e me apoiaram, direta ou
indiretamente, a realização deste trabalho.
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
RESUMO
A crescente busca pela redução no tempo de produção é um fator que
estimula o aperfeiçoamento das técnicas de fabricação existentes, bem como, o
desenvolvimento de novos processos que possibilitem a obtenção de peças em
menor tempo e com melhor aproveitamento de recursos materiais e de
equipamentos. O presente trabalho tem por objetivo melhorar a precisão em furos
estampados através da utilização de uma ferramenta combinada, de puncionamento
e brochamento. Esta ferramenta possibilita a realização de um puncionamento
seguido de um brochamento em uma só operação, aliando as vantagens dos
processos de fabricação de conformação e usinagem em um só processo
combinado para chapas grossas. Foram confeccionados 18 punções, 3 tipos
(geometria) de punção para cada nível de refrigeração (100%,75% e 50%) com e
sem ângulo de ponta. A avaliação do processo foi realizada com base na
rugosidade, dimensão do diâmetro e conicidade do furo, temperatura de operação,
bem como no desgaste da ferramenta. Verificou-se que o punção do tipo I, nível de
refrigeração a 75% e punções com ângulo de ponta foram as que apresentaram
melhores resultados no experimento. Os punções II e III apresentaram melhores
resultados para conicidade.
Palavras-chave: Conformação, Chapas Grossas, Puncionamento e Brochamento.
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
ABSTRACT
The search for reduction of production times stimulates the improvement of
current manufacturing techniques, through the development of new processes which
reduce each part production time and enhance the use of resources and equipments.
The aim of this work is to improve the accuracy of stamped holes through the
application of a tool which combines punching and broaching. The aforementioned
tool combines the advantages of both forming and machining processes of thick
sheet metal in only one process. In order to measure its performance, eighteen
punches were made, three types (geometry) of punches for each refrigeration level
(100%, 75% and 50%), with and without tip angle. The evaluation of the process was
based in the roughness, diameter and angle of the hole, in the operation temperature
and tool wear. The best results were obtained using a type I punch refrigeration level
of 75% and tip angle. In conical holes, punches II and III produced better results.
Keywords: Forming, Thick metal sheet, Punching, Punch e Broaching.
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Diâmetro do início e final de corte.............................................................18
Figura 2 - Funcionamento da ferramenta combinada: (a) Punção encosta na chapa;
(b) Deformação plástica da chapa; (c) Ruptura da chapa; (d) Início do
brochamento; (e) Fim do brochamento; (f) Retorno do punção (Mello,2001).....20
Figura 3 - Disposição do comprimento máximo do punção com seção circular
(Marcos,1975) ....................................................................................................27
Figura 4 - Indicações para seções retangulares (Marcos,1975)................................29
Figura 5 – Tipos de geometria de punção (Singh, 1992) .........................................30
Figura 6 - Deformação radial versus ângulo de corte (Singh, 1992) ........................30
Figura 7 - Resistência radial versus tipo de punção (Singh, 1992) .........................31
Figura 8 - Tensões durante o puncionamento (Mello, 2001)...................................35
Figura 9 - Esquema da folga, penetração e fratura no puncionamento (Mello, 2001)
...........................................................................................................................37
Figura 10 - Características da borda de corte estampado (Mello, 2001).................37
Figura 11 - Efeitos da folga inadequada (Mello, 2001)............................................38
Figura 12 - Fenômenos que se verificam no corte (Polack, 1974) ..........................45
Figura 13 - Brocha (Freire, 1977)............................................................................49
Figura 14 - Dentes de uma brocha(Freire, 1977) ....................................................49
Figura 15 - Elementos de uma brocha interna (Stemmer, 1995).............................51
Figura 16 - Alturas crescentes dos dentes seqüenciais (Stemmer, 1992) ..............52
Figura 17 - Comparativo da atuação dos dentes de uma ferramenta de
brochamento com uma ferramenta de torneamento (Stemmer, 1992) ..............52
Figura 18 - Ferramenta de brochamento com ressaltos abaulados de alisamento
(Mello, 2001) ......................................................................................................54
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
Figura 19 - Quebra cavacos em uma ferramenta de brochamento (Stemmer, 1992)
...........................................................................................................................55
Figura 20 - Dentes oblíquos (Mello, 2001) ..............................................................56
Figura 21 - Altura dos dentes e raios de concordância (Mello, 2001) .....................57
Figura 22 - Brocha de compressão (Stemmer, 1992) .............................................58
Figura 23 - Elementos de uma brocha interna de compressão (Stemmer, 1992) ...59
Figura 24 - Grandezas influentes sobre a qualidade superficial (Koenig,1990) .......70
Figura 25 - Relações de rugosidade entre os métodos de manufatura e os valores
atingíveis médios (Faccio, 2002)........................................................................73
Figura 26 - Gráfico (Faccio, 2002)............................................................................74
Figura 27 - Fluxograma do Processo ......................................................................80
Figura 28 - Punções .................................................................................................81
Figura 29 – Tiras Numeradas...................................................................................83
Figura 30 - Corpo de prova típico.............................................................................84
Figura 31 - Foto da seção do furo 100 da tira 37 ....................................................85
Figura 32 - Perfil dos dentes dos punções combinados..........................................89
Figura 33 – Continuação - Características técnicas .................................................91
Figura 34 - Desenho da Matriz................................................................................92
Figura 35 – Matriz ....................................................................................................93
Figura 36 – Ferramenta de estampagem .................................................................94
Figura 37 - Dispositivo de lubrificação no porta punção..........................................95
Figura 38 - Dispositivo de lubrificação.....................................................................96
Figura 39 - Ranhura ................................................................................................96
Figura 40 - Entrada da mangueira no dispositivo de lubrificação............................97
Figura 41 – Prensa...................................................................................................99
Figura 42 - Rugosímetro .......................................................................................100
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
Figura 43 – Termômetro Rayteck-st.......................................................................101
Figura 44 - Punções com e sem ângulo X rugosidade...........................................104
Figura 45 - Punções com variação na refrigeração (100, 75 e 50%) x Rugosidade.
.........................................................................................................................106
Figura 46 - Punções com e sem ângulo X diâmetro...............................................108
Figura 47 - Punções com variação na refrigeração (100, 75 e 50%) x Diâmetro. 110
Figura 48 - Punções com refrigeração variada X diâmetro ...................................111
Figura 49 - Influência no diâmetro dos furos, utilizando os tipos de punção I,II e III.
.........................................................................................................................113
Figura 50 - Punções com e sem Ângulo X Conicidade .........................................115
Figura 51 - Punção III com e sem Ângulo com Refrigeração (100, 75 e 50%) x
Conicidade. ......................................................................................................117
Figura 52 - Tipos de punções X conicidade ..........................................................118
Figura 53 - Tipos de punções X conicidade ..........................................................120
Figura 54 - Punções com e sem ângulo X temperatura .........................................122
Figura 55 - Punções com refrigeração variada X temperatura...............................123
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Resistência ao escoamento e à ruptura para diversos materiais ............44
Tabela 2 – Velocidade de corte Vc (m/min) para brochas.........................................65
Tabela 3 - Seleção de fluído de corte para a usinagem ............................................68
Tabela 4 – Variáveis e níveis do experimento...........................................................78
Tabela 5 - Processo de Estampagem .......................................................................82
Tabela 6 - Composição Química e Propriedades Mecânicas do Aço........................97
Tabela 7 - Características Hislip Stamp ....................................................................98
Tabela 8 - Dados Coletados....................................................................................102
Tabela 9 - Anova para Rugosidade.........................................................................103
Tabela 10 - Anova para Diâmetro ...........................................................................107
Tabela 11 - Anova para Conicidade........................................................................114
Tabela 12 - Anova para Temperatura .....................................................................121
Tabela 13 - Desgaste dos Punções ........................................................................124
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ap - Penetração Passiva
asf - Penetração de avanço (profundidade de corte)
D - Diâmetro de corte
F - Força de estampagem
H - Altura do dente
Kc - Pressão específica de corte
Pc - Perímetro de corte
L/p - Número de dentes em corte simultâneo
Nd - Número de dentes de desbaste
P - Passo
T - Espessura de estampagem
Vc - Velocidade de corte
EP - Extrema pressão
PDV - Deposição física de vapor
CEFET-PR - Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
PPGEM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de
Materiais
UFPR - Universidade Federal do Paraná
UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
LISTA DE SÍMBOLOS
Aγ - Face do dente
A
α
- Flanco do dente
γ
γγ
γ
f
- Ângulo de saída lateral
α
αα
α
f
- Ângulo de incidência
f
- Largura do flanco do dente
c - Tensão de cisalhamento ou ruptura
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
SUMÁRIO
RESUMO
ABSTRACT
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
LISTA DE SÍMBOLOS
1 INTRODUÇÃO....................................................................................................17
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..........................................................................22
2.1 PUNCIONAMENTO......................................................................................22
2.1.1 Definição.......................................................................................................22
2.1.2 Ferramentas e Equipamentos Utilizados......................................................24
2.1.2.1 Punção.........................................................................................................25
2.1.2.1.1 Dureza dos punções...............................................................................26
2.1.2.1.2 Comprimento do punção ........................................................................26
2.1.2.1.3 Geometria dos punções..........................................................................29
2.1.2.1.4 Fabricação e qualidade dos punções .....................................................32
2.1.3 Matriz.............................................................................................................32
2.1.4 Processo de Puncionamento........................................................................34
2.1.4.1 Folga entre punção e matriz ........................................................................36
2.1.4.2 Força de corte..............................................................................................43
2.1.4.3 Fenômenos que se verificam no corte .........................................................45
2.2 BROCHAMENTO .........................................................................................46
2.2.1 Definição.......................................................................................................47
2.2.2 Ferramentas Utilizadas.................................................................................48
2.2.2.1 Brocha .........................................................................................................48
2.2.2.1.1 Principais Elementos ..............................................................................51
2.2.2.1.2 Brocha de compressão...........................................................................57
2.2.2.1.3 Vida útil...................................................................................................59
2.2.2.1.4 Critérios para a determinação do fim de vida da ferramenta..................60
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
2.2.3 Processo de Brochamento ...........................................................................63
2.2.3.1 Força de usinagem ......................................................................................63
2.2.3.2 Velocidade de corte .....................................................................................64
2.2.3.3 Meios lubri-refrigerantes para a usinagem...................................................65
2.2.3.4 Seleção do fluido lubri-refrigerante em função do processo de usinagem...67
2.2.3.5 Qualidade superficial da peça......................................................................69
2.2.3.6 Forma dos cavacos......................................................................................70
2.2.3.7 Vantagens do brochamento.........................................................................71
2.3 Observações sobre usinagem ......................................................................72
2.3.1 Rugosidade ..................................................................................................72
2.3.1.1 Definições de alguns parâmetros de rugosidade.........................................74
2.4 Ferramentas de Estampar Adaptadas para Brochamento............................76
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E TÉCNICAS DE
ANÁLISE ............................................................................................................77
3.1 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL.............................................................77
3.1.1 Definição das Variáveis ................................................................................77
3.1.2 Preparativos do Experimento .......................................................................79
3.1.2.1 Separação das tiras de aço .........................................................................79
3.1.2.2 Separação dos punções ..............................................................................81
3.1.2.3 Preparação da mistura (água + Hislip).........................................................81
3.1.3 Experimento .................................................................................................82
3.1.3.1 Procedimentos durante o processo de estampagem...................................82
3.1.3.2 Procedimento após o processo de estampagem.........................................83
3.1.3.3 Corpos de prova ..........................................................................................83
3.1.3.4 Medição do diâmetro dos furos....................................................................84
3.1.3.5 Registros fotográficos ..................................................................................84
3.1.3.6 Medida da rugosidade das paredes dos furos .............................................85
3.1.3.7 Medida da temperatura dos punções...........................................................85
3.1.3.8 Análise estatística: ANOVA..........................................................................86
3.2 Materiais e Equipamentos ............................................................................87
3.2.1 Punções “Ferramenta Combinada”...............................................................87
3.2.2 Matriz de Estampagem.................................................................................92
3.2.3 Ferramenta de estampagem ........................................................................93
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
3.2.4 Dispositivo de Lubrificação...........................................................................94
3.2.5 Tiras de Aço .................................................................................................97
3.2.6 Óleo Hislip Stamp – THI ...............................................................................98
3.2.7 Prensa Mecânica tipo C (Marca La Mundial)................................................98
3.2.8 Paquímetro Digital Mitutoyo........................................................................100
3.2.9 Rugosímetro Mitutoyo SJ-201 ....................................................................100
3.2.10 Máquina Fotográfica digital Sony – Cyber-Shot DSC-PSO ........................101
3.2.11 Termômetro Rayteck-st ..............................................................................101
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .....................................................................102
4.1 TABELA DE DADOS ..................................................................................102
4.2 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE
RUGOSIDADE...........................................................................................103
4.2.1 Influência na rugosidade dos furos utilizando punções com ou sem
ângulo...... ..................................................................................................104
4.2.1.1 Influência na rugosidade dos furos, utilizando os punções tipo I, II e III, com
variação na refrigeração. ...........................................................................105
4.3 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE DIÂMETRO.107
4.3.1 Influência no diâmetro dos furos, utilizando os punções com e sem
ângulo...... ..................................................................................................107
4.3.2 Influência da refrigeração no diâmetro dos furos, utilizando os punções do
tipo I, II e III. ...............................................................................................108
4.3.3 Influência nos diâmetros dos furos, utilizando refrigeração variada. ..........110
4.3.3.1 Influência da refrigeração no diâmetro dos furos, utilizando diferentes tipos
de punções (I, II e III). ................................................................................111
4.4 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE
CONICIDADE..... .......................................................................................113
4.4.1 Influência na conicidade dos furos, utilizando os punções com e sem
ângulo... .....................................................................................................114
4.4.2 Influência da refrigeração na conicidade dos furos, utilizando punções do tipo
I, II e III.......................................................................................................115
4.4.3 Influência na conicidade dos furos, utilizando diferentes tipos de
punções....... ..............................................................................................118
4.4.3.1 Influência dos tipos de punções (I, II e III) na conicidade dos furos...........119
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
4.5 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE
TEMPERATURA........................................................................................121
4.5.1 Influência na temperatura dos punções, utilizando punções com e sem
ângulo. .......................................................................................................121
4.5.2 Influência na temperatura dos punções, com a variação na refrigeração...122
4.6 DESGASTE DOS PUNÇÕES.....................................................................124
5 CONCLUSÕES.................................................................................................125
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS..........................................127
REFERÊNCIAS.......................................................................................................128
ANEXO A Diâmetro (mm)………………..……..……………………………………….133
ANEXO B Rugosidade (
µ
m)………………..………………………………… ……….134
ANEXO C Conicidade (mm)………………..………………………………………..….135
ANEXO D Temperatura (ºC)………………..……………………………………….….136
ANEXO E Desgaste da ponta dos punções……………………………………….….137
Capítulo 1 - Introdução
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
17
1 INTRODUÇÃO
A crescente busca pela redução no tempo de produção é um fator que
estimula o aperfeiçoamento das técnicas de fabricação existentes, bem como, o
desenvolvimento de novos processos que possibilitem a obtenção de peças em
menor tempo e com melhor aproveitamento de recursos materiais e de
equipamentos.
Nas ferramentas de corte de peças estampadas são determinadas as folgas
em punções ou matrizes. Esta folga é necessária para evitar que as peças saiam
com rebarbas, aumentar a vida útil da ferramenta e reduzir a força de corte,
conforme Rachik (2002), Fang (2002), Hambli (2002) e Hilditch (2005). Dependendo
do tipo de material e da espessura da peça a ser estampada, esta folga varia muito,
expõe Faura (1998) e Schaeffer (1999). Quanto maior a folga, maior a possibilidade
de ocorrer à ruptura (estouro) do material no final do corte. Segundo Beneli (2003) o
efeito estouro se agrava com a elevação da dureza do material de trabalho e
principalmente com o aumento da espessura da chapa. Quando isto ocorre a
dimensão do diâmetro do furo no final do corte é diferente (maior) que a dimensão
do diâmetro no início de corte, conforme mostra a Figura 1. Portanto, quando se tem
uma peça de chapa grossa, que tenha a necessidade de sair com a medida nominal
por inteiro ao longo do furo (por exemplo: furo para fixação de um pino guia na
peça), deve-se usinar a peça, utilizando alargadores, brochadeiras e brocas.
Adicionando assim, mais uma etapa ao processo de fabricação.
Uma outra solução seria furar por processo a laser o qual permitiria obter
peças com o furo paralelo ao longo do furo. Existem máquinas combinadas de laser
e puncionamento conforme Steeg (2002) que combina a flexibilidade do laser e a
Capítulo 1 - Introdução
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
18
produtividade do puncionamento; mas este processo (laser) é caro, comparando
com o processo de estampagem.
Figura 1 - Diâmetro do início e final de corte
Será que não existe um processo mais econômico e que possa dar a
qualidade do furo desejado?
Em busca desta resposta, este trabalho irá avaliar a performance da
“Ferramenta Combinada de Puncionamento com Brochamento” Mello (2001), ou
mais particularmente a uma ferramenta que, em uma única peça, comporta uma
ferramenta de estampar furos (ou puncionar) e uma ferramenta de usinagem por
brochamento, proporcionando assim dois trabalhos distintos ao mesmo tempo,
sendo utilizado em processos de estampagem. Esta ferramenta apresenta as
vantagens do processo de estampagem (rapidez e estabilidade) com as vantagens
do processo de brochamento (elevada qualidade dimensional). Esta ferramenta é
Capítulo 1 - Introdução
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
19
adequada para processos de furação de chapas de aço grossas, cuja espessura é
igual ou superior a 6,0 mm. A resposta que se procura, está na melhoria desta
ferramenta combinada de puncionamento e brochamento.
O objetivo do presente estudo é avaliar a performance desta ferramenta,
para furação de chapas grossas, que apresenta os benefícios de um processo de
alta qualidade dimensional aliado com o alto desempenho dos processos de
estamparia, tornando-se uma ferramenta útil para a indústria mecânica.
No processo combinado de puncionamento com brochamento a ferramenta
toca a superfície da chapa (Figura 2-a), causando a deformação desta contra uma
matriz (Figura 2-b) até a sua ruptura (Figura 2-c) da mesma forma que num processo
de puncionamento convencional. Após a ruptura, o punção, ao contrário do processo
de puncionamento convencional que retorna para fora da chapa, continua a descer.
Neste momento os dentes contidos na parte superior do punção, com diâmetros
maiores do que os da parte inferior, iniciam o processo de brochamento da chapa
(Figura 2-d). A medida que os diâmetros maiores dos dentes da brocha penetram na
chapa, o diâmetro do furo aumenta tal qual um processo de brochamento (Figura 2-
e) gerando uma quantidade adicional de cavacos (com aspectos de cavacos de
usinagem), até que o último dente da brocha ultrapasse a parte inferior da chapa
(Figura 2-f). Neste momento, o punção terá brochado totalmente a chapa e sua
seção, com alívio estará inteira dentro do furo da chapa (este alívio é feito para evitar
que o punção fique cravado na chapa devido à folga quase inexistente). A partir
deste momento o punção inicia seu retorno deixando o furo, que deverá apresentar
um bom acabamento superficial (de uma ferramenta de brochamento), sem no
entanto ter comprometido o processo em mais do que poucos segundos na
estampagem.
Capítulo 1 - Introdução
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
20
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Figura 2 - Funcionamento da ferramenta combinada: (a) Punção encosta-se à
chapa; (b) Deformação plástica da chapa; (c) Ruptura da chapa; (d) Início do
brochamento; (e) Fim do brochamento; (f) Retorno do punção (Mello,2001)
Para o cumprimento dos objetivos, desenvolveu-se o trabalho em cinco
capítulos. O primeiro capítulo “Introdução” apresentou os problemas, motivações,
algumas soluções e o que será feito. O segundo capítulo “Fundamentação Teórica” .
Identificaram o puncionamento (definição, ferramentas e equipamentos, matriz e
processo de puncionamento), brochamento (definição, ferramentas utilizadas,
Capítulo 1 - Introdução
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
21
processo de brochamento) e observações sobre usinagem (rugosidade). O terceiro
capítulo apresentou o procedimento experimental e técnicas de análise, utilizados na
pesquisa (identificação das variáveis e níveis do experimento, materiais e
equipamentos, procedimentos e experimento). O quarto capítulo apresentou os
resultados e discussões da pesquisa (tabela de dados, fatores de influência nas
variáveis dependente rugosidade, diâmetro, conicidade, temperatura e desgaste dos
punções). O quinto capítulo apresentou as considerações finais sobre o
experimento.
Metodologicamente diz-se que a pesquisa foi do tipo de “campo”
(experimental), com coleta de dados in loco (observações direta) e que a análise dos
dados foi feita de forma quantitativa. Tendo utilizado o método indutivo, observação
e lógica da pesquisa científica.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
22
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 PUNCIONAMENTO
2.1.1 Definição
O puncionamento é um processo de corte por cisalhamento, utilizando uma
ferramenta chamada punção. A pressão aplicada pela ferramenta de corte na
superfície a ser cortada, ocasiona o puncionamento. Quando esta pressão
ultrapassa a tensão admissível ao cisalhamento do material cortado, ocorre então a
separação.
Neste sentido Marcos (1975), expõe que o processo de corte de chapa é
uma operação tipicamente mecânica, por meio da qual é possível conseguir
desenhos de perfil previamente estabelecido, separando-os do resto do material por
meio de ferramentas especiais.
O processo de corte não é totalmente compreendido devido a situações em
que constantemente altera a resistência do material, o processo é muito complexo
para modelo analítico. Por essa razão, o método dos elementos finitos tem sido
usado para simular o processo de corte com sucesso. Concluíram que a correlação
da imagem digital está bem condizente à investigação experimental do processo de
corte. O modelo numérico da superfície de tensão prediz o campo de força e a
resistência adequadamente. Com este modelo de elemento finito, as circunstâncias
necessárias são apresentadas para fraturas dúcteis no processo de corte.
(GOIJAERTS, 2000)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
23
O corte de uma chapa metálica é uma parte integral do processo de
estampagem automotivo, por isso é um fator importante para manter a qualidade da
peça.(HILDITCH, 2005)
Nos anos recentes segundo Hatanaka (2003), simulações numéricas do
processo de corte de chapas metálicas tem sido feitas baseadas no método de
elementos finitos para reduzir o tempo e o custo para produção. Para confirmar os
resultados da simulação de elementos finitos, com várias folgas entre punção e
matriz, a propagação da ruptura com a penetração do punção e a forma da
extremidade cortada são observadas. Os seus resultados experimentais mostram
boa conformidade com aqueles da simulação dos elementos finitos.
Já o trabalho apresentado por Klingenberg (2003) visa investigar as
características do processo corte no puncionamento para contribuir para o
desenvolvimento de um sistema para caracterização on-line das propriedades do
material da chapa durante o processo de corte. Na investigação faz uso do modelo
analítico, simulação de elementos finitos e um programa para verificação
experimental.
Finalizando este conceito e mostrando a semelhança entre corte e
puncionamento, conforme Polak (1974). Segundo Polak (1974) o único tipo de corte
que dá lugar a operações de estampagem é aquele que se verifica simultaneamente
em toda a linha cortada, por intermédio de um punção. Costuma-se tomar como
sinônimos os conceitos de corte e de puncionamento, mesmo não sendo este um
caso particular daquele.
O processo de corte por cisalhamento é um processo de separação, o qual
geralmente é tratado juntamente com os processos de estampagem por ser muito
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
24
comum com estes. O corte é efetuado por dois cantos afiados que passam um em
frente do outro com uma folga entre eles.(SCHAEFFER,1999)
Logo, conclui-se a existência entre puncionamento e corte simultâneo, bem
como sua aplicabilidade na indústria mecânica. Conforme Vaz (2002) o corte
consiste de uma operação de conformação de metal caracterizada pela separação
completa do material. Marcondes (2000) expressa que o puncionamento gera uma
série de produtos aplicáveis em diversas áreas da indústria, principalmente na área
automobilística, onde dá como exemplos (fechadura de portas, engrenagens da
caixa de câmbio, ajustadores do assento reclinável). Observa-se entretanto, que
para a execução do processo de puncionamento, são necessárias ferramentas
básicas como punções e matrizes.
2.1.2 Ferramentas e Equipamentos Utilizados
Existem três diferentes tipos de ferramentas de corte conforme o número de
peças produzidas e a precisão requerida. O tipo mais simples consiste de punção,
extrator e matriz. Nesta ferramenta o punção é guiado somente pela guia da prensa,
desta forma não é possível trabalhar com folga muito pequena, prejudicando assim a
precisão das peças e introduzindo um alto desgaste nas ferramentas. Estas
ferramentas são mais baratas mas a ajustagem delas na hora da troca é muito difícil
e demorada. Atualmente raramente são aplicadas para a produção de peças em
pequenos lotes. O segundo tipo é a ferramenta com punção guiado. Esta guia é
efetuada pela placa que também funciona como extrator. Esta ferramenta é usada
para peças mais precisas e para a fabricação de pequenas quantidades. As
vantagens das ferramentas com punção guiado são a combinação de baixo custo e
bom manuseio na hora da troca e da preparação da prensa. O tipo mais avançado é
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
25
a ferramenta com guia por pinos e buchas. Geralmente é construída aproveitando
uma base de estampo com pinos de guia. Esta ferramenta permite o trabalho com
folgas mínimas para a fabricação em série de peças de alta precisão. (SCHAEFFER,
1999)
Yoshida (1979) denomina as ferramentas com punção guiado como sendo
ferramentas com extrator guia, cuja finalidade é dupla, deve servir de guia do
punção ou punções para fazê-los coincidir com a matriz e ao mesmo tempo servir de
extrator da tira de material que se adere sobre os punções, uma vez efetuado o
corte. Para Soler (1972) o extrator guia é chamado de placa extratora ou de guia,
esta placa tem a função de guiar os punções na direção da placa matriz e exercer
função de extrair a tira de material que fica presa nos punções após o corte da peça.
Segundo Provenza (1976) o equipamento que realiza o puncionamento é
constituído basicamente de duas partes: o punção e a matriz. Os punções são
chamados machos e as matrizes são as fêmeas.
2.1.2.1 Punção
Pelo exposto, entende-se por punção uma ferramenta que transmite
esforços de compressão, logo gera tensões de cisalhamento, sobre a peça que se
pretende cortar. Os parâmetros importantes na fabricação de um punção são:
relação de dureza entre punção e material a ser puncionado, comprimento e
geometria do punção.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
26
2.1.2.1.1 Dureza dos punções
O material a ser utilizado na fabricação de punções deve ser mais duro do
que aquele que deverá ser cortado. Tal medida é indicada para que o desgaste por
atrito não seja excessivo, bem como seja evitado seu esmagamento.
A respeito da adequada construção do punção, Marcos (1975) explica que é
importante que para a análise do uso do punção e sua construção sejam levados em
conta que a dureza do punção deverá ser bem maior do que a do material
trabalhado. Caso contrário, o aumento de sua espessura dará lugar a novas tensões
na superfície de corte e o punção se deteriorará de forma mais rápida.
Finalizando sobre a dureza dos punções Marcos (1975) expõe que para
corte simples, os punções devem ser endurecidos por meio de têmpera, com a
finalidade de minimizar seus desgastes.Convém escolher um aço que apresente
grande resistência ao desgaste.
Pelo exposto, nota-se a importância do endurecimento adequado dos
punções. Conclui-se que seu endurecimento esta diretamente relacionado com sua
resistência de ponta, lateral e o acabamento da seção final. Ressalva-se que a
dureza evita o desgaste da ferramenta, logo evita a variação da área de corte final.
2.1.2.1.2 Comprimento do punção
Conforme Marcos (1975) os punções que apresentam diâmetro pequeno em
relação ao seu comprimento, devem ser testados quanto a flambagem, por meio da
fórmula de Euler:
2
2
..
L
IE
P
π
=
(01)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
27
Onde:
E = coeficiente ou módulo de elasticidade em Kg/mm
2
I = momento de inércia mínimo da seção transversal em mm
2
L = comprimento máximo do punção em mm
= 3,1416
P = valor mínimo capaz de manter a flecha produzida. (pelo que a carga que
o punção pode suportar sem flambar deve ser inferior a P). (MARCOS,
1975)
A Figura 3 apresenta a disposição do comprimento máximo do punção com
seção circular.
Figura 3 - Disposição do comprimento máximo
do punção com seção circular (Marcos,1975)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
28
Por outro lado, tem-se:
P = Pc . e . K
t
(02)
substituindo P, obtém-se o comprimento máximo L do punção:
t
KePc
L
IE
..
..
2
2
=
π
(03)
Onde:
Pc = comprimento do perímetro de corte em mm
e = espessura da chapa em mm
K
t
= coeficiente de ruptura por tração da chapa em Kg/ mm
2
.
ou seja:
t
KePc
IE
L
..
.
π
=
(04)
Para um punção de seção circular, L é dado pela seguinte fórmula:
t
Ke
dE
L
.
.
8
3
π
=
(05)
Para seções retangulares toma-se as indicações da Figura 4, bem como o
desenvolvimento que vem a seguir.
Se a seção for retangular, teremos a expressão abaixo para o comprimento
máximo.
( )
t
Kehb
hbE
L
.6
..
2
3
+
=
π
(06)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
29
Figura 4 - Indicações para seções retangulares (Marcos,1975)
2.1.2.1.3 Geometria dos punções
As geometrias dos punções são responsáveis pelo seu desempenho quando
em trabalho. Aponta-se o ângulo de corte como um dos elementos fundamentais
destas geometrias. Yoshida (1979) relata que os punções com a face frontal de corte
inclinada reduzem entre 35 a 50% o esforço de corte.
Conforme Singh (1992), utilizou técnicas de elementos finitos nos seus
estudos. Modelos de elementos finitos 3D de vários tipos de punções foram
desenvolvidos, estes modelos possibilitam a análise dos efeitos da variação da
geometria do punção e sobre a deformação do punção quando aplicado uma força
de corte. Foram utilizados 6 tipos de geometria de punção diferentes, conforme
Figura 5.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
30
Figura 5 – Tipos de geometria de punção (Singh, 1992)
A Figura 6 faz uma comparação entre os tipos de punção “2”, “3” e “4” e a
deformação radial dos mesmos quando em trabalho. Nota-se que o punção do tipo
“2” é o que apresenta menor variação de deformação radial quando o ângulo de
corte varia de 0 a 45º, logo é o mais indicado. Por questão de otimização, diz-se que
quando o ângulo de corte é de 22,5º a deformação radial é praticamente nula. Tal
fato leva a crer que, além do punção”2” ter o melhor desempenho face aos demais
(deformação radial), o ângulo de corte mais indicado seria 22,5º.
Figura 6 - Deformação radial versus ângulo de corte (Singh, 1992)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
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31
A Figura 7 relaciona os punções do tipo “2”, “3” e “4” com a resistência
radial. Sendo o ângulo de corte nos punções “2”, “3” e “4” o mesmo (22,5º), nota-se
que o punção do tipo “2” apresentou a maior resistência. Por tal motivo, e segundo
este parâmetro de medida, é o mais indicado.
Figura 7 - Resistência radial versus tipo de punção (Singh, 1992)
Pela análise das figuras expostas acima e pelas conclusões já tiradas sobre
as formas dos punções, diz-se que o punção mais indicado para a estamparia em
chapas de aço é o punção do tipo “2”. Ressalta-se que o ângulo de corte mais
indicado é o de 22,5º.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
32
2.1.2.1.4 Fabricação e qualidade dos punções
Para que a transmissão da energia se realize, os punções de corte devem
ser fabricados de acordo com o trabalho a ser feito (cisalhamento), e desta
fabricação dependerá a qualidade dos mesmos. Ressalta-se que além do tratamento
térmico da dureza ser adequado, o fio de corte deve ser homogêneo em toda a
superfície de corte. Se este fio de corte for irregular, a resistência ao corte será
menor nos pontos em que este está mais afiado. (MARCOS, 1975)
A construção desta classe de ferramentas depende de muitos fatores,
principalmente do número de peças a construir, o que acarretaria na escolha do tipo
de aço. Quando se trata de fabricar um pequeno número de peças e a peça precisa
ser de grande dimensão, alcança-se uma significativa economia construindo-se o
punção com material de menor custo, dando-se ao mesmo um tratamento superficial
de têmpera.
2.1.3 Matriz
Conforme Brito (1981) os punções e as matrizes são as partes mais
importantes do estampo. A matriz, que é o inverso do punção, traz talhado com as
dimensões o perfil do produto a ser produzido, e é um dos elementos do estampo
que mais sofre o esforço de cisalhamento ao cortar a peça indicada
Na confecção da matriz tem-se necessidade de considerar o ângulo de
escape, a espessura, o perfil a ser cortado e a folga entre punção e matriz. (BRITO,
1981)
Neste sentido Provenza (1976) considera que as características principais
das matrizes de corte são o ângulo de saída (que facilita a saída do material cortado)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
33
e a folga entre o punção e a matriz (que é responsável pelo perfeito corte da peça
desejada).
Assim como o punção, a matriz também será construída com aços
especiais. Estes aços exigem os maiores cuidados e atenção, tanto sob o ponto de
vista da fabricação quanto de sua aplicação, ou seja, quanto à sua fundição,
tratamento térmico e até mesmo montagem. (BRITO, 1981). A matriz segundo
Provenza (1976) deverá ser confeccionada com material de ótima qualidade (alta
dureza e alta resistência ao desgaste) e com acabamento finíssimo (retificado).
A seguir, temos algumas características fundamentais dos aços para punção
e matriz:
a) Alta dureza à temperatura ambiente (depende essencialmente do teor de
carbono);
b) Alta resistência ao desgaste (favorecendo uma máxima durabilidade do
estampo);
c) Temperabilidade satisfatória (garantir uniformidade no tratamento
térmico);
d) Tenacidade apreciável (capacidade de absorver energia antes de se
romper);
e) Alta resistência mecânica (ótimos valores para os limites elásticos e de
escoamento).
Os cinco requisitos são muito importantes, sendo que há outros fatores que
os afetam, por exemplo, a composição química do aço, o tipo de operação, o calor
gerado durante a operação até mesmo os tipos e qualidade dos lubrificantes
utilizados.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
34
As matrizes são geralmente montadas sobre bases e fixas por intermédio de
parafusos ou porta-matrizes, podendo ser localizadas por pinos, encaixes ou
chavetas. Para Provenza (1976) a matriz deve ser fixada rigidamente sobre a base
inferior com parafusos, porta-matriz ou outro meio, sempre de modo a formar um
conjunto bem sólido. A face de corte de uma matriz, por mais simples que seja, deve
estar isenta de rebarbas ou asperezas, em vista de um melhor aproveitamento do
seu trabalho.
A força de corte, que deve vencer a resistência do material, reproduz seus
efeitos nos fios de corte, que se desgastam após ter sido produzida uma grande
quantidade de peças. Muitas vezes aparecem marcas na face da matriz,
provenientes de rebarbas, pequenos retalhos ou corpos estranhos.
Por necessidade de economia, recondiciona-se a matriz, retificando o
suficiente, deixando-a em bom estado. Este recondicionamento deve ser estudado
no ato de projetar, prevendo um acréscimo a mais na sua espessura. (BRITO, 1981).
2.1.4 Processo de Puncionamento
No processo de estampagem o metal que está sendo puncionado esta
sujeito a tensões de compressão e tração, segundo Society of Manufacturing
Engineers (1990). Conforme apresentado na Figura 8, ocorre compressão nas fibras
superiores da chapa e tração nas fibras inferiores. Tal processo se dá devido aos
efeitos da flexão que agem sobre o metal puncionado. Observa-se que a parte que
está sendo comprimida tem sua seção reduzida, enquanto que a que está sendo
tracionada tem sua seção expandida.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
35
Figura 8 - Tensões durante o puncionamento (Mello, 2001)
O punção prossegue sua ação e o material, em estado plástico, se expande.
Quando o esforço exercido pelo punção se equiparar à resistência do material
experimentado, ocorrerá a separação da peça cortada e o restante do material.
Durante o processo de puncionamento, devido à elasticidade do material, e
o esforço que está sendo realizado sobre as mesmas, deformações ocorrem nas
fibras da chapa ao redor da área de corte. Tal deformação ocasiona atrito sobre as
paredes da matriz, dificultando então a expulsão e extração do punção do furo da
chapa. Para que se evite esse fato, é considerada uma folga entre o punção e a
matriz.
A Figura 8 ilustra um processo de puncionamento. Nota-se a disposição do
punção, da chapa puncionada e da matriz. Diante de um corte longitudinal observa-
se que a matriz é mais larga na parte inferior do que na superior.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
36
2.1.4.1 Folga entre punção e matriz
A folga é a medida de espaço entre o punção e a matriz de corte de uma
ferramenta. A fim de um acabamento adequado na superfície de corte, é necessário
que a folga seja bem planejada (de 2 a 15% da espessura da chapa a ser
puncionada). Folgas insuficientes causam o desencontro das trincas (rasgamento
secundário), já folgas excessivas causam intensa deformação plástica. Neste
segundo caso dão origem a rebarbas, o que pode levar ao desencontro das trincas,
logo a rebarbas e saliências agudas aparecem na borda superior.
Segundo Méroz (1980) a folga diametral entre punção e matriz pode ser
calculada como: 7% da espessura para metais duros (aços), 6% para aços semi
duros e de 4 a 5% para metais moles (latão e alumínio).
Para Altan (1998) a ótima folga de corte está entre 2 a 10% da espessura da
chapa, por meio do qual o valor mais baixo aplica-se a chapas de metais mais finos
ou mais dúcteis. Enquanto que para Schaeffer (1999) a folga recomendada para o
cisalhamento de chapas finas de baixo carbono é de 3 a 5 % da espessura da
chapa.
A Figura 9 mostra esquematicamente a folga, a penetração, e a fratura em
um processo de puncionamento.
Em uma operação de corte ideal o punção penetra no material a uma
profundidade igual a aproximadamente 1/3 da espessura antes da fratura ocorrer,
forçando então uma porção igual de material na abertura da matriz. A proporção de
material que penetra na matriz tem aspecto altamente polido, apresentando no
contorno de corte uma banda brilhante ao redor dos cortes adjacentes ao canto
raiado (indicado por B e B1 na Figura 10 ).
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
37
Figura 9 - Esquema da folga, penetração e fratura no puncionamento (Mello, 2001)
Figura 10 - Características da borda de corte estampado (Mello, 2001)
Neste contexto nota-se que quando a folga não é suficiente, bandas
adicionais de metal devem ser cortadas antes de ocorrer uma completa separação,
como mostra a Figura 11.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
38
Figura 11 - Efeitos da folga inadequada (Mello, 2001)
Finalmente, quando a folga está correta, o material abaixo do corte fica
rugoso em ambos os lados do retalho/chapa. O ângulo de fratura permite uma
separação limpa abaixo da banda de corte, visto que as fraturas superiores e
inferiores se estenderão uma em direção à outra. Uma folga excessiva resultará em
uma superfície com bandas, sendo que o material do lado oposto do punção irá,
após o corte, sair do mesmo tamanho da abertura da matriz.
Sob este mesmo contexto, a Provenza (1976), apresenta, abaixo, uma
relação prática entre a folga e a espessura da chapa.
F = e/20 Para aço doce, latão e similares
F= e/16 Para aço médio
F= e/14 Para aço duro
Onde:
e = espessura da chapa em mm
F= folga (em ambos os lados)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
39
Conforme Brito (1981) , a folga entre punção e matriz, é determinante para:
Reduzir a força de corte; aumentar a durabilidade do estampo e produzir peças com
tolerâncias. Complementa ainda que a folga tem sua condição ideal, a partir do
momento que proporciona o máximo rendimento do estampo e reduz
satisfatoriamente a força de corte. Para além desta condição ideal tem-se o aumento
da força de corte e até a ruptura da matriz ou punção.
Nota-se que as folgas mal dimensionadas são as maiores causas de
rupturas das matrizes, bem como da perda de qualidade do acabamento final da
peça produzida.
Conforme Brito (1981) a precisão do produto obtido no processo de corte em
estampos simples, depende da precisão de construção do punção e da matriz
(centralização entre si e folga bem dividida). Quando à folga é insuficiente tem-se
uma maior força de corte, rebarbas no produto e desgaste intenso no conjunto de
punção/matriz (reduzindo a durabilidade do estampo). Já se a folga for excessiva,
ocasionará rebarbas excessivas, deformação e conicidade na aresta recortada do
produto.
A medida precisa da folga de corte depende da espessura da chapa, tensão
e força de cisalhamento, como também da velocidade corte, do tipo de corte da
chapa puncionada (com ou sem ângulo de folga) e a qualidade exigida da superfície
cortada. Uma maior folga de corte geralmente reduz a força necessária e o trabalho
requerido, e também reduz o desgaste da ferramenta; e com uma pequena folga, em
contrapartida, melhora a qualidade da superfície cortada e maior precisão da peça
são freqüentemente alcançadas. (ALTAN, 1998)
Faura (1998) propõem uma metodologia para se obter a melhor folga entre
punção e matriz para um dado material de chapa e espessura para ser cortada,
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
40
através da técnica de elementos finitos, utilizando o programa ANSYS v.5.1 (ANSYS
Inc., Houston, PA, 1995). Hambli (2003) desenvolveu também uma metodologia para
obter uma ótima folga entre punção e matriz para um dado material através do
processo de simulação de corte, utilizando a combinação de elementos finitos e
modelo de rede neural. O estudo comparativo entre os resultados numéricos e
experimentais, mostra boa concordância.
Komori (2001) coloca que o método de elementos finitos, tem propiciado um
grande avanço na análise do processo de conformação de metal. Por esta razão,
muitas pesquisas foram realizadas usando este método. No seu trabalho Komori
(2001) elucidou o fenômeno da formação da fratura dúctil de chapas metálicas
experimentalmente e por meio de análise de elementos finitos. Com base neste
trabalho desenvolveu-se um programa de computador, utilizando o método de
elementos finitos, com o qual o comportamento do crescimento da ruptura após
fratura dúctil pode ser analisado. O fenômeno em que um material é dividido em
duas partes com corte foi simulado no programa.
Os resultados da simulação utilizando elementos finitos obtidos por Samuel
(1998) sob o efeito das variáveis do processo (ex: folga do punção e matriz,
geometria das ferramentas e as propriedades dos materiais) estão em boa
concordância com os resultados experimentais. Os resultados experimentais obtidos
por Hatanaka (2003) também mostraram boa conformidade com os resultados de
simulação dos elementos finitos. Os efeitos das condições de trabalho e as
propriedades dos materiais, sobre as formações das bordas de corte foram
examinadas, experimentalmente e pelo método dos elementos finitos. Para elucidar
o efeito das condições de trabalho, foi realizado um experimento usando várias
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
41
folgas e força de fechamento. Alem disso, vários tipos de materiais foram
examinados para elucidar o efeito das propriedades.
Neste sentido Hambli e Potiron (2000) estudaram os efeitos da variação dos
parâmetros do processo sobre a geometria da extremidade de corte e a evolução da
penetração da força do punção. A iniciação da ruptura e a propagação, podem ser
prognosticadas corretamente sem divergência computacional a partir da iniciação da
ruptura à completa ruptura da chapa. Em todo o processo de simulação, os
resultados experimentais e numéricos estão sempre em concordância.
Goijaerts (2001) faz simulações com elementos finitos e os experimentos
são realizados com teste de tração e corte, para avaliar a eficácia do teste são
utilizados cinco diferentes materiais. No processo de corte, folgas diferentes, assim
como, diferentes raios de corte das ferramentas são considerados. A principal
dificuldade encontrada na análise numérica é a descrição exata da iniciação da
fratura dúctil, que determina a forma do produto.
Para Fang (2001) a folga entre punção e matriz tem um papel importante no
processo de corte. A seleção da folga influenciará na vida da matriz ou punção, na
força de corte, na força de extração e na precisão dimensional. No seu artigo, os
valores de folga entre punção e matriz para um dado material e espessura da chapa
são otimizados, usando a técnica de elementos finitos e critério de fratura. No
processo de corte, alguns fatores como a folga punção e matriz, a velocidade do
punção, a geometria da ferramenta e as propriedades mecânicas dos materiais
influenciam na qualidade da seção transversal e precisão da dimensão. A partir dos
resultados numéricos, pode ser concluído que a folga entre o punção e a matriz
afetará drasticamente na precisão de forma. Pode ser prognosticado que a
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
42
simulação numérica pode ser útil para determinar os parâmetros do processo, que
pode melhorar a qualidade da ferramenta de corte.
A produtividade e qualidade em processo de corte de chapas metálicas
podem ser avaliadas pela espessura da rebarba da borda recortada após o corte.
(HAMBLI, 2002).
Hambli (2002) utiliza o método dos elementos finitos com os principais
parâmetros de corte para avaliar a espessura da rebarba. Os resultados numéricos
obtidos por elementos finitos incluindo modelo de dano e fratura e efeito de desgaste
foi utilizado para criar ambiente de simulação desenvolvido. O estudo comparativo
entre os resultados obtidos por MEF (Método de Elementos Finitos) e os resultados
experimentais, são compatíveis. São analisadas as folgas entre punção e matriz,
altura da rebarba das peças cortadas versus condição de desgaste da ferramenta.
Segundo Luo (1997) pode-se avaliar a vida útil de um punção observando
indiretamente as características do retalho, verificando as alturas das rebarbas e o
perfil da seção cortada do retalho. Rachik (2002) faz comparações entre resultados
experimentais e numéricos, mostrando que este modelo melhora a análise da força
do punção para o processo inteiro. Além disso, a altura da rebarba pode ser
estimada. Para Hilditch (2005) os resultados obtidos em seu experimento mostraram
que as alturas da rebarba e altura do raio de arredondamento do início do corte,
aumentam com o aumento da folga de corte.
Conforme Shim (2004) a folga entre punção e matriz e raio no fio de corte
para um dado material e espessura são examinados, usando a técnica de elementos
finitos. Uma boa correlação entre a simulação e o resultado experimental podem ser
observado. Análises de elementos finitos são realizadas para obter a altura da
rebarba em lugar de experimento porque a análise do elemento finito e o resultado
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
43
experimental coincidem bem. O modelo de elementos finitos tem sido usado também
por Hilditch (2005) para examinar a vida da ferramenta, folga ótima e prognostico do
perfil da fratura no corte.
2.1.4.2 Força de corte
Quando a chapa de metal esta sendo estampada em uma operação de
puncionamento, a força aplicada no metal é basicamente a força de cisalhamento.
Com relação a forças totais, responsáveis pelo cisalhamento, diz-se que
compreende a força aplicada pelo punção e a força do metal aplicada pela matriz. A
capacidade de resistir a esta força está diretamente relacionada a resistência a
tração e a dureza do material, chamando-se então de resistência ao cisalhamento.
Tendo em vista que as forças atuantes no punção e na matriz formam um
conjunto (ativo-reativo), consegue-se provar que são válidos os princípios da física,
da mecânica e da resistência dos materiais. Pode-se lembrar então que, quanto
menor for a tensão admissível ao cisalhamento do material a puncionar, menor será
o esforço requerido para este fim.
Dois tipos de resistência ao cisalhamento devem ser considerados:
- a resistência real ao cisalhamento;
- e a resistência da ferramenta ao cisalhamento.
A resistência real ao cisalhamento é a resistência da chapa. A resistência da
ferramenta ao cisalhamento é definida como a menor resistência requerida da
lâmina para fazer o corte.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
44
A determinação da força de corte é importante para as seguintes situações:
- na especificação de uma nova prensa;
- na adaptação do equipamento de estampagem; e
- na determinação das espessuras dos materiais que podem ser cortados.
Com relação à força necessária para o puncionamento, adota-se a fórmula
apresentada por Brito (1981).
Fc= P.e.
c
(07)
Onde:
Fc
= força de corte (Kg)
P
= perímetro da peça a ser cortada (mm)
e = espessura máxima do material (espessura nominal + tolerância)
c
= tensão de cisalhamento ou ruptura (Kg/ mm
2
)
Onde a relação (material x resistência - ou tensão ao escoamento e à
ruptura) é dada pela tabela 1.
Tabela 1 - Resistência ao escoamento e à ruptura para diversos materiais (Mello,
2001)
MATERIAL ESCOAMENTO (Mpa) RUPTURA (Mpa)
Alumínio 1100 - H14 75,8 124,1
SAE 1010 310,3 413,7
SAE 3240 1034,2 723,9
Aço Inox (18-8) 482,6 655,0
Microligado NBR 6656 LNE 38 380,0 460,0
Microligado NBR 6656 LNE 50 500,0 560,0
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
45
2.1.4.3 Fenômenos que se verificam no corte
Conforme Polack (1974), em um processo de puncionamento são verificados
basicamente dois efeitos básicos. Primeiro, as fibras são comprimidas e se
deformam. Segundo, a tensão aplicada supera a tensão admissível ao cisalhamento
e o material começa a romper-se.
A Figura 12 apresenta estes dois efeitos:
Figura 12 - Fenômenos que se verificam no corte (Polack, 1974)
Ainda sobre o processo de puncionamento, Polack (1974) afirma que
quando o corte do material é realizado, as fibras deformadas tendem por
elasticidade a tomar sua posição primitiva, aderindo fortemente cada um dos
pedaços ao punção e à matriz respectivamente. Tal fato faz com que o tamanho final
do furo seja precisamente o do punção, e o da peça cortada o da matriz, ainda que
não tenham exatamente a mesma medida.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
46
2.2 BROCHAMENTO
Qualquer indústria que busque alta produtividade e alta qualidade na
usinagem pode se beneficiar do processo de brochamento. A usinagem por
brochamento é um processo que produz furos em todas as formas geométricas,
rasgos de chaveta, estriados e perfis irregulares internos e externos. Com o passar
do tempo, análises de custo provam que o brochamento é o mais eficiente e
econômico processo disponível. (LAUTEC, 2005)
Conforme Mo (2005), brochamento é um processo de usinagem sem igual.
Esta afirmação foi utilizada por Mo devido as características do brochamento, que
executa uma seqüência de desbastes simultâneas. Consequentemente vários
dentes podem estar atuando no mesmo instante, sendo assim um dos dentes está
começando a operação de corte outro pode estar finalizando. Apesar do fato do
brochamento ser usado a longo tempo, como um processo de fabricar perfis
altamente precisos e complexos, poucos trabalhos são publicados abordando as
condições de cortes para maximizar a vida da ferramenta quando se requer
qualidade de superfície e níveis de força de corte. Axinte (2003), correlaciona as
condições da ferramenta de brochamento aos sinais de saída: emissão acústica;
vibração; força de corte e pressão hidráulica obtidos a partir de um sensor múltiplo,
conectado a uma máquina de brochamento. Isto permite analisar se um ou mais
dentes de uma brocha estão desgastados, debilitados, quebrados ou lascados.
No Brochamento a ferramenta multicortante executa movimento linear,
enquanto a peça permanece estática. O grau de acabamento superficial do
brochamento é superior (entre 0,4 a 12,5µm – valores em Ra). O processo é caro
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
47
devido ao custo da ferramenta. O brochamento pode ser interno ou externo.(SENAI,
2005)
2.2.1 Definição
Brochamento é um processo de usinagem onde o movimento de corte é
linear e que tem por objetivo aplainar ou gerar superfícies internas ou externas de
perfil regular ou irregular. A ferramenta possui múltiplos dentes com altura crescente,
dispostos em série cada um cortando uma profundidade. A ferramenta tem um
comprimento grande podendo ser forçada por tração ou compressão dentro ou fora
da peça. A peça pode receber apenas um desbaste grosseiro até o fino
acabamento. (STEMMER, 1992)
No mesmo contexto Stemmer (1995) expõe que o brochamento é um
processo de usinagem em que o movimento de corte é basicamente linear, como no
plainamento, caracterizando-se, porém, pelo emprego de uma ferramenta de
múltiplos dentes, de alturas crescentes e dispostos em série. Com ele as operações
de desbaste, semi-acabamento, acabamento e por vezes até de alisamento são
feitas num único passe da ferramenta.
Para Sutherland (1997) o brochamento é um processo que pode ser utilizado
para gerar peças com características irregulares internas e externas, portanto tem
grandes potenciais nas aplicações industriais. Enquanto que para Ferraresi (1970) a
operação de brochamento consiste na usinagem linear e progressiva da superfície
de uma peça, mediante uma sucessão ordenada de arestas de corte.
Todas as definições se adicionam e desta forma pode se dizer que:
Brochamento é um processo de usinagem linear, interno ou externo que possibilita a
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
48
obtenção de superfícies regulares ou irregulares através de operações de desbaste,
de acabamento e até mesmo de alisamento em um único passe.
2.2.2 Ferramentas Utilizadas
2.2.2.1 Brocha
A máquina que executa o trabalho de brochamento, segundo Ferraresi
(1973) denomina-se “brochadeira”.
Conforme Stemmer (1995) a ferramenta utilizada na brochadeira,
denominada brocha (termo derivado do inglês “broach”,que por sua vez vem do latim
“brocus” = objeto provido de uma saliência em forma de dente) é relativamente
comprida, podendo ser forçada por tração ou compressão através de um furo
(brochamento interno) ou arrastada sobre a superfície de uma peça (brochamento
externo ou de superfície). Os diversos dentes da brocha têm formas que se
aproximam progressivamente da forma final desejada e têm alturas crescentes, que
definem de antemão a penetração de avanço por dente a
sf
(profundidade de corte).
(STEMMER, 1995)
Com relação ao custo da ferramenta, Stemmer expõe que a brocha é uma
ferramenta complexa, normalmente bastante cara, projetada, construída e afiada
para a usinagem de uma forma de perfil e tolerâncias definidas, de material
específico, numa máquina de características de curso e potência dadas. Peças
iguais, porém de materiais diferentes, exigem normalmente brochas com distinto
espaçamento entre os dentes e gumes com ângulos também distintos.O custo
elevado da ferramenta e sua utilização normalmente muito específica fazem com
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
49
que o brochamento, salvo poucas exceções, só seja econômico na usinagem de
grandes séries. (STEMMER, 1995)
A Figura 13 ilustra o formato geral de uma brocha.
Figura 13 - Brocha (Freire, 1977)
Observando a figura, toma-se Freire (1977) para melhor entendê-la, e
conforme este pesquisador, a ferramenta “Brocha” está dividida da seguinte forma:
a) cabeça de fixação (para o arrasto, com chaveta, pino, etc.)
b) parte guia;
c) parte cortante (desbaste);
d) parte acabadora (acabamento);
e) parte alisadora (eventualmente)
A Figura 14 apresenta uma ilustração dos dentes acima.
Figura 14 - Dentes de uma brocha (Freire, 1977)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
50
Ainda sob o contexto da caracterização das brochas, Freire (1977) diz que
as brochas podem ser classificadas segundo os critérios do tipo e modo de
operação, construção, função, forma e disposição dos dentes.
a) Com relação à classificação por tipo de operação, diz-se que pode ser:
•
interna;
•
externa ou de superfície.
b) Com relação ao modo de operação, diz-se que pode ser:
•
de tração;
•
de compressão.
c) Com relação ao tipo de construção, diz-se que pode ser:
•
inteiriça ou sólida;
•
em seções;
•
com dentes removíveis.
d) Com relação à função, diz-se que pode ser:
•
para furos redondos;
•
para rasgos;
•
para serrados;
•
para ranhuras retas e helicoidais;
•
para raiar;
•
para superfícies.
e) Com relação à forma, diz-se que pode ser:
•
reta;
•
circular.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
51
f) Com relação à disposição dos dentes, diz-se que pode ser:
•
com dentes normais;
•
dentes oblíquos;
•
dentes sobrepostos.
2.2.2.1.1 Principais Elementos
Os principais elementos de uma brocha interna de compressão são
mostrados na Figura 15, estes elementos segundo Stemmer (1995) são:
Figura 15 - Elementos de uma brocha interna
(Stemmer, 1995)
a) Guia dianteira – tem função de guiar a peça em relação ao primeiro dente
da brocha. No caso de brochas sucessivas, o perfil da guia deve corresponder ao do
último dente da brocha precedente. O comprimento da guia dianteira, calculado até
o primeiro dente da brocha, deve ser no mínimo igual ao comprimento do furo a
brochar.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
52
b) Guia traseira – localizada na extremidade traseira de brochas internas,
depois dos dentes de reserva, tem a função de orientar a brocha durante o corte dos
últimos dentes e evitar a queda do extremo da brocha.
c) Dentes – são os que realizam a operação de corte do material. A forma de
atuação de cada dente é semelhante a da ferramenta simples de corte por usinagem
(Figura 17). Os dentes são colocados em seqüência, como mostra a Figura 16, com
alturas crescente, determinando a penetração de avanço asf (profundidade de
corte). No caso do brochamento, o avanço é definido no próprio projeto da
ferramenta.
Figura 16 - Alturas crescentes dos dentes seqüenciais (Stemmer, 1992)
Figura 17 - Comparativa da atuação dos dentes de uma ferramenta
de brochamento com uma ferramenta de torneamento (Stemmer, 1992)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
53
Os dentes ao longo da brocha, mudam usualmente não só de dimensões,
mas também de forma. Os primeiros dentes têm um perfil que se assemelha ao da
peça a usinar, apenas com a sobremedida para assegurar o corte, enquanto que os
dentes finais se aproximam progressivamente da forma final desejada.
Os dentes da brocha conforme Stemmer (1995) se dividem em três grupos:
a) Dentes de desbaste: São os que removem a maior parte do excesso de
material. Na fixação da seqüência mais adequada de corte deve-se definir:
•
O escalonamento mais adequado dos dentes (em alturas crescente,
lateral ou combinado).
•
A disposição das seções dos cavacos a remover. Para evitar que a
brocha tenha tendência de fugir lateralmente, o centro de gravidade das
seções a cortar deve coincidir com o eixo da brocha. Se isso não for
possível, a brocha deve ser convenientemente apoiada.
•
A penetração do avanço por dente asf é escolhida em função das
variáveis:
- Dureza e tenacidade do material a usinar;
- Tipo de brochamento;
- Grau de acabamento superficial desejado;
- Tolerâncias especificadas;
- Quantidade total de material a remover;
- Comprimento da superfície a brochar;
- Rigidez da peça;
- Dimensões da brocha.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
54
Para aço meio duro (resistência
800 N/mm²) é recomendado uma
penetração de avanço por dente asf para desbaste com escalonamento em altura de
0,03 mm a 0,08 mm, e para acabamento de 0,01 mm.
b) Dentes de acabamento: Realizam o corte com pequena penetração de
avanço por dente asf, para assegurar um bom acabamento superficial. A penetração
do avanço usada normalmente é da ordem de 0,01 mm (aços).
c) Dentes de reserva (ou calibragem): Caracterizam-se por terem todos a
mesma forma e dimensões, ou seja, asf = 0. Neste trabalho, pela característica da
ferramenta e do processo não haverá dentes de reserva, na eventual necessidade
destes, deverão ser usinados no próprio corpo do punção.
Ainda com relação aos principais elementos de uma brocha interna de
compressão, temos:
a) Ressaltos abaulados de alisamento: Em brochas de acabamento de furos
é previsto eventualmente, depois dos dentes de corte, um certo número de ressaltos
abaulados com pequena sobremedida, da ordem de 0,002 mm por ressalto, os quais
produzem por esmagamento, uma superfície lisa e compacta. Para peças em aço, o
ressalto tem seção longitudinal abaulada (sem friso plano central), Figura 18.
Figura 18 - Ferramenta de brochamento com
ressaltos abaulados de alisamento (Mello, 2001)
b) Quebra-cavacos: São retificados nos gumes dos dentes de desbaste, sob
a forma de entalhes de cantos vivos ou arredondados e dispostos de forma
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
55
desencontrada, de um dente para o outro (Figura 19). O material deixado por um
entalhe é removido pelo dente seguinte. Os entalhes dos quebra-cavacos têm
larguras de 0,5 a 1 mm e igual profundidade, com espaçamento de 10 a 15 mm. Os
cavacos assim interrompidos são de mais fácil remoção e não entopem as bolsas da
brocha. Os últimos 5 a 8 dentes de desbaste bem como os dentes de acabamento
não devem ter entalhes quebra-cavacos para evitar a ocorrência de marcas na
superfície usinada.
Figura 19 - Quebra cavacos em uma ferramenta de brochamento (Stemmer, 1992)
c) Dentes oblíquos: As brochas têm, em geral, os gumes dispostos
ortogonalmente ao seu eixo, ou seja, à direção de corte. Em brochas de superfície
usa-se as vezes dentes oblíquos (Figura 20), a fim de obter um melhor acabamento
e reduzir a ocorrência de vibrações (“chatter”). Concordando com esta afirmação,
segundo Axinte (2004) as brochas com dentes de corte com ângulo inclinado em
relação à direção do corte principal apresentam uma tendência de menor vibração
no processo de usinagem. Quando duas superfícies adjacentes são brochadas
simultaneamente, os ângulos dos gumes devem ser dispostos de modo a afastar os
cavacos da aresta de interseção destas superfícies.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
56
Figura 20 - Dentes oblíquos (Mello, 2001)
Na parte referente aos dentes de corte da brocha conforme Stemmer (1995),
temos os seguintes elementos:
a) Face do dente A
γ
γγ
γ
(ou superfície de saída) é a superfície sobre a qual o
cavaco escoa.
b) Flanco do dente A
α
αα
α
(ou superfície de incidência) é a superfície voltada
para a correspondente superfície usinada.
c) Ângulo de saída lateral
γ
γγ
γ
f
é o ângulo entre a face do dente e um plano
normal ao eixo da brocha. Coincide com o ângulo de saída normal
γ
γγ
γ
n se os gumes
não tiverem inclinação, isto é, se forem ortogonais à direção do movimento de corte
da brocha. Para brochas internas trabalhando em aços de média resistência é
recomendado
γ
γγ
γ
f = 14
o
à 18
o
.
d) Ângulo de incidência
α
αα
α
f
é o ângulo entre o flanco do dente e a superfície
usinada. Seu objetivo é evitar o atrito entre o flanco dos dentes e a superfície
usinada. Deve ser mantido o mínimo possível para não enfraquecer a cunha de corte
e para que nas reafiações, que sempre são feitas pela face, não ocorra uma rápida
redução da altura dos dentes. Para aços os valores recomendados são de 1,5
o
a 3
o
no desbaste, e de 0,5
o
a 1
o
no acabamento.
e) Bolsa de cavacos. Como no brochamento os cavacos só podem ser
eliminados depois que o dente ultrapassar todo o comprimento do furo, cada dente
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
57
deve acomodar na bolsa a sua frente, todos os cavacos gerados durante a
passagem da brocha pela peça. Materiais duros e tenazes, como aços dão origem a
cavacos cisalhados ou contínuos que enrolam em espirais e dependem das
características do material, da penetração de avanço, do ângulo de saída, do raio da
face e do fluido de corte usado.
f) Altura do dente h depende diretamente do passo, pois define juntamente
com ele o volume da bolsa de cavacos. Passos grandes e pequenas penetrações de
avanço permitem adotar pequenas alturas de dentes e vice-versa.
g) Raio de concordância da face r1 é o raio no fundo da bolsa (Figura 21),
serve para aumentar a resistência do dente e orienta o enrolamento do cavaco
formado. No caso de passos pequenos, o fundo da bolsa pode ter o mesmo raio,
fazendo concordância entre a face de um dente e a reta do dorso do dente anterior,
a qual é inclinada de 45
o
.
Figura 21 - Altura dos dentes e raios de concordância (Mello, 2001)
2.2.2.1.2 Brocha de compressão
A brocha de compressão é empurrada através da peça, devendo, por essa
razão, ser curta em relação à sua seção, a fim de evitar flambagem, quando sujeita à
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
58
pressão exercida pelo cabeçote da brochadora. É muito empregada nos casos em
que a quantidade de material a cortar é pequena. São usadas para dar o
acabamento final em orifícios produzidos por furação ou alargamento. Como
exemplo do emprego das brochas de compressão tem-se o caso do acabamento do
furo do cubo de engrenagens tratadas termicamente, para corrigir qualquer distorção
e remover escamas.
As brochas de compressão foram as primeiras a serem utilizadas. São
forçadas através do furo, quer manualmente ou por prensa. Devem ser curtas, com
comprimento inferior a 25 diâmetros para evitar a flambagem. Por esta razão,
também só são usadas para remover pequenas quantidades de material. Sendo
relativamente baratas e não exigindo máquinas especiais, são usadas para
usinagem e acabamento de formas internas de séries pequenas, Figura 22.
Figura 22 - Brocha de compressão (Stemmer, 1992)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
59
A Figura 23 mostra as diferentes partes de uma brocha interna, de
compressão, dando a terminologia dos elementos.
Figura 23 - Elementos de uma brocha interna de compressão (Stemmer, 1992)
2.2.2.1.3 Vida útil
Conforme Zeilmann (2005) para a caracterização da usinabilidade de um
material de peça, a vida da ferramenta “T” é o critério de maior importância. A vida
"T" é o tempo mínimo durante o qual uma ferramenta resiste do início do corte até a
sua utilização total, relacionada a um certo critério de fim de vida sob certas
condições de usinagem.
Para a determinação da vida de uma ferramenta, na prática são empregadas
testes de longa duração, com as velocidades de corte usuais em máquinas-
ferramentas, o que no entanto exigem um elevado tempo de ensaio e grande
quantidade de material.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
60
2.2.2.1.4 Critérios para a determinação do fim de vida da ferramenta
Conforme Stemmer (1987) a medida que a ferramenta vai se desgastando,
observam-se variações mais ou menos profundas no processo de usinagem. A
temperatura se eleva progressivamente, a força de corte e a potência consumida
aumentam as dimensões da superfície usinada se alteram e o acabamento
superficial piora. Com ferramentas de aço rápido, ocorre um sobreaquecimento do
gume, que amolece e fica com aspecto de queimado, ao mesmo tempo em que
ocorre, subitamente, um violento efeito de frenagem da ferramenta sobre a peça, na
qual se forma uma faixa altamente polida pelo atrito. Em ferramentas de metal duro
o aumento das forças de corte, no caso de um desgaste excessivo, provoca o
lascamento e destruição total do gume. A utilização de uma ferramenta até este
ponto é de todo desaconselhável, pois será necessário um longo trabalho de
reafiação com a remoção de uma extensa camada de material de corte, antes que
se possa estabelecer um gume adequado.
Complementa ainda Stemmer (1987), que a fixação do ponto representativo
do fim da vida de uma ferramenta é fundamental no estudo da usinabilidade. São
utilizados na prática e nos ensaios de laboratório diversos critérios para determinar
este ponto, dependendo a escolha, em grande parte, das exigências da usinagem
(precisão de medidas, grau de acabamento) e do material da ferramenta.
Sob este contexto apresenta então os seguintes critérios práticos:
a) Falha completa da ferramenta - Que a inabilita para o corte, por
superaquecimento (queima), lascamento ou quebra. Na prática, não
convém ir até este ponto, porquanto as despesas de reafiação e o
consumo da ferramenta tornam antieconômico o processo.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
61
b) Falha preliminar da ferramenta - Acusada pelo aparecimento na
superfície usinada ou transitória da peça, de uma estreita faixa altamente
polida, indicando forte atrito de escorregamento com o flanco da
ferramenta. Ocorre faiscamento intenso. Este é um critério
freqüentemente usado no emprego de ferramentas de aço rápido.
c) Largura da marca de desgaste no flanco – Este é o critério de emprego
mais freqüente na indústria para a determinação do fim de vida da
ferramenta de metal duro e cerâmico. Uma vez alcançada uma largura
da marca de desgaste da ordem 0,8 a 2 mm, as ferramentas de metal
duro perdem a eficiência de corte. As larguras maiores de marca de
desgaste são admissíveis em ferramentas de maiores dimensões,
velocidades de corte mais baixas e com pastilhas mais tenazes.
Pastilhas mais duras e frágeis, como as de cerâmica, não admitem
larguras da marca de desgaste maiores do que 0,5 mm, sob pena de
ocorrer severo lascamento do gume.
d) Vibrações intensas (“chatter”) da peça ou ferramenta, ruídos fortes por
vibrações da máquina – Impedem o prosseguimento da usinagem.
Podem ter como causa o desgaste no flanco da ferramenta.
e) Profundidade da cratera ou faixa remanescente entre o gume e o início
da cratera. Em ferramentas de metal duro, a formação de crateras na
face pode determinar o fim da vida, ou porque a profundidade da cratera
ameaça o lascamento da pastilha ou porque a faixa se reduz a ponto de
ameaçar a integridade do gume.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
62
f) Deficiência de acabamento superficial – Ocorre freqüentemente uma
mudança súbita e pronunciada do grau de acabamento superficial, a qual
pode ser tomada como limite de vida da ferramenta.
g) Formação de rebarbas de usinagem na peça.
h) Forma dos cavacos – Uma brusca variação da forma dos cavacos pode
ser usada como critério de fim de vida.
i) Alteração de dimensões da peça – O desgaste provoca um
deslocamento do gume, o que por sua vez determina uma alteração nas
dimensões da peça usinada. Pode ser usado como limite de vida um
determinado deslocamento do gume, por exemplo, de 0,1 mm,
correspondendo a um aumento de 0,2 mm no diâmetro da peça.
j) Força de corte, torque ou potência – Em ensaios de laboratório, com o
emprego de dinamômetros, pode-se fixar o limite de vida da ferramenta
pelo aumento, de uma quantidade determinada, da força de corte, do
torque ou da potência consumida.
k) Aumento da força de avanço – É utilizado para fixar o limite de vida,
especialmente em brocas. O aumento da força de avanço está
intimamente relacionado com o desgaste no flanco (superfície de
incidência) e, portanto com a largura da marca de desgaste.
l) Aumento da temperatura do gume – Tem sido usado também, em
laboratório, para definir a vida da ferramenta.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
63
2.2.3 Processo de Brochamento
Como a velocidade de corte é relativamente baixa e pela aplicação de fluido
de corte apropriado, a peça quase não esquenta, reduzindo eventuais erros
dimensionais devidos a dilatações térmicas.
Os melhores resultados para aços, são obtidos para os de corte fácil e aços
na faixa de dureza entre 18 e 30 Rc. Aços mais macios tendem a rasgar, dando mau
acabamento. Aços acima de 30 Rc são mais difíceis de brochar, embora se obtenha
melhores acabamentos. Aços mesmo mais duros que 42 Rc tem sido brochados,
porém usando velocidades de corte mais baixas, com elevado desgaste da
ferramenta e necessidade de maiores potências de corte. (STEMMER, 1995)
2.2.3.1 Força de usinagem
O conhecimento da grandeza e da orientação da força de usinagem ou de
suas componentes, forças de corte, força de avanço e força passiva é a base.
Para o projeto de uma máquina-ferramenta, isto é, para o dimensionamento
correto das estruturas, acionamentos, fixação de ferramentas e guias, entre outros
elementos. Para a determinação das condições de corte em condições de trabalho.
Para a avaliação da precisão de uma máquina-ferramenta, em certas condições de
trabalho (deformação da peça e da máquina). Para a determinação de
procedimentos que ocorrem na região de formação de cavaco e para a explicação
de mecanismos de desgaste.
Além disso, a grandeza da força de usinagem é um critério para a
usinabilidade de um material - geralmente materiais de difícil usinabilidade
apresentam forças de usinagem maiores.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
64
2.2.3.2 Velocidade de corte
Conforme Stemmer (1995) em operação de brochamento se usam
velocidades de corte relativamente pequenas, assegurando longa vida à ferramenta.
O processo é altamente produtivo pela rapidez na remoção do material. Maiores
velocidades nem sempre levam a maiores produções, pois o tempo de corte é
apenas uma pequena parte do ciclo completo de brochamento. Por isto, tem-se
concentrado esforços para automatizar as operações de troca das peças, engate e
desengate da brocha, retorno da ferramenta. A Tabela 2 fornece velocidades de
corte recomendadas para brochas de aço rápido.
Existe uma tendência para o uso de maiores velocidades de corte,
especialmente para o brochamento de superfície. Maiores velocidades de corte,
além do aumento de produtividade podem levar a melhores acabamentos
superficiais (eliminação do gume postiço), vida mais longa da ferramenta e até a
melhor precisão de medidas, pela mais rápida eliminação do calor pelos cavacos.
Brochadeiras modernas tem sido construídas para velocidades de corte de 18 a 36
m/min. Para o brochamento de ligas de alumínio há máquinas experimentais que
tem operado com sucesso, com velocidades de corte superiores a 90 m/min.
(STEMMER, 1995)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
65
Tabela 2 – Velocidade de corte Vc (m/min) para brochas
Material Vc (m/min)
Aços de boa usinabilidade 6 - 10
Aços de 700 a 800 N/mm² 3 - 6
Aços muito duros 900 N/mm² 1 - 3
Ferro fundido maleável 5 - 9
Ferro fundido cinzento 6 - 9
Latão, bronze 8 - 12
Ligas de alumínio 10 – 14*
Brochas de alisamento 3
* Usar a velocidade máxima disponível na brochadeira.
Fonte: STEMMER, 1995
2.2.3.3 Meios lubri-refrigerantes para a usinagem
Segundo Stemmer (1987) o emprego de meios lubri-refrigerantes (também
chamados fluidos de corte, óleos de corte, meios de lubrificação e arrefecimento,
líquidos refrigerantes, etc) tem por finalidade:
•
Aumentar a vida da ferramenta;
•
Aumentar a eficiência de remoção do material;
•
Melhorar o acabamento superficial;
•
Reduzir a força e potência de corte.
Com relação aos meios lubri-refrigerantes, Stemmer (1987) apresenta as
seguintes funções básicas:
•
Refrigeração
•
Lubrificação
•
Proteção contra corrosão
•
Arrastamento dos cavacos
•
Eliminação do gume postiço
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
66
Com relação à refrigeração da ferramenta, STEMMER, (1987) comenta que
em altas velocidades de corte, ou seja quando se utilizam ao máximo as
possibilidades das ferramentas e a temperatura do gume se aproxima do ponto de
amolecimento, um pequeno resfriamento pode melhorar a vida da ferramenta. Em
um ensaio sob condições de corte determinadas, o abaixamento da temperatura de
700 para 650 ºC provocou um aumento de vida de 4 para 20 minutos e uma nova
redução de temperatura para 600 ºC elevou a vida da ferramenta para várias horas.
Deve atuar especialmente na zona de contato da peça e do cavaco com a
face da ferramenta.
STEMMER, (1987) cita que o aquecimento se deve a dois fatores: atrito
entre peça e cavaco, sendo este responsável por 25% do calor gerado e trabalho de
dobramento do cavaco, responsável por 75% do calor gerado. Desta forma a
lubrificação atua, diretamente, apenas sobre uma pequena parcela do calor gerado
(25%). Entretanto verifica-se que a lubrificação diminui o fator de recalque do cavaco
e, com isto, reduz, também, o trabalho de dobramento do cavaco. Este mecanismo
de atuação do fluído lubrificante tem sido muito discutido, uma vez que a existência
de pressões de contato entre cavaco e superfície de saída, são da ordem de 2700
MPa e temperaturas de 600
o
C, tornam de todo impossível a hipótese de lubrificação
hidrodinâmica, com formação de uma cunha de óleo semelhante à que ocorre em
mancais. Como a viscosidade do lubrificante não tem nenhum efeito sobre o
coeficiente de atrito. Uma explicação do mecanismo de lubrificação é a seguinte: as
superfícies do cavaco e da peça não são absolutamente planas, mas apresentam
irregularidades, nas quais pode penetrar o fluído de corte por capilaridade ou outra
ação mecânica. (STEMMER, 1987)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
67
Segundo Stemmer (1987) em face das pressões extremamente altas, entre
as superfícies metálicas que escorregam uma sobre a outra, gera-se uma situação
de atrito limite. As rugosidades mais salientes, em contato metálico, atritam-se e
soldam-se momentaneamente. Fora dos pontos de contato existe uma película de
lubrificante de espessura apenas molecular. Os aditivos existentes no lubrificante
formam por absorção ou por reação química camadas intermediárias, que reduzem
o atrito metálico ente as superfícies. Uma separação completa entre as superfícies
não é possível na usinagem. Lee (2002) desenvolveu para o uso da análise de
elementos finitos, baseado nas medidas experimentais, um modelo de fricção
considerando a viscosidade do lubrificante e a rugosidade da superfície.
Aditivos de extrema pressão (EP), de ação química, formam películas
resistentes a pressões mais elevadas. A parte inferior do cavaco, sem nenhuma
exposição anterior ao meio ambiente, apresenta-se quimicamente muito ativa, o que
somado às altas pressões e temperaturas, favorece as reações químicas.
Finaliza Stemmer (1987) expondo que a medida que aumenta a velocidade
de corte, o tempo para a entrada do fluido entre as superfícies atritantes e para a
reação química dos aditivos se torna insuficiente, perdendo-se progressivamente o
efeito lubrificante. Em altas velocidades, de qualquer forma o efeito refrigerante é
mais importante que a lubrificação.
2.2.3.4 Seleção do fluido lubri-refrigerante em função do processo de usinagem
Segundo Stemmer (1987) os processos de usinagem difícil usam-se baixas
velocidades de corte, recomendando-se o uso de fluidos que tenham boas
características de lubrificação. Ao contrário, em processos de usinagem fácil, usam-
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
68
se altas velocidades de corte e o fluido deve ter, preponderantemente, qualidades
refrigerantes. Seguindo este raciocínio Shaw (2005) considera a lubrificação
importante para o processo de brochamento e puncionamento por utilizarem baixas
velocidades de corte; ao contrário do que acontece no processo de torneamento e
fresamento que necessitam mais de refrigeração devido a altas velocidades de
corte utilizadas.
Conforme Stemmer (1987) a Tabela 3 dá uma orientação sobre os fluidos de
corte recomendados em distintas operações de corte e diferentes materiais.
Tabela 3 - Seleção de fluído de corte para a usinagem
Operação Aços com índice de usinabilidade
>70% 55 a 75% <55%
Ligas de
cobre
Ligas de
alumínio
Plainar, tornear
e furar
S (30:1), 0-2,
0-4
S(30:1), 0-2, 0-4 S (20:1), 0-3, 0-
4, 0-7
S (20:1)
0-1
S (30:1) 0-a
Fresar,
mandrilar
S (20:1) 0-4,
0-2
S (15:1) 0-2, 0-3 S (10:1) 0-3, 0-4
S (15:1)
0-1
S (20:1) 0-a
Alargar S (15:1) 0-4,
0-2
S (10:1) 0-2, 0-4,
0-7
S (10:1) 0-3, 0-
4, 0-5, 0-7
S (15:1)
0-1
S (20:1) 0-a
Brochar
(desbaste)
S (15:1) 0-4 S (15:1) 0-4 S (10:1) 0-5, 0-7
S (15:1)
0-1
S (15:1) 0-a
Brochar
(acabamento)
0-2, 0-4 S
(EP) (10:1)
0-3, 0-5, 0-7 0-3, 0-5, 0-7 S (15:1)
0-1
S (15:1) 0-a
Brochar
(serviço
pesado)
0-6
0-7
0-6
0-7
0-6
0-7
S (15:1)
0-1
S (10:1) 0-a
Fonte: STEMMER, 1987
Abreviações:
S = Emulsões (proporções indicadas) ou soluções;
S (EP) = Emulsões com aditivos de extrema pressão;
O = Óleo de corte: 1) mineral puro; 2) com misturas de até 10% de óleos
graxos animais; 3) idem até 40%; 4) com adição de enxofre (menos de 1%); 5) idem
até 2%; 6) idem, mais de 2% de enxofre; 0-7: óleo sulfurado, com adição de óleos
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
69
graxos; 0-a: óleos minerais puro, transparentes e inodoros, próprios para alumínio,
querosene; querosene com 30% de óleo mineral puro.
2.2.3.5 Qualidade superficial da peça
Conforme Zeilmann (2005) a qualidade de superfícies obtidas por usinagem
pode ser um critério para a determinação dos parâmetros de entrada na usinagem,
caso não haja outros critérios específicos. Como fatores influentes sobre a qualidade
superficial, de início serão consideradas as condições de corte e a geometria da
ferramenta.
Os fatores que influenciam na superfície estão resumidos, de forma
característica, na figura seguir. A rugosidade cinemática é decorrente da forma da
quina da ferramenta e do movimento relativo entre peça e ferramenta.
A Figura 24 apresenta as grandezas influentes sobre a qualidade superficial
na usinagem dos metais.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
70
Figura 24 - Grandezas influentes sobre a qualidade superficial (Koenig,1990)
2.2.3.6 Forma dos cavacos
Conforme Zeilmann (2005) a forma e tamanho dos cavacos, bem como a
maneira com que se forma o mesmo, têm uma importância predominante
principalmente em processos que apresentem um volume de espaço reduzido para
armazenamento do cavaco (por exemplo furação, brochamento e fresamento) e em
autômatos de usinagem, devido ao pequeno espaço disponível para o trabalho e ao
grande volume de cavaco gerado.
Grandezas influentes sobre a qualidade superficial na usinagem de metais
Rugosidade cinemática
Rugosidade da superfície de corte
Outras influências
Movimento
relativo do
gume da
ferramenta
Avanço
Influenciado
por:
Velocidade
de corte
Perfil do
gume de
corte
Entalhes
Influenciado
por:
Abrasão
Desgaste no
gume
secundário
Mec. de
corte e
deformação
no gume de
corte; Zona
de retenção
de gume
postiço
Geometria
de corte
ativa
Influenciado
por:
Tipo,
estrutura e
resistência
do material
da peça
Temperatura
de corte
Alteração
da
superfície
de corte
Desgaste
na quina e
superfície
livre
Influenciado
por:
Relação
entre atrito e
desgaste
Fluido
refrigerante
Vibrações; cavacos em contato
com a peça; deformação dos
mecanismos de avanço
Rigidez de sistemas dinâmicos
Ferramenta-peça-máquina
Influenciado
por:
Força de corte
Formação de cavaco
Estrutura interna do gume
Material da peça
Condições de corte
Mat. de corte
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
71
Além disso existe possibilidade de concluir se sobre a usinabilidade de um
material pelo fator de recalque do cavaco.
Ainda segundo Zeilmann (2005) as principais influências sobre a formação
de cavaco são as condições de corte e a geometria da ferramenta. A quebra
adequada do cavaco pode ser obtida pela diminuição da deformabilidade do material
da peça ou pelo aumento da deformação do cavaco. Como a capacidade de
deformação do material é dependente da temperatura na região de corte, uma
redução da velocidade de corte ou a refrigeração da região de corte levam a
cavacos mais quebradiços. (ZEILMANN, 2005)
De importância maior, no entanto, é o aumento do grau de deformação por
um maior curvamento do cavaco.Para isto deve-se reduzir o ângulo de saída ou
empregar-se um quebra-cavaco. Também um aumento da espessura de usinagem,
para o mesmo raio de curvatura do cavaco, leva a um grau de deformação maior na
região externa do cavaco, o que por sua vez propicia a sua quebra. A formação do
cavaco é basicamente influenciada pela deformabilidade, tenacidade e resistência
ou estado metalúrgico do material da peça.
2.2.3.7 Vantagens do brochamento
Consideram-se as vantagens da fabricação com a tecnologia do
brochamento:
a) Precisão na usinagem de peças idênticas. Tolerâncias apertadas são
comumente obtidas;
b) Acabamento superficial de ótima qualidade em formas complexas;
c) Mais peças por hora, por ferramenta, por reafiação;
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
72
d) Diminui ou elimina operações subseqüentes;
e) Devido à simplicidade da brochadeira, não requer treinamento ou
operador especializado;
f) Substituição da ferramenta com pouca freqüência;
g) Reduzida manutenção, com apenas um conjunto móvel há uma
reduzida manutenção.
2.3 OBSERVAÇÕES SOBRE USINAGEM
2.3.1 Rugosidade
Uma definição bastante elucidativa é citada por Faccio (2002), em que a
rugosidade consistiria de “irregularidades de pequena escala de uma superfície”,
enquanto que erros de forma seriam “uma medida do desvio de forma de uma
superfície de sua forma ideal (por exemplo, plana, cilíndrica ou esférica)”. Este
mesmo autor admite que a distinção entre os dois conceitos é arbitrária, embora
claramente envolva a escala de irregularidade paralela à superfície.
A rugosidade e as dezenas de parâmetros utilizados para identificá-la, serve
para diversas aplicações. Conceitos de projeto, desgaste, atrito e lubrificação são
profundamente influenciados pela rugosidade.
O projeto em engenharia necessita de propriedades superficiais
estabelecidas por valores descritos em normas para definir critérios de ajuste,
vedação, interferência e dinâmica dos elementos de um conjunto. Para obter os
diferentes valores de rugosidades médias, a norma DIN 4766 estabelece as
seguintes operações de processamento para metais.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
73
A Figura 25 apresenta as relações de rugosidade entre os métodos de
manufatura e os valores atingíveis médios.
Grupo Principal Designação do Método
0,006
0,012
0,025
0,05
0,1
0,2
0,4
0,8
1,6
3,2
6,3
12,5
25
50
Fundição em molde de areia
Fundição em molde de casca
Fundição em coquilha
Fundição sob pressão
Fundição por cera perdida
Forjamento em matriz fechada
Laminação plana
Estampagem profunda de chapas
Extrusão
Estampagem
Laminação de perfis
Torneamento longitudinal
Faceamento
Abertura de ranhuras
Aplainamento
Contorno com plaina limadora
Alisamento
Furação
Mandrilhamento
Escareamento
Alargamento
Fresamento tangencial
Fresamento de topo
Brochamento
Limagem
Retificação circular longitudinal
Retificação circular de superfícies
Retificação circular de mergulho
Retificação superficial tangencial
Retificação superficial de topo
Retificação-polimento
Brunimento
Acabamento finíssimo
Polimento circular com disco
Polimento de superfície com disco
Usinagem por ultra-som
Polimento
Jateamento de abrasivo
Tamboreamento, rebarbação
Corte por chama
Legenda
Valores comuns
Valores possíveis
Separação
Conformação
Valores Atingidos médios de Ra em µm
Fundição
Método de Manufatura
Figura 25 - Relações de rugosidade entre os métodos de manufatura e os valores
atingíveis médios (Faccio, 2002)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
74
2.3.1.1 Definições de alguns parâmetros de rugosidade
A rugosidade média, denominada R
a
, é possivelmente o mais antigo
conceito de rugosidade ainda em uso. Sua disseminação pode ser atribuída à
facilidade de cálculo, mesmo com aparelhos analógicos simples. Sua definição pode
ser expressa como o desvio médio de um perfil de sua linha média. Outra boa
definição seria a distância média de um perfil desde sua linha média, sobre um
comprimento medido (FACCIO, 2002). Matematicamente, a expressão é a seguinte:
( )
dxxy
l
R
m
m
a
=
1
0
1
(08)
Um exemplo gráfico desta operação numérica é ilustrado na figura 26.
Figura 26 - Gráfico (Faccio, 2002)
Outro conceito amplamente difundido é o espaçamento médio de picos (S
m
).
Sua definição é aceita como o comprimento medido sobre a quantidade de picos
contados (D). A definição de pico é como o maior ponto registrado entre dois
cruzamentos da linha média do perfil. (FACCIO, 2002)
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
75
O espaçamento médio de picos pode ser definido matematicamente da
seguinte maneira:
D
l
S
m
m
=
(09)
Este parâmetro é amplamente utilizado em indústrias de chapas metálicas,
por designar uma condição que afeta diretamente a aparência, a função e a
conformabilidade deste produto acabado.
Ainda, segundo Faccio (2002), o parâmetro R
y
é definido como sendo a
distância entre o pico mais alto e o vale mais baixo, dentro de um comprimento
medido de um perfil de rugosidade.
O parâmetro R
y
tem vantagens e desvantagens: é um verdadeiro indicador
da distância máxima dos limites de picos e vales de um comprimento medido.
Contudo, o pico mais alto pode estar no começo do perfil analisado, enquanto o vale
mais profundo pode estar no final deste perfil. Assim, estas duas ocorrências estão
muito pouco correlacionadas, e o parâmetro R
y
registrado pode transmitir uma idéia
incorreta sobre a superfície.
Para evitar tais situações, há um outro parâmetro de rugosidade semelhante
ao R
y
o R
z
. De acordo com a norma ISO 4287, o parâmetro R
z
é a distância média
entre os 5 picos mais altos e os 5 vales mais profundos, dentro de um comprimento
medido.(FACCIO, 2002)
Conforme Faccio (2002) juntos, os parâmetros R
y
e R
z
fornecem uma idéia
mais clara para a monitoração da variação do acabamento superficial em um
processo de fabricação. Valores similares de R
y
e R
z
indicam um acabamento
superficial consistente de um processo de fabricação, enquanto que diferenças
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
76
significativas destes dois indicam defeitos superficiais quando se deseja uma
superfície consistente.
R
z
, isoladamente pode ser considerado mais sensível a mudanças no
acabamento superficial que R
a
, por exemplo. Isso porque somente alturas máximas
de perfis, e não suas médias, são comparadas e analisadas.
2.4 FERRAMENTAS DE ESTAMPAR ADAPTADAS PARA BROCHAMENTO
Poucas informações sobre ferramentas combinadas de puncionamento e
brochamento foram encontradas. Conforme Society of Manufacturing Engineers
(1990) encontra-se um descritivo sobre ferramentas para recortar rasgos em eixo por
sistema de brochamento em ferramenta de estampar. O exemplo comenta que o
desbaste por dente é de aproximadamente 0,08 mm e que os dentes da brocha são
feito de aço rápido.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
77
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E TÉCNICAS DE ANÁLISE
Antes de discutir as técnicas de análise utilizadas, neste trabalho,
definir-se-ão as variáveis independentes que, provavelmente, afetam o diâmetro e a
rugosidade do furo, bem como a temperatura e o desgaste da brocha.
3.1 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL
3.1.1 Definição das Variáveis
A qualidade dos furos é dependente das condições de corte. As variáveis
escolhidas são os parâmetros do processo que possivelmente, influenciam na
rugosidade e no diâmetro final do furo.
As variáveis independentes
1
escolhidas dividem-se em dois tipos: as
relacionadas a ferramenta (seqüência de corte no brochamento, ângulo de ponta da
ferramenta) e relacionada ao processo (lubrificação/refrigeração). As variáveis
dependentes
2
(variáveis de resposta) escolhidas foram: variação do diâmetro final do
furo, rugosidade do furo, e finalmente variáveis relacionadas às condições de corte
as quais são: temperatura no meio da brocha e o desgaste da ferramenta após 100
furos.
A variação do diâmetro final do furo foi escolhida por indicar a precisão do
furo, a segunda por ser um parâmetro associado a qualidade do furo, a terceira e
1
Variável que pode ser manipulada pelo pesquisador, a fim de avaliar os efeitos causados
sobre outra variável (chamada de variável dependente). Hipoteticamente, é a influência causal nos
estudos experimentais”. (APOLINÁRIO, 2004).
2
Variável dependente é uma variável cujo valor supõe-se que dependa de outra variável
(chamada de independente). É a variável que é observada e medida pelo pesquisador. Nos estudos
experimentais, constitui-se nos efeitos que estão sendo estudados. (APOLINÁRIO, 2004)
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
78
quarta por estar associado as condições de corte, bem como a vida útil da
ferramenta.
Para facilitar a identificação dos experimentos foi criado um código para
identificar as condições de estampagem e brochamento.
O primeiro código corresponde ao tipo de punção e pode ser PI (punção do
tipo I); PII (Punção do tipo II) e finalmente PIII (Punção do tipo III). O segundo código
corresponde ao ângulo de ponta da ferramenta de estampagem e pode ser S
(punção Sem ângulo de entrada) e C (punção Com angulo de entrada). Finalmente o
terceiro código corresponde a quantidade de lubrificante Hislip na mistura e pode
ser: 100 (100 % de Hislip); 75 (75 % de Hislip) e 50 (50 % de Hislip).
Na Tabela 4 visualiza-se a identificação dos ensaios realizados para a
execução do experimento. A seqüência dos experimentos se deu de forma não
probabilística e não aleatória. Quantitativamente o experimento consiste em um
fatorial 2
2
x3
1
, ou seja é constituído pelos 18 ensaios descritos na Tabela 4.
Tabela 4 – Variáveis e níveis do experimento
Nº Ordem DESIGNAÇÃO Descrição
1 PIS100 Punção tipo I – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (100%).
2 PIIS100 Punção tipo II – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (100%).
3 PIIIS100 Punção tipo III – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (100%).
4 PIS75 Punção tipo I – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (75%).
5 PIIS75 Punção tipo II – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (75%).
6 PIIIS75 Punção tipo III – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (75%).
7 PIS50 Punção tipo I – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (50%).
8 PIIS50 Punção tipo II – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (50%).
9 PIIIS50 Punção tipo III – Sem ângulo de corte - Concentração de Hislip (50%).
10 PIC100 Punção tipo I – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (100%).
11 PIIC100 Punção tipo II – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (100%).
12 PIIIC100 Punção tipo III – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (100%).
13 PIC75 Punção tipo I – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (75%).
14 PIIC75 Punção tipo II – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (75%).
15 PIIIC75 Punção tipo III – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (75%).
16 PIC50 Punção tipo I – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (50%).
17 PIIC50 Punção tipo II – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (50%).
18 PIIIC50 Punção tipo III – Ponta com ângulo de corte de 22,5º - Concentração de Hislip (50%).
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
79
Variáveis mantidas constantes:
−
Matriz (item 3.2.2.)
−
Prensa (item 3.2.6)
−
Tira de aço – matéria prima (ver item 3.2.4)
3.1.2 Preparativos do Experimento
Para facilitar o experimento foi feito um fluxograma de processo, conforme
Figura 27.
Foram feitas as separações das tiras de aço, a separação dos punções e as
misturas de Hislip com água.
3.1.2.1 Separação das tiras de aço
As cinqüenta e quatro tiras de aço foram separadas e disposta uma ao lado
da outra, próximo a prensa. O objetivo da separação foi proporcionar organização e
fácil acesso às tiras no momento da estampagem.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
80
Lubrificar todos os punções com o mesmo óleo
Selecionar condições de lubrificação/refrigeração
Utilização sempre
da mesma prensa
Preparar o material
para os testes
Preparar diluição do óleo
lubrificante
Estampar 100 furos
ininterruptamente
Marcar os furos 10, 50 e 100
Utilizar os três tipos de punções (com e sem
ponta) nos diferentes níveis de
concentração de óleo
Identificar a sequência de furos
Registrar o experimento com
analisador térmico
Medir a rugosidade e dimensões
dos furos estampados
Registrar todos os efeitos
esperados ou não
Armazenar todas as chapas
estampadas e punções
Registrar todo o experimento
por meio de fotografias digitais
Preparar ferramenta
na prensa
Figura 27 - Fluxograma do Processo
Marcar os furos a serem medidos
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
81
3.1.2.2 Separação dos punções
Foram separados os 18 punções (6 do tipo I, 6 do tipo II e 6 do tipo III) sobre
a bancada. A Figura 28 mostra a identificação dos punções. Maiores detalhes
podem ser obtidos na Figura 33.
Figura 28 - Punções
3.1.2.3 Preparação da mistura (água + Hislip)
Foram preparados 5 litros de Hislip com concentração 50%, 5 litros com
concentração 75% e 5 litros com concentração 100%. Os recipientes contendo estas
misturas ficaram ao lado da bancada.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
82
3.1.3 Experimento
3.1.3.1 Procedimentos durante o processo de estampagem
Na execução de cada um dos ensaios apontados na Tabela 4 seguiram-se
os procedimentos descritos na Tabela 5. Cada processo de estampagem envolve a
estampagem de 100 furos (para que se tenha um comparativo de experimentos,
realizado por Mello (2001)), divididos em três tiras de aço.
Tabela 5 - Processo de Estampagem
INÍCIO DO PROCESSO DE ESTAMPAGEM (1 punção – 3 tiras – 100 furos)
1
Colocou-se o punção desejado na prensa.
2
Escolheu-se a concentração de Hislip a ser utilizada.
3
Abriu-se a torneira para liberar a mistura (Água + Hislip) no dispositivo de
lubrificação.
4
Colocou-se a primeira tira de aço na prensa.
5
Iniciou-se a estampagem da primeira tira (furos 1 a 34).
6
Finalizou-se a estampagem da primeira tira (34 furos).
7
Retirou-se a tira da prensa.
8
Etiquetou-se a tira (Tira 1 )
9
Colocou-se a segunda tira de aço na prensa
10
Iniciou-se a estampagem da segunda tira (furos 35 a 68).
11
Finalizou-se a estampagem da segunda tira (34 furos).
12
Retirou-se a tira da prensa.
13
Etiquetou-se a tira (Tira 2 )
14
Colocou-se a terceira tira de aço na prensa
15
Iniciou-se a estampagem da terceira tira (furos 69 a 100).
16
Mediu-se a temperatura no meio da brocha após a estampagem do furo 100 (sem
parar a estampagem).
17
Registrou-se a temperatura medida em uma caderneta própria.
18
Finalizou-se a estampagem da terceira tira (32furos).
19
Retirou-se a tira da prensa.
20
Etiquetou-se a tira (Tira 3)
FIM DO PROCESSO DE ESTAMPAGEM
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
83
Foram realizados dezoito processos. O número total de tiras usadas nos
dezoito processos foi cinqüenta e quatro. O número total de furos foi de um mil e
oitocentos.
3.1.3.2 Procedimento após o processo de estampagem
As tiras de aço foram numeradas seqüencialmente de 1 até 54 após a
conclusão dos dezoito processos, conforme Figura 29. O processo de numeração
das tiras foi feito com marcador industrial (Traçoforte-ponta de 2mm).
Figura 29 – Tiras Numeradas
3.1.3.3 Corpos de prova
As cinqüenta e quatro tiras de aço estampadas geraram cinqüenta e quatro
corpos de prova. Os corpos de prova são pedaços de tira com comprimento
aproximado de 130mm. Os corpos de prova têm a forma típica apresentada na
Figura 30. Cada corpo de prova é identificado pelo número da tira que lhe deu
origem. A numeração dos corpos de prova foi feita com marcador industrial. Ao total
foram realizados 18 corpos de prova.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
84
Figura 30 - Corpo de prova típico
3.1.3.4 Medição do diâmetro dos furos
Foram medidos os furos, de números 96, 97, 98, 99 e 100 de cada um dos
18 processos de estampagem com diferentes tipos de punções, de acordo com as
formas dos punções, concentrações dos lubrificantes e os ângulos de ponta dos
punções, num total de 90 furos.
Além da medição dos diâmetros dos furos, foram medidas as conicidades
dos furos, que é a diferença dos diâmetros de entrada e saída do furo.
3.1.3.5 Registros fotográficos
Foram fotografados todos os corpos de prova e as seções dos furos. As
fotos serviram para registrar o aspecto da superfície dos furos seccionados. Foram
fotografadas 18 seções dos furos. Cada corpo de prova teve a seção do seu furo
fotografada.
Para fotografar as seções, utilizou-se o procedimento abaixo:
a) colocou o corpo de prova desejado em um lugar de fácil acesso da
máquina e sobre um fundo de papel sulfite;
b) focalizou a seção a registrar a uma distância de 30cm;
A Figura 31 ilustra a foto da seção do furo 100 da tira 37.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
85
Figura 31 - Foto da seção do furo 100 da tira 37
3.1.3.6 Medida da rugosidade das paredes dos furos
Foram medidas as rugosidades dos furos de número 96, 97, 98, 99 e 100 de
cada um dos 18 processos de estampagem com diferentes tipos de punções. Ao
total foram medidas as rugosidades de 90 furos. A medição consistiu em deslocar o
sensor no mesmo sentido de deslocamento do punção dentro do furo sempre do
mesmo lado interno do furo, ou seja a 180° do sentido de corte da tira. Para a
medição das rugosidades dos furos foram utilizados cinco segmentos de medição de
0,8 mm.
3.1.3.7 Medida da temperatura dos punções
Foram medidas as temperaturas no meio da brocha do punção, após a
estampagem do furo 100 (durante o ensaio) com o termômetro Rayteck-st a uma
distância de 50 cm do punção.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
86
3.1.3.8 Análise estatística: ANOVA
Os resultados da variação do diâmetro, rugosidade, temperatura e
conicidade foram analisados com auxílio do software estatístico Statistica module
switcher . Construiu-se a tabela ANOVA (análise da variância) para identificar qual
variável apresentou diferença estatisticamente significativa. Utilizou-se o teste de
comparação múltipla LSD (Least Significant Difference) com confiança de 95% para
analisar quais médias são estatisticamente diferentes.
Segundo Fonseca (1996) a análise da variância é útil para o tratamento de
dados oriundos de planejamentos experimentais. É também utilizada nos
planejamentos de estudos observacionais, onde o investigador apenas observa e
mede o fenômeno estudado.
A análise é utilizada para comparar dois ou mais grupos. Utilizou-se a
comparação das variâncias para verificar a variação de uma população normal.
Aplicou-se a análise da variância para o teste da hipótese nula (todas as médias são
iguais), o que pode identificar pelo menos uma das médias diferentes das demais.
Neste sentido Spiegel (1978) expõe que o objetivo da análise da variância é testar a
significância de diferenças entre três ou mais médias amostrais, ou,
equivalentemente, testar a hipótese de nulidade, de que as médias amostrais são
todas iguais. Seguindo este raciocínio, para Triola (1999) a análise da variância
(ANOVA) é um método para testar a igualdade de três ou mais médias
populacionais, baseado nas análise de variâncias amostrais.
A ANOVA apresenta-se como uma tabela, sendo que a análise de
significância das médias é realizada sobre a estatística F (relação dos quadrados
médios – dos tratamentos e residual) e sobre o fator p. Quanto maior o fator p mais
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
87
próximo da hipótese nula é o experimento. Desta forma, adota-se o fator p menor
que 5% para identificar médias com diferenças estatisticamente significativas entre
os fatores, (SANTOS, 2004).
A ANOVA identifica desigualdade das médias, porém não identifica quais ou
quais médias são diferentes. Assim, torna-se necessário a aplicação de um teste de
comparação múltipla. O teste LSD utiliza a distribuição de probabilidade t de student
com 95% de grau de confiança para comparar a diferença das médias, (BUTTON,
2000).
3.2 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
Os materiais usados no experimento foram: dezoito punções “ferramentas
combinadas”, matriz de estampagem, ferramenta de estampagem (com punção
guiado), dispositivo de lubrificação, cinqüenta e quatro tiras de aço e quinze litros de
óleo Hislip. Os equipamentos utilizados no experimento foram: Uma prensa
mecânica tipo C (Marca La Mundial), um paquímetro digital Mitutoyo, um
rugosímetro Mitutoyo SJ-201 e uma máquina fotográfica digital Sony – Cyber Shot
DSC-PSO . Os materiais e os equipamentos estão devidamente caracterizados nos
itens 3.2.1 a 3.2.11.
3.2.1 Punções “Ferramenta Combinada”
Os 18 punções componentes da amostra foram feitos de aço VF 800AT. Foi
adotado este aço por sua aplicabilidade às ferramentas de corte. Segundo a Villares
a elevada tenacidade e resistência ao desgaste do VF800AT são apropriadas para
trabalhos a frio como pentes e rolos laminadores de roscas, facas industriais,
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
88
ferramentas de cunhagem, matrizes de corte e repuxo, etc.
(http://www.cimm.com.br/jornalvillares/jornal_2_edicao.pdf)
Geometricamente os punções apresentam 100mm de comprimento e
diâmetro de 8,8mm. A altura do dente (h) da brocha é igual à penetração de avanço
(asf) ou profundidade de corte variando de 0,025 a 0,15 mm. Estando dentro dos
padrões de penetração de avanço (0,03 a 0,08 mm - conforme revisão teórica) de
um dente de desbaste de uma brocha. À distância de um dente para o outro é de 1
mm, com um comprimento total a brochar que varia de 8 a 13,9 mm (dependendo do
tipo de punção). O comprimento máximo a brochar foi projetado para que fosse o
menor possível, devido às limitações de curso dos outros punções que compõe uma
ferramenta mista, com punções combinados e punções simples. Da extremidade de
corte (ponta) do punção ao início da brocha tem-se um valor de 3,4 mm, para que a
operação de puncionamento seja totalmente completa. Foram construídos punções
com ângulos de ponta de 22,5º para melhorar o comportamento da chapa que
segundo Singh (1992) causam menos deformação radial.
De acordo com os resultados obtidos nos experimentos de Mello (2001) as
bolsas de cavaco dos punções causavam enfraquecimento na sessão central do
punção, chegando em alguns casos ocorrer à quebra do punção. Para alguns tipos
de punções ocorriam o rápido o preenchimento das bolsas com cavaco, tornando-as
inoperantes. Portanto para este trabalho não foram construídas punções com
bolsas de cavaco.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
89
As diferenças básicas dos tipos de punções, conforme Figura 32 estão nos
dentes da brocha:
- Punção I: Punção com dentes progressivos no avanço.
- Punção II: Punção com dentes progressivos no avanço e retorno.
- Punção III: Punção com dentes progressivos no avanço (2X).
Figura 32 – Perfil dos dentes dos punções combinados
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
90
A Figura 33 mostra as características técnicas relevantes dos punções,
conforme descrito anteriormente.
(a) – Punção I sem ângulo
(b) – Punção I com ângulo
(c) – Punção II sem ângulo
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
91
(d) – Punção II com ângulo
(e) – Punção III sem ângulo
(f) – Punção III com ângulo
Figura 33 – Continuação - Características técnicas
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
92
3.2.2 Matriz de Estampagem
A matriz foi feita do mesmo material dos punções (Aço VF800AT). A Figura
34 mostra as características geométricas da matriz.
Figura 34 - Desenho da Matriz
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
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93
A Figura 35 mostra a posição onde a matriz é montada na ferramenta.
Figura 35 – Matriz
3.2.3 Ferramenta de estampagem
Para que os punções e matriz sejam montados em uma ferramenta de
estampagem foi construída uma ferramenta com punção guiado (Figura 36), cuja
guia é efetuada pela placa que também funciona como extrator. Segundo Schaeffer
(1999) este tipo de ferramenta é usado para peças mais precisas e para a fabricação
de pequenas quantidades. As vantagens deste tipo de ferramenta é a combinação
do baixo custo e da facilidade de preparação da prensa.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
94
Figura 36 – Ferramenta de estampagem
3.2.4 Dispositivo de Lubrificação
Foi desenvolvido um dispositivo de lubrificação conforme mostrado na
Figura 37. O porta punção foi usinado internamente com furos e ranhuras de tal
forma que possibilite a passagem do fluído lubrificante. O fluído lubrificante entra
pelo furo de diâmetro de 6 mm e vai para o reservatório anelar de diâmetro de 25
mm, que por sua vez sai pelas ranhuras, escorrendo em volta do punção, efetuando
assim a lubrificação e refrigeração dos punções. O material utilizado foi o aço SAE
1045.
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
95
Figura 37 - Dispositivo de lubrificação no porta punção
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
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96
A Figura 38 indica a forma do dispositivo de lubrificação pronta e acabada.
Figura 38 - Dispositivo de lubrificação
Ao entrar no dispositivo a mistura de óleo lubrificante e água vai diretamente
para a ranhura apontada em destaque na Figura 39 escorrendo então para o corpo
do punção.
Figura 39 - Ranhura
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
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97
A Figura 40 mostra a entrada da mangueira no dispositivo de lubrificação e a
mistura lubrificante escorrendo pelo punção.
Figura 40 - Entrada da mangueira no dispositivo de lubrificação
3.2.5 Tiras de Aço
Foram usadas 54 tiras de aço NBR 6656 LNE 38. Este aço foi adotado
devido sua aplicabilidade na indústria pesada de veículos e caminhões.
Geometricamente as tiras de aço utilizadas possuem comprimento de
1500mm, 22mm de largura e 8mm de espessura.
As propriedades químicas e
mecânicas do aço utilizado são apresentadas na Tabela 6.
Tabela 6 - Composição Química e Propriedades Mecânicas do Aço
Fonte: http://www.senafer.com.br/especificacao.htm
Composição Química
( % em peso )
Propriedades mecânicas
Qualidade
C máx.
Mn máx.
Si máx.
P máx
S máx
Al mín.
El. De liga LE min. (Mpa)
LR (Mpa)
AL min (%)
Dobra 180º
Calço
NBR 6656 LNE 38
0,10 1,10 0,035
0,030
0,030
0,02 Ti>=0,08 380/530 460/600
23 Zero
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
98
3.2.6 Óleo Hislip Stamp – THI
Foram utilizados 15 litros de Óleo Hislip Stamp –THI. Este óleo de origem
vegetal foi adotado por conter elevadas quantidades de aditivos para produzir
películas lubrificantes, estáveis e com propriedades EP (Extrema Pressão) e por ser
utilizado em operações de repuxo, estampagens severas e expansão de canos de
ferro ou aço. (MAXIOIL DO BRASIL)
As características do Hislip Stamp são apresentadas na Tabela 7.
Tabela 7 - Características Hislip Stamp
ESPECIFICAÇÕES MÉTODOS (MAXIOIL)
Aspecto Líquido viscoso límpido e
homogêneo
H-001 / ASTM D 2090
Impurezas Ausente H-002 / ASTM D 2090
Cor Amarelo esverdeado H-014
Densidade a 20 +- 4º C (g/ml) 1,160 +- 1,0 H-004 / ASTM D 1298
Odor Característico H-015
Corrosão (solução 5%) – FoFo 48 Hs sem corrosão H-153 / PR 2.10. 133, Tecumseh
Teste de degradação met. VW à
5%
30 dias negativo H-014
Fonte: Catálogo técnico Maxioil do Brasil
3.2.7 Prensa Mecânica tipo C (Marca La Mundial)
Foi utilizada uma prensa para 100 toneladas, 30 golpes/min; velocidade de
estampagem de 6 metros/min e curso do martelo de 100mm. A velocidade de
estampagem de 6 m/min está dentro dos parâmetros da velocidade de corte de
brochamento que varia de 6 a 10 m/min para aços, segundo Stemmer (1995),
conforme fundamentação teórica. O que combina perfeitamente os dois processos
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
99
para esta velocidade de corte de 6m/min. Esta prensa foi utilizada para a ação
combinada de estampagem e brochamento dos 1800 furos realizados no
experimento. (18 punções x 100 furos com cada um). Utilizando a equação de Brito
(1981) que calcula a força de corte, chegamos a uma força de puncionamento de
aproximadamente 12 toneladas; portanto a prensa adotada é suficiente para a
execução do experimento.
Esta prensa foi adotada como um condicionante da pesquisa, tendo-se em
vista a disponibilidade do autor e o atendimento às necessidades do experimento. A
Figura 41 ilustra a prensa usada.
Figura 41 – Prensa
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
100
3.2.8 Paquímetro Digital Mitutoyo
Foi utilizado um paquímetro digital com resolução de 0,01mm e curso igual a
150mm. O paquímetro serviu para a medição dos diâmetros dos furos. O
Paquímetro foi utilizado para a medição dos 90 furos analisados.
3.2.9 Rugosímetro Mitutoyo SJ-201
Foi utilizado para medir a rugosidade dos 90 furos analisados. Utilizou-se
este rugosímetro (Figura 42) por necessidade do experimento e disponibilidade do
autor.
Figura 42 - Rugosímetro
Capítulo 3 - Procedimento Experimental e Técnicas de Análise
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
101
3.2.10 Máquina Fotográfica digital Sony – Cyber-Shot DSC-PSO
Foi utilizada para registrar detalhes do experimento.
3.2.11 Termômetro Rayteck-st
Foi utilizado o termômetro Rayteck-ST. A Figura 43 apresenta o termômetro
e suas partes principais.
Figura 43 – Termômetro Rayteck-st.
(http://www.gardco.com/images/mois_air_tmp/raytek_st20/raynger.jpg)
Legenda: A – Monitor de cristal líquido (LCD); B – Sistema ótico embutido; C– Gatilho; D –
Compartimento de bateria; E – Fixação do cabo/tira; F – Ranhura de mira; G – Laser (caso
seja aplicável); H – Bateria.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
102
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 TABELA DE DADOS
Na tabela 8 são apresentados os dados de rugosidade, diâmetro,
temperatura e conicidade, em função das variáveis estudadas (Ângulo de ponta, tipo
de punção e refrigeração).
Tabela 8 - Dados Coletados
Itens
Tipos Ângulo Punção
%Refriger.
Rugosidade
(Ra)
Diâmetro
(mm)
Temperatura
(ºC)
Conicidade
(mm)
1 PIS100 sem I 100 1,69 9,97 187 0,09
2 PIIS100 sem II 100 0,33 9,98 195 0,04
3 PIIIS100
sem III 100 2,12 9,99 195 0,05
4 PIS75 sem I 75 0,75 10,00 170 0,09
5 PIIS75 sem II 75 0,29 9,99 167 0,07
6 PIIIS75 sem III 75 0,44 10,01 188 0,04
7 PIS50 sem I 50 1,72 10,02 177 0,08
8 PIIS50 sem II 50 0,61 10,02 195 0,02
9 PIIIS50 sem III 50 0,68 10,00 187 0,01
10 PIC100 com I 100 0,24 9,99 187 0,09
11 PIIC100
com II 100 0,27 9,98 203 0,06
12 PIIIC100
com III 100 0,55 9,98 193 0,08
13 PIC75 com I 75 0,25 9,99 165 0,08
14 PIIC75 com II 75 0,28 9,99 151 0,07
15 PIIIC75 com III 75 0,3 9,99 164 0,07
16 PIC50 com I 50 0,45 9,99 165 0,10
17 PIIC50 com II 50 0,28 9,99 164 0,08
18 PIIIC50 com III 50 0,62 9,98 148 0,08
Os dados de rugosidade, diâmetro e conicidade são valores médios de 5
medições.
Através do programa estatístico Statistica module switcher e os dados da
Tabela 8 geraram-se as tabelas da ANOVA (análise da variância) para identificar
qual variável apresenta diferença estatística significativa.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
103
4.2 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE RUGOSIDADE
Pode-se verificar através da ANOVA da Tabela 9, que o valor de p é menor
do que 5% (0,05) apenas para a variável ângulo de ponta. Conseqüentemente a
alteração desta variável implica em alterações na rugosidade dos furos. A análise de
significância das médias é realizada sobre a estatística F e sobre o fator p. Quanto
maior o fator p mais próximo da hipótese nula é o experimento. Desta forma, adota-
se o fator p menor que 5% (0,05) para identificar médias com diferenças
estatisticamente significativas entre os fatores.
ANOVA; Var.:RA1; R-sqr=,70252; Adj:,43809 (análise7.sta)
1 2-level factors, 2 3-level factors, 18 Runs
DV: RA1; MS Residual=,1849051
Tabela 9 - Anova para Rugosidade
SS df MS F p
(1)ANGULO 1,614006 1 1,614006 8,728832 0,016104
(2)PUNÇÃO 0,912011 2 0,456006 2,46616 0,139954
(3)%REFRIG 0,736678 2 0,368339 1,992043 0,192194
1*2
0,175208 1 0,175208 0,947558 0,355776
1*3
0,168033 1 0,168033 0,908754 0,365345
2*3
0,324012 1 0,324012 1,752318 0,218222
Error 1,664146 9 0,184905
Total SS 5,594094 17
SS= Soma dos quadrados
df= Grau de liberdade
MS= Quadrado médio
F= Estatística de teste
1*2= Interação entre 1 e 2 ou seja interação entre o ângulo e punção.
p= Valor exato do nível de significância para uma determinada estatística
de teste.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
104
4.2.1 Influência na rugosidade dos furos utilizando punções (I,II e III) com ou sem
ângulo.
Conforme a Figura 44 nota-se que concordando com dados estatísticos o
ângulo de ponta dos punções afetam a rugosidade dos furos. Observa-se que os
punções com ângulo de ponta apresentam menor variação de rugosidade que os
punções sem ângulo de ponta. Os punções com ângulo de ponta apresentam a
menor média das variações de rugosidade.
A figura 44 foi construída com os dados de todos os tipos de punção (I, II e
III) e todas as condições de refrigeração (50%,75% e 100%).
Punções com e sem ângulo X Rugosidade
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
Sem ângulo Com ângulo
Punções
Rugosidade (Ra)
Máximo
Mínimo
Média
Figura 44 - Punções com e sem ângulo X rugosidade
A rugosidade dos punções com e sem ângulo de ponta conforme Figura 26
da fundamentação teórica estão todos dentro das rugosidades obtidas em uma
operação de brochamento. Os punções com ângulo de ponta apresentaram furos
com rugosidades inferiores (0,18 à 0,70 Ra), com valores de rugosidade atingíveis
para operação de retificação (que é na ordem de 0,2 à 1,6 Ra).
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
105
4.2.1.1 Influência na rugosidade dos furos, utilizando os punções tipo I, II e III, com
variação na refrigeração.
Nota-se na Figura 45 (a) que a rugosidade do furo do punção I a 75% de
refrigeração, foi melhor que os refrigerados a 100% e 50%. Na Figura 48(b) que para
o punção I com ângulo, a rugosidade do furo tende a aumentar com a diminuição da
concentração do fluído lubrificante.
Nota-se na Figura 45 (c) e (d) que a média da rugosidade para os punções II
com ângulo manteve-se quase constante; enquanto que para os punções II sem
ângulo houve uma variação maior na média das rugosidades, para o nível de
refrigeração de 50%.
Na Figura 45 (e) nota-se que somente os furos do punção PIIIS100
apresentam variação da rugosidade acima da variação máxima da rugosidade dos
outros furos. Pode-se notar na Figura 45 (f) que a rugosidade do furo do punção III a
75% de refrigeração foi menor que os outros refrigerados a 100% e 50%.
Nas Figuras 45(a), (c) e (e) – Tipos de punção sem ângulo - Nota-se que as
rugosidades dos furos dos punções II sem ângulo no conjunto foram o que
apresentaram menores rugosidades. Nas Figuras 45(b), (d) e (f) –Tipos de punção
com ângulo - Observa-se que a média da rugosidade para os punções II com ângulo
manteve-se quase constante; enquanto que os punções I e II com ângulo houve
uma variação maior na média das rugosidades.
Os punções II com ângulo foram os que apresentaram melhor constância da
média das rugosidades. O melhor punção foi o punção PIC100 e logo em seguida o
punção PIC75 na média das rugosidades e na pequena variação da rugosidade. Isto
comprova que os punções com ângulo do tipo I com dentes progressivos no avanço
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
106
em uma só direção apresentaram melhores rugosidades, isto porque o corte foi sem
interrupções; o que não aconteceria com punções do tipo II e III.
Punção I sem ângulo com variação na
refrigeração x Rugosidade
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
PIS100 PIS75 PIS50
Rugosidade (Ra)
Máximo
Mínimo
Média
Punção I com ângulo com variação na
refrigeração x Rugosidade
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
PIC100 PIC75 PIC50
Rugosidade (Ra)
Máximo
Mínimo
Média
(a) (b)
Punção II sem ângulo com variação na
refrigeração x Rugosidade
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
PIIS100 PIIS75 PIIS50
Rugosidade (Ra)
Máximo
Mínimo
Média
Punção II com ângulo com variação na
refrigeração x Rugosidade
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
PIIC100 PIIC75 PIIC50
Rugosidade (Ra)
Máximo
Mínimo
Média
(c) (d)
Punção III sem ângulo com variação na
refrigeração x Rugosidade
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
PIIIS100 PIIIS75 PIIIS50
Rugosidade (Ra)
Máximo
Mínimo
Média
Punção III com ângulo com variação na
refrigeração x Rugosidade
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
PIIIC100 PIIIC75 PIIIC50
Rugosidade (Ra)
Máximo
Mínimo
Média
(e) (f)
Figura 45 - Punções com variação na refrigeração (100, 75 e 50%) x Rugosidade.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
107
4.3 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE DIÂMETRO
Podemos verificar através da Tabela 10, que as variáveis de controle
ângulos de ponta dos punções, refrigeração e a interação entre ângulo X
refrigeração, são significativas e consequentemente afetam a variável de resposta
diâmetro dos furos (p<0,05 - média com diferença estatisticamente significativa entre
os fatores).
ANOVA; Var.:F1; R-sqr=,81517; Adj:,65088 (análise7.sta)
1 2-level factors, 2 3-level factors, 18 Runs
DV: F1; MS Residual=,0000759
Tabela 10 - Anova para Diâmetro
SS df MS F p
(1)ANGULO 0,000729 1 0,000729 9,607139 0,012732
(2)PUNÇÃO 0,000004 2 0,000002 0,02528 0,975106
(3)%REFRIG 0,001274 2 0,000637 8,389875 0,008777
1*2 0,000112 1 0,000112 1,475657 0,255363
1*3 0,000752 1 0,000752 9,905802 0,011788
2*3 0,000142 1 0,000142 1,875345 0,204061
Error 0,000683 9 0,000076
Total SS 0,003697 17
4.3.1 Influência no diâmetro dos furos, utilizando os punções com e sem ângulo.
Conforme Figura 46 nota-se que concordando com dados estatísticos o
ângulo de ponta dos punções afetam nos diâmetros dos furos. Observa-se que os
punções com ângulo de ponta apresentam menor variação de diâmetro que os
punções sem ângulo de ponta. Embora a média dos diâmetros dos punções sem
ângulo tenham dado 10 mm, os punções com ângulo de ponta apresentam a menor
média das variações de diâmetro.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
108
A Figura 46 foi construída com os dados de todos os tipos de punção (I, II e
III) e todas as condições de refrigeração (50%,75% e 100%).
Punções com e sem ângulo X Diâmetro
9,86
9,88
9,90
9,92
9,94
9,96
9,98
10,00
10,02
10,04
10,06
Sem ângulo Com ângulo
Punções
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Figura 46 - Punções com e sem ângulo X diâmetro
Os punções com ângulo de ponta apresentaram uma estabilidade
dimensional melhor que os punções sem ângulo. Com uma variação de diâmetro de
0,05 mm contra 0,12 mm dos punções sem ângulo. Isto ocorre devido os punções
com ângulo apresentarem menor deformação radial, conforme citado por Singh
(1992).
4.3.2 Influência da refrigeração no diâmetro dos furos, utilizando os punções do tipo
I, II e III.
Na Figura 47(a) nota-se que o furo do punção I sem ângulo apresenta um
aumento no diâmetro do furo com a diminuição da concentração do lubrificante Hislip
no fluído de refrigeração, enquanto que na Figura 47(b) nota-se na presença de
ângulo houve uma pequena variação na média das variações de diâmetro, ou seja
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
109
temos uma maior dispersão dos resultados. Conforme a Figura 47(c) nota-se que há
um aumento do diâmetro dos furos puncionados com o punção II, com a respectiva
diminuição da concentração do lubrificante Hislip no fluído de refrigeração. Na figura
47(d) podemos constatar que mesmo com a variação da concentração do
lubrificante Hislip não houve grandes alterações, quando são utilizados os punções
com ponta.
Na Figura 47(f) nota-se que os diâmetros máximos dos furos dos punções III
com ângulo não chegam a ultrapassar o diâmetro nominal de 10 mm. Já os punções
III sem ângulo em diferentes refrigerações apresentaram grandes variações de
diâmetro, acima dos 10 mm do diâmetro nominal conforme mostra a Figura 47(e).
Todos os punções (I, II e III) com ângulo indiferentemente da refrigeração,
obteve-se o diâmetro médio dos furos abaixo da dimensão do diâmetro nominal de
10 mm. Os punções PIC100, PIC50 e PIIC50 apresentaram menor variação de
diâmetro (ver Figuras 47(b), (d) e (f)).
Os três tipos de punção com ângulo de ponta foram os que apresentaram
melhores resultados indiferentemente da refrigeração, concordando com Anova. Os
punções PIC100, PIC50 e PIIC50 apresentaram menor variação de diâmetro.
Punção I sem ângulo com variação na
refrigeração x Diâmetro
9,90
9,92
9,94
9,96
9,98
10,00
10,02
10,04
10,06
PIS100 PIS75 PIS50
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Punção I com ângulo com variação na
refrigeração x Diâmetro
9,97
9,98
9,98
9,99
9,99
10,00
10,00
10,01
PIC100 PIC75 PIC50
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(a) (b)
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
110
Punção II sem ângulo com variação na
refrigeração x Diâmetro
9,86
9,88
9,90
9,92
9,94
9,96
9,98
10,00
10,02
10,04
10,06
PIIS100 PIIS75 PIIS50
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Punção II com ângulo com variação na
refrigeração x Diâmetro
9,96
9,96
9,97
9,97
9,98
9,98
9,99
9,99
10,00
10,00
10,01
PIIC100 PIIC75 PIIC50
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(c) (d)
Punção III sem ângulo com variação na
refrigeração x Diâmetro
9,92
9,94
9,96
9,98
10,00
10,02
10,04
10,06
PIIIS100 PIIIS75 PIIIS50
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Punção III com ângulo com variação na
refrigeração x Diâmetro
9,92
9,93
9,94
9,95
9,96
9,97
9,98
9,99
10,00
10,01
PIIIC100 PIIIC75 PIIIC50
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(e) (f)
Figura 47 - Punções com variação na refrigeração (100, 75 e 50%) x Diâmetro.
4.3.3 Influência nos diâmetros dos furos, utilizando refrigeração variada.
Conforme Figura 48 nota-se que conforme dados estatísticos a variável
refrigeração dos punções afeta os diâmetros dos furos. Observa-se que para os
punções com menores concentrações de fluído lubrificante (75% e 50%) a média da
variação dos diâmetros se aproxima do diâmetro nominal de 10 mm.
A Figura 48 foi construída com os dados de todos os tipos de punção (I, II e
III) com e sem ângulo de ponta.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
111
Punções com refrigeração variada X Diâmetro
9,86
9,88
9,90
9,92
9,94
9,96
9,98
10,00
10,02
10,04
10,06
100% 75% 50%
Punções com refrigeração variada
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Figura 48 - Punções com refrigeração variada X diâmetro
Os punções refrigerados com 75% e 50% de fluído lubrificante apresentaram
melhores resultados, com a média das variações dos diâmetros próximos ao
diâmetro nominal de 10 mm.
4.3.3.1 Influência da refrigeração no diâmetro dos furos, utilizando diferentes tipos
de punções (I, II e III).
Pode-se observar na Figura 49(b) que todos os tipos de punção com ângulo
com refrigeração 100% a variação máxima do diâmetro se encontra abaixo do
diâmetro nominal de 10 mm. Na Figura 49(a) nota-se que o punção I sem ângulo
com refrigeração 100% (PIS100) tem a menor variação de diâmetro e o diâmetro
máximo está abaixo do diâmetro nominal de 10 mm.
Pode-se observar na Figura 49 (c) e (d) que todos os punções com ângulo
com refrigeração 75% (PIC75, PIIC75 e PIIIC75) o diâmetro máximo dos furos estão
todos abaixo do diâmetro nominal de 10 mm; e a variação dos diâmetros dos
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
112
punções com ângulo é menor que a variação de diâmetro dos punções sem ângulo
com refrigeração 75% (PIS75, PIIS75 e PIIIS75). Nota-se também que a variação de
diâmetro nos punções com ângulo são iguais, e as médias da variação são bem
próximas, conforme figura 49(d).
Nota-se na Figura 49 (e) e (f) que em todos os punções com ângulo e 50%
de lubrificante no fluido refrigerante (PIC50, PIIC50 e PIIIC50), a máxima variação
de diâmetro se encontra abaixo do diâmetro nominal de 10 mm; enquanto que nos
punções sem ângulo (PIS50, PIIS50 e PIIIS50) a máxima variação de diâmetro está
acima do diâmetro nominal de 10 mm.
Pode-se notar que todos os punções com ângulo de ponta, com refrigeração
de 75%, apresentaram menor variação de diâmetro e as médias próximas ao valor
nominal de 10 mm.
Tipos de punção sem ângulo com
refrigeração (100%) x Diâmetro
9,88
9,90
9,92
9,94
9,96
9,98
10,00
10,02
10,04
PIS100 PIIS100 PIIIS100
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Tipos de punção com ângulo com
refrigeração (100%) x Diâmetro
9,93
9,94
9,95
9,96
9,97
9,98
9,99
10,00
PIC100 PIIC100 PIIIC100
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(a) (b)
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
113
Tipos de punção sem ângulo com
refrigeração (75%) x Diâmetro
9,92
9,94
9,96
9,98
10,00
10,02
10,04
10,06
PIS75 PIIS75 PIIIS75
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Tipos de punção com ângulo com
refrigeração (75%) x Diâmetro
9,97
9,98
9,98
9,99
9,99
10,00
10,00
10,01
PIC75 PIIC75 PIIIC75
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(c) (d)
Tipos de punção sem ângulo com
refrigeração (50%) x Diâmetro
9,96
9,97
9,98
9,99
10,00
10,01
10,02
10,03
10,04
10,05
10,06
PIS50 PIIS50 PIIIS50
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Tipos de punção com ângulo com
refrigeração (50%) x Diâmetro
9,96
9,96
9,97
9,97
9,98
9,98
9,99
9,99
10,00
10,00
10,01
PIC50 PIIC50 PIIIC50
Diâmetro (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(e) (f)
Figura 49 - Influência no diâmetro dos furos, utilizando os tipos de punção I,II e III.
4.4 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE CONICIDADE
Observa-se através da Tabela 11, que os ângulos de ponta dos punções, os
tipos de punção e as interações entre ângulo X punção e ângulo X refrigeração,
afetam na conicidade dos furos (p<0,05 - média com diferença estatisticamente
significativa entre os fatores).
ANOVA; Var.: CONIC_; R-sqr=,86934; Adj:,7532 (análise7.sta)
1 2-level factors, 2 3-level factors, 18 Runs
DV: CONIC_; MS Residual=,0001568
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
114
Tabela 11 - Anova para Conicidade
SS df MS F p
(1)ÂNGULO 0,002689 1 0,002689 17,14961 0,002517
(2)PUNÇÃO 0,004233 2 0,002117 13,5 0,001953
(3)%REFRIG 0,000233 2 0,000117 0,74409 0,502272
1*2 0,0012 1 0,0012 7,65354 0,021878
1*3 0,000833 1 0,000833 5,31496 0,046584
2*3 0,0002 1 0,0002 1,27559 0,287923
Error 0,001411 9 0,000157
Total SS 0,0108 17
4.4.1 Influência na conicidade dos furos, utilizando os punções com e sem ângulo.
Conforme Figura 50 nota-se que concordando com dados estatísticos o
ângulo de ponta dos punções afetam a conicidade dos furos. Observa-se que a
média das variações da conicidade dos punções sem ângulo de ponta foram
menores que os punções com ângulo de ponta.
A Figura 50 foi construída com os dados de todos os tipos de punção (I, II e
III) e todas as condições de refrigeração (50%,75% e 100%).
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
115
Punções com e sem ângulo X Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
Sem ângulo Com ângulo
Punções
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Figura 50 - Punções com e sem Ângulo X Conicidade
Embora a conicidade dos furos em chapas grossas seja um grande
problema, devido à folga entre punção e matriz. Podemos notar que no processo
combinado de puncionamento e brochamento, os resultados apresentados são
satisfatórios (chegando próximo a zero), pois a maior conicidade encontrada foi de
0,13 mm. Enquanto que a conicidade dos furos estampados é de 1,2 mm, pois a
folga utilizada no experimento para o processo de estampagem é de 1,2 mm.
4.4.2 Influência da refrigeração na conicidade dos furos, utilizando punções do tipo
I, II e III.
Nas Figuras 51 (a) e (b) verifica-se que embora a médias das variações das
conicidades dos furos estejam bem próximas (+/- 0,02 mm) entre os punções I com
e sem ângulo; nota-se que a variação da conicidade dos furos dos punções sem
ângulo apresentou uma menor variação que nos furos dos punções com ângulo.
Entretanto nas Figuras 51 (c) e (d) nota-se que a média das variações das
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
116
conicidades dos furos dos punções II com ângulo são mais comportadas, ou seja,
parecem responder a quantidade de lubrificante Hislip. Quanto maior a quantidade
de Hislip menor o valor médio desta variável. Para o punção sem ângulo este efeito
não foi observado. Entretanto a menor conicidade foi encontrada para o punção sem
ângulo e baixos teores do lubrificante Hislip.
Nota-se que nas Figuras 51 (e) e (f) para os punções III com ângulo que a
média das variações das conicidades são mais próximas do que para o punção sem
ângulo. Entretanto os menores valores de conicidade foram encontrados para o
punção sem ângulo e baixos teores do lubrificante Hislip.
Comparando as Figuras 51(a), (c) e (e) pode-se observar que para punções
sem ângulo, os punções do tipo I, a média das variações das conicidades são mais
próximas que os outros tipos de punções (II e III). Enquanto que nas Figuras 51(b),
(d) e (f) pode-se observar que as médias das variações das conicidades dos furos
para os tipos de punção I, II e III são bem próximas; embora haja uma grande
diferença nas variações (máxima e mínima) das conicidades.
Os punções II e III sem ângulo de ponta e 50% de lubrificante no fluido
refrigerante foram os experimentos que apresentaram menores médias das
variações de conicidade.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
117
Punção I sem ângulo com variação na
refrigeração x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
PIS100 PIS75 PIS50
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Punção I com ângulo com variação na
refrigeração x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
PIC100 PIC75 PIC50
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(a) (b)
Punção II sem ângulo com variação na
refrigeração x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
PIIS100 PIIS75 PIIS50
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Punção II com ângulo com variação na
refrigeração x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
PIIC100 PIIC75 PIIC50
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(c) (d)
Punção III sem ângulo com variação na
refrigeração x Conicidade
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
PIIIS100 PIIIS75 PIIIS50
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Punção III com ângulo com variação na
refrigeração x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
PIIIC100 PIIIC75 PIIIC50
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(e) (f)
Figura 51 - Punção III com e sem Ângulo com Refrigeração (100, 75 e 50%)
x Conicidade.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
118
4.4.3 Influência na conicidade dos furos, utilizando diferentes tipos de punções.
Conforme Figura 52 nota-se que concordando com dados estatísticos os
tipos de punções (I, II e III) afetam na conicidade dos furos. Observa-se que a média
das variações da conicidade dos punções II e III são iguais e menores que a
conicidade do punção do tipo I.
A Figura 52 foi construída com os dados de todas as condições de
refrigeração (50%,75% e 100%) com e sem ângulo de ponta.
Tipos de punções X Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
PI PII PIII
Tipos de punções
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Figura 52 - Tipos de punções X conicidade
Os punções II e III apresentaram melhores resultados de conicidade, devido
às características geométricas das mesmas, com dentes progressivos no avanço e
retorno e com dentes progressivos no avanço (2X) respectivamente. Nos dois casos
a usinagem ocorre duas vezes na região cônica induzida pelo estouro durante a
operação de estampagem. Isto se deve a uma maior eficiência de corte devido ao
retorno elástico entre os dois estágios, possibilitando assim uma maior remoção
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
119
4.4.3.1 Influência dos tipos de punções (I, II e III) na conicidade dos furos.
Nas Figuras 53 (a) e (b) pode-se verificar que os punções do tipo II com e
sem ângulo apresentaram uma média de variação das conicidades dos furos abaixo
da média dos outros tipos de punção (I e III); para uma refrigeração de 100%.
Para os punções com ângulo a média das variações das conicidades são
mais próximas que os punções sem ângulo, para uma refrigeração de 75%
(conforme Figuras 53 (c) e (d)) e para uma refrigeração de 50% (conforme Figuras
53 (e) e (f)).
Nas Figuras 53(a), (c) e (e) pode-se observar que as médias das variações
das conicidades dos furos dos punções do tipo I em diferentes refrigerações foram o
que apresentaram maiores médias de conicidade. Enquanto que nas Figuras 53(b),
(d) e (f) as médias das variações das conicidades dos furos para os tipos de punção
com refrigerações variadas são bem próximas; embora haja uma grande diferença
nas variações (máxima e mínima) das conicidades.
Os punções II e III sem ângulo de ponta a 50% de refrigeração foram os que
apresentaram menores médias das variações de conicidade.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
120
Tipos de punção sem ângulo com
refrigeração (100%) x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
PIS100 PIIS100 PIIIS100
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Tipos de punção com ângulo com
refrigeração (100%) x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
PIC100 PIIC100 PIIIC100
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(a) (b)
Tipos de punção sem ângulo com
refrigeração (75%) x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
PIS75 PIIS75 PIIIS75
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Tipos de punção com ângulo com
refrigeração (75%) x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
PIC75 PIIC75 PIIIC75
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(c) (d)
Tipos de punção sem ângulo com
refrigeração (50%) x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
PIS50 PIIS50 PIIIS50
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
Tipos de punção com ângulo com
refrigeração (50%) x Conicidade
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
PIC50 PIIC50 PIIIC50
Conicidade (mm)
Máximo
Mínimo
Média
(e) (f)
Figura 53 - Tipos de punções X conicidade
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
121
4.5 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE TEMPERATURA
Pode-se verificar através da Tabela 12, que os ângulos de ponta dos
punções, a refrigeração e a interação entre ângulo X refrigeração, afetam na
temperatura dos punções (p<0,05 - média com diferença estatisticamente
significativa entre os fatores).
ANOVA; Var.:T2; R-sqr=,87136; Adj:,75701 (análise7.sta)
1 2-level factors, 2 3-level factors, 18 Runs
DV: T2; MS Residual=65,81327
Tabela 12 - Anova para Temperatura
SS df MS F p
(1)ÂNGULO 813,389 1 813,389 12,35904 0,006561
(2)PUNÇÃO 64 2 32 0,48622 0,630207
(3)%REFRIG 2242,333 2 1121,167 17,03557 0,000871
1*2 192 1 192 2,91734 0,121809
1*3 645,333 1 645,333 9,80552 0,012095
2*3 55,125 1 55,125 0,8376 0,38395
Error 592,319 9 65,813
Total SS 4604,5 17
4.5.1 Influência na temperatura dos punções, utilizando punções com e sem
ângulo.
Conforme Figura 54 comparando com os dados estatísticos da Anova
aplicada na temperatura, confirmam que os ângulos de ponta dos punções afetam
na temperatura dos punções. Observa-se que a média das variações da temperatura
dos punções sem ângulo de ponta é maior que os punções com ângulo de ponta. A
variação de temperatura para os punções sem ângulo é menor que os punções com
ângulo.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
122
A Figura 54 foi construída com os dados de todos os tipos de punção (I, II e
III) e todas as condições de refrigeração (50%,75% e 100%).
Punções com e sem ângulo X Temperatura
140,00
150,00
160,00
170,00
180,00
190,00
200,00
210,00
Sem ângulo Com ângulo
Punções
Temperatura ºC
Máximo
Mínimo
Média
Figura 54 - Punções com e sem ângulo X temperatura
Os punções com ângulo de ponta apresentaram menor média de variação
de temperatura.
4.5.2 Influência na temperatura dos punções, com a variação na refrigeração.
Conforme Figura 55 nota-se que concordando com a análise estatística a
variação da refrigeração afeta a temperatura dos punções. Observa-se que a média
das variações da temperatura dos punções refrigerados a 75% e 50% foram
menores do que os punções refrigerados com 100% de concentração. Portanto
pode-se dizer que a água é melhor refrigerante que o óleo vegetal puro, onde os
punções aos quais foram acrescentadas águas na mistura, para dar a concentração
de 75% e 50% tiveram menores temperaturas. A variação da temperatura para os
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
123
punções refrigerados a 100% é menor que os refrigerados a 75% e 50%. A Figura
55 foi construída com os dados de todos os tipos de punção (I, II e III) com e sem
ângulo de ponta.
Punções com refrigeração variada X Temperatura
140,00
150,00
160,00
170,00
180,00
190,00
200,00
210,00
100% 75% 50%
Punções com refrigeração variada
Temperatura ºC
Máximo
Mínimo
Média
Figura 55 - Punções com refrigeração variada X temperatura
Os punções refrigerados com concentração 75% e 50% foram os que
apresentaram menores médias das variações de temperatura durante a operação
combinada, entretanto a dispersão dos resultados é superior ao obtido para 100%
de Hislip. Segundo Stemmer (1987) e Diniz (2003) a temperatura que pode afetar a
durabilidade das arestas de corte das ferramentas é da ordem de 600°C. As
temperaturas encontradas no experimento foram abaixo de 203°C para qualquer
alteração na refrigeração. Portanto verifica-se que a lubrificação foi mais importante
que a refrigeração, concordando o que Stemmer (1987) e Shaw (2005)
apresentaram, ou seja. os processos de baixa velocidade de corte necessitam mais
das características de lubrificação do que de refrigeração.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
124
4.6 DESGASTE DOS PUNÇÕES
Neste trabalho os desgastes dos punções foram avaliados segundo
tendências de adesão do material (que inutilizaria o perfil de brochamento), quebra
de dentes, ou aumento do diâmetro do furo ao longo dos 100 furos estampados. A
avaliação foi feita de forma visual. Através das figuras do Anexo E, foi feita a tabela
13, onde se pode observar que os punções PIIIC100 e PIC75 foram os punções que
apresentaram menor desgaste, somente como pequenas aderências de material.
Tabela 13 - Desgaste dos Punções
Nomenclatura:
Aderência de material :
A= Pequeno, B= Médio e C=Grande
1X= Uma Vez, 2X=Duas Vezes e 3X= Três Vezes
Desgaste no fio de corte dos dentes:
A=Bom, B=Médio e C=Ruim
5,6,7,8,9=Número do dente (de baixo para cima).
O punção PIC75 foi o que apresentou menor desgaste.
Punções
Aderência de
material
Desgaste no fio
de corte dos
dentes
PIS100 B
1X
C
PIIS100 B
8
PIIIS100
C
5,6,7
PIS75 B
1X
PIIS75 B
7
PIIIS75 B
7,9
PIS50 C
2X
C
7
PIIS50 C
7
PIIIS50 C
7,9
PIC100 A
3X
C
PIIC100
A
3x A
PIIIC100
A
4X
PIC75 A
3X
PIIC75 B
7
PIIIC75 B
9
PIC50 B
7
PIIC50 B
1x B
7
PIIIC50 C
6,7,9
Capítulo 5 – Conclusões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
125
5 CONCLUSÕES
A ferramenta combinada de puncionamento e brochamento, apresenta os
benefícios de um processo de alta qualidade dimensional aliado com o alto
desempenho dos processos de estamparia para furação de chapas grossas.
A ferramenta combinada de puncionamento e brochamento é uma
ferramenta útil para a indústria mecânica.
Os punções com ângulo de ponta apresentaram a menor média e dispersão
de rugosidade.
A variável ângulo de ponta se mostrou importante para a variável de
resposta diâmetros dos furos. A inclusão de ângulo nos punções induziu as menores
variações de diâmetros e as menores médias das variações.
A variável refrigeração mostrou que menores concentrações do fluído
lubrificante Hislip (50%) levaram aos menores desvios do diâmetro nominal (10 mm);
para todos os tipos de punções (punções I,II e III com e sem ângulo).
A presença de ângulo de ponta aumenta a conicidade dos furos. Os
menores valores de conicidade foram obtidos para os punções sem ângulo do tipo II
e III com menor concentração do fluído lubrificante Hislip (50%)
A conicidade é otimizada com a utilização da ferramenta combinada quando
comparado com uma ferramenta de puncionamento convencional. Os valores
médios de conicidade mudam de 1,2 mm para no mínimo 0,13, mm sendo esta a
maior conicidade encontrada neste trabalho.
A temperatura dos punções é influenciada pela presença da variável ângulo
de ponta. A presença de ângulo de ponta diminui a temperatura dos punções
Capítulo 5 – Conclusões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
126
durante operação conjunta de furação e brochamento. Entretanto as dispersões da
variável temperatura são menores para os punções sem ângulo.
A variável temperatura também é influenciada pela variável independente
refrigeração. As menores concentrações do fluído lubrificante Hislip apresentaram
menores temperaturas.
Quanto a adesão aos gumes verificou-se que a lubrificação é mais
importante no processo de puncionamento e brochamento do que a refrigeração.
A ferramenta combinada de puncionamento e brochamento punção do tipo II
e III (Punção com dois estágios de dentes. Um estágio no avanço e outro no retorno
Punção do tipo III e 2 estágios no avanço Punção do tipo III respectivamente),
apresentaram os resultados de conicidade.
Capítulo 5 – Conclusões
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
127
5.1 - SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Tendo-se em vista a importância e relevância deste trabalho, bem como a
sua fundamentação e resultados obtidos, sugere-se os seguintes pontos para
trabalhos futuros:
- Estudar o efeito de tratamentos superficiais no desgate, aderência dos
punções, bem como na qualidade do furos.
- Utilização de filmagem térmica para melhor avaliação do efeito das
variáveis na temperatura dos punções.
- Otimização do dispositivo de lubrificação.
- Estudar o efeito do tipo de ferramenta na qualidade dos furos (ferramenta
com prensa chapa x ferramenta do tipo gaveta).
Referências
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
128
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Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
133
ANEXO A – Diâmetro (mm)
PIS100 PIIS100 PIIIS100
PIS75 PIIS75 PIIIS75 PIS50 PIIS50 PIIIS50
D1
9,96 10,00 10,00 10,00 9,97 10,01 10,00 10,04 9,99
D2
9,98 9,97 9,97 10,03 10,02 10,04 10,05 10,00 9,99
D3
9,97 10,02 10,01 9,99 9,97 10,05 10,03 10,03 10,00
D4
9,97 9,93 9,99 10,01 9,99 9,99 10,02 10,02 10,01
D5
9,97 10,00 9,98 9,99 10,00 9,97 10,00 10,03 9,99
PIC100 PIIC100 PIIIC100
PIC75 PIIC75 PIIIC75 PIC50 PIIC50 PIIIC50
D1
9,99 9,98 9,95 9,99 9,98 9,99 9,99 9,98 9,97
D2
9,98 9,97 9,99 9,98 10,00 9,98 9,98 9,98 9,97
D3
9,99 9,98 9,96 9,98 9,99 9,98 9,98 9,99 9,98
D4
9,99 9,98 9,99 9,99 9,98 9,98 9,99 9,99 9,97
D5
9,99 9,99 9,99 10,00 10,00 10,00 9,99 9,99 10,00
PIS100 PIIS100 PIIIS100
PIS75 PIIS75 PIIIS75 PIS50 PIIS50 PIIIS50
D>
9,98 10,02 10,01 10,03 10,02 10,05 10,05 10,04 10,01
D<
9,96 9,93 9,97 9,99 9,97 9,97 10,00 10,00 9,99
Méd
9,97 9,98 9,99 10,00 9,99 10,01 10,02 10,02 10,00
PIC100 PIIC100 PIIIC100
PIC75 PIIC75 PIIIC75 PIC50 PIIC50 PIIIC50
D>
9,99 9,99 9,99 10,00 10,00 10,00 9,99 9,99 10,00
D<
9,98 9,97 9,95 9,98 9,98 9,98 9,98 9,98 9,97
Méd
9,99 9,98 9,98 9,99 9,99 9,99 9,99 9,99 9,98
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
134
ANEXO B – Rugosidade (µm)
PIS100 PIIS100 PIIIS100
PIS75 PIIS75 PIIIS75 PIS50 PIIS50 PIIIS50
Ra1
1,64 0,42 1,89 0,65 0,38 0,51 1,79 0,52 0,58
Ra2
1,87 0,38 1,85 0,77 0,21 0,25 1,69 0,72 0,78
Ra3
1,59 0,22 2,56 0,85 0,22 0,65 1,65 0,58 0,69
Ra4
1,39 0,39 2,05 0,63 0,39 0,42 1,68 0,66 0,75
Ra5
1,97 0,25 2,25 0,87 0,25 0,38 1,77 0,57 0,58
PIC100 PIIC100 PIIIC100
PIC75 PIIC75 PIIIC75 PIC50 PIIC50 PIIIC50
Ra1
0,24 0,31 0,48 0,26 0,39 0,25 0,36 0,26 0,58
Ra2
0,21 0,23 0,58 0,30 0,35 0,34 0,33 0,32 0,70
Ra3
0,27 0,25 0,60 0,28 0,21 0,35 0,44 0,25 0,68
Ra4
0,25 0,33 0,49 0,25 0,24 0,32 0,56 0,39 0,55
Ra5
0,22 0,24 0,62 0,18 0,22 0,25 0,58 0,18 0,59
PIS100 PIIS100 PIIIS100
PIS75 PIIS75 PIIIS75 PIS50 PIIS50 PIIIS50
Ra
> 1,97 0,42 2,56 0,87 0,39 0,65 1,79 0,72 0,78
Ra
< 1,39 0,22 1,85 0,63 0,21 0,25 1,65 0,52 0,58
Méd
1,69 0,33 2,12 0,75 0,29 0,44 1,72 0,61 0,68
PIC100 PIIC100 PIIIC100
PIC75 PIIC75 PIIIC75 PIC50 PIIC50 PIIIC50
Ra>
0,27 0,33 0,62 0,30 0,39 0,35 0,58 0,39 0,70
Ra<
0,21 0,23 0,48 0,18 0,21 0,25 0,33 0,18 0,55
Méd
0,24 0,27 0,55 0,25 0,28 0,30 0,45 0,28 0,62
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
135
ANEXO C – Conicidade (mm)
PIS100 PIIS100 PIIIS100
PIS75 PIIS75 PIIIS75 PIS50 PIIS50 PIIIS50
C1
0,08 0,04 0,04 0,08 0,06 0,03 0,08 0,03 0,01
C2
0,09 0,04 0,06 0,08 0,07 0,05 0,09 0,01 0,02
C3
0,07 0,04 0,04 0,09 0,06 0,05 0,08 0,02 0,01
C4
0,11 0,03 0,04 0,08 0,07 0,03 0,06 0,02 0,01
C5
0,10 0,05 0,07 0,12 0,09 0,04 0,09 0,02 0,01
PIC100 PIIC100 PIIIC100
PIC75 PIIC75 PIIIC75 PIC50 PIIC50 PIIIC50
C1
0,12 0,06 0,06 0,07 0,06 0,08 0,07 0,09 0,06
C2
0,09 0,04 0,10 0,04 0,09 0,06 0,13 0,07 0,07
C3
0,08 0,07 0,06 0,08 0,10 0,07 0,09 0,07 0,08
C4
0,07 0,05 0,10 0,08 0,04 0,08 0,11 0,08 0,08
C5
0,09 0,08 0,08 0,13 0,06 0,06 0,10 0,09 0,11
PIS100 PIIS100 PIIIS100
PIS75 PIIS75 PIIIS75 PIS50 PIIS50 PIIIS50
C>
0,11 0,05 0,07 0,12 0,09 0,05 0,09 0,03 0,02
C<
0,07 0,03 0,04 0,08 0,06 0,03 0,06 0,01 0,01
Méd
0,09 0,04 0,05 0,09 0,07 0,04 0,08 0,02 0,01
PIC100 PIIC100 PIIIC100
PIC75 PIIC75 PIIIC75 PIC50 PIIC50 PIIIC50
C>
0,12 0,08 0,10 0,13 0,10 0,08 0,13 0,09 0,11
C<
0,07 0,04 0,06 0,04 0,04 0,06 0,07 0,07 0,06
Méd
0,09 0,06 0,08 0,08 0,07 0,07 0,10 0,08 0,08
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
136
ANEXO D – Temperatura (ºC)
Tipos Temperatura
PIS100 187
PIIS100 195
PIIIS100 195
PIS75 170
PIIS75 167
PIIIS75 188
PIS50 177
PIIS50 195
PIIIS50 187
PIC100 187
PIIC100 203
PIIIC100
193
PIC75 165
PIIC75 151
PIIIC75 164
PIC50 165
PIIC50 164
PIIIC50 148
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
137
ANEXO E – Desgaste da ponta dos punções
(a)-PIS100
(b)-PIIS100
(c)-PIIIS100
Anexo E - Desgaste da ponta dos punções (a), (b) e (c)
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
138
(d)-PIS75
(e)-PIIS75
(f)-PIIIS75
Anexo E - Desgaste da ponta dos punções – Continuação - (d), (e) e (f)
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
139
(g)-PIS50
(h)-PIIS50
(i)-PIIIS50
Anexo E - Desgaste da ponta dos punções – Continuação - (g), (h) e (i)
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
140
(j)-PIC100
(l)-PIIC100
(m)-PIIIC100
Anexo E - Desgaste da ponta dos punções – Continuação - (j), (l) e (m)
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
141
(n)-PIC75
(o)-PIIC75
(p)-PIIIC75
Anexo E - Desgaste da ponta dos punções – Continuação - (n), (o) e (p)
Anexos
PPGEM – Engenharia de Materiais (2005)
142
(q)-PIC50
(r)-PIIC50
(s)-PIIIC50
Anexo E - Desgaste da ponta dos punções – Continuação - (q), (r) e (s)
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