Baixe Manufatura mecânica: conformação e soldagem da caneca e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Produção, somente na Docsity! ESCOLA POLITÉCNICA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO PMR 2202 Introdução à Manufatura Mecânica Relatório do Laboratório 2 – Conformação e Soldagem da Caneca Professor Gilmar Batalha Professor João Batista Data: 08/06 Nome de Guerra: IFIFI Turma 1 Integrantes Nº USP Deborah Okuno 5434664 Filipe Batista 5437080 Gabriel Madureira 5434650 Laís Paixão 5437072 Rafael Zago Índice 1 Introdução.......................................................................................................................... 3 1.1 Descrição do Projeto........................................................................................................... 3 1.2 Conformação....................................................................................................................... 3 1.3 Soldagem............................................................................................................................. 3 1.4 Ensaio de soldagem ............................................................................................................ 3 1.5 Ensaio Não-Destrutivo por Líquido Penetrante.................................................................. 4 1.6 Objetivos do Projeto............................................................................................................ 4 1.7 Resumo das Normas............................................................................................................ 4 2 Materiais e Métodos.......................................................................................................... 5 2.1 Procedimento do processo de estampagem profunda de materiais..................................... 5 3 Resultados.......................................................................................................................... 7 3.1 Estimativa prévia do tamanho do blank.............................................................................. 7 3.2 Diâmetro da primeira matriz de embutimento.................................................................... 8 3.3 Raio da matriz..................................................................................................................... 8 3.4 Folga entre o punção e a matriz.......................................................................................... 8 3.5 Estimativa da Carga total no Punção.................................................................................. 8 3.6 Estampabilidade da chapa de aço 1020 com espessura de 1mm........................................ 9 4 Processo de Acabamento................................................................................................... 10 4.1 Esforço para cortar a tira metálica por cisalhamento.......................................................... 10 4.2 Processo de Soldagem......................................................................................................... 10 5 Discussão e Conclusões..................................................................................................... 11 6 Referências Bibliográficas................................................................................................ 11 1. Para a soldagem nenhuma norma formal foi utilizada, apenas seguiu-se as recomendações dos técnicos, os quais eram devidamente qualificados para isso, e inclusive nos instruíram às normas de segurança. 2. Materiais e Métodos 2.1. Procedimento do processo de estampagem profunda de materiais Inicialmente marcou-se 80 mm x 250 mm na chapa em forma retangular, cortando-a com a guilhotina. Em seguida, foram feitas duas estampagens do blank circular com diâmetros de 55 mm, com a prensa excêntrica (capacidade de 40T). Após isso, realizou-se a conformação com a prensa hidráulica (capacidade 300kN), em que o disco de blank é transformado em um copo, mantendo a espessura da chapa. Nesse processo, denominado ensaio de Swift, coloca-se o blank lubrificado sobre uma matriz com o auxílio do prensa- chapas, já que se trata de um ensaio com chapa fina (espessura menor que 1,2 mm). Então, o blank é pressionado com o punção de forma cilíndrica (diâmetro 33,6 mm), deformando-se plasticamente na região entre o diâmetro inicial e o do copo. Uma das canecas ficou com uma leve rebarba, já que não foi completamente conformada. Como não havia uma altura especificada para o copo – copo fundo – não houve necessidade de realizar o estiramento. Com o resto da chapa utilizada para a estampagem de blank, foram cortadas duas tiras de tamanho arbitrário que serviram para fazer a alça. O formato de cada alça foi diferente, para poder analisar as diferenças entre os dois projetos. Uma delas foi dobrada com ângulos de 90º três vezes como se observa na figura abaixo, soldando-a na região interior com a caneca totalmente conformada. No outro projeto, foi soldada ao redor da caneca. Projeto 1 Projeto 2 A união à caneca foi feita por meio da soldagem a ponto por resistência elétrica. A soldagem a ponto é caracterizada pela aplicação de uma grande corrente que percorre dois eletrodos de cobre mantidos em contato com as partes a serem unidas. No ponto de contato surge uma resistência elétrica, aquecendo o material até a temperatura de fusão e rapidamente o ponto de solda é formado. Em seguida, a corrente é interrompida, e com a solidificação, retiram-se os eletrodos. Ponto de Solda Projeto 1 Projeto 2 3. Resultados 3.1. Estimativa prévia do tamanho do blank A estimativa do diâmetro de blank é feita com base na conservação do volume, assim temos: Ablank.eblank =Apeça.epeça Como a espessura é constante: Ablank = Apeça, ou seja: Considerando que a caneca desejada deverá um diâmetro aproximado de d=35mm e altura aproximada de h = 15mm, podemos então saber qual deverá ser o diâmetro de blank, que será então aproximadamente de D = 58mm. Pela relação limite dos diâmetros para chapas finas ( d/D = 0,95 ) o diâmetro de blank deveria ser de aproximadamente 37mm. 3.2. Processo de Acabamento 4.1. Esforço para cortar a tira metálica por cisalhamento Da literatura temos: Onde, T: Espessura L: Comprimento Considerando a espessura de nossa chapa, bem como as propriedades de nosso material, estimamos que o esforço necessário é de 840KN. 4.2. Processo de Soldagem Para estabelecer o melhor processo de soldagem, deve-se levar em conta o tipo de material, bem como fatores geométricos da solda. Julgamos que é importante levar em consideração o tamanho e a forma do material utilizado para esse procedimento. Como temos um corpo pequeno e de difícil manuseio a ser soldado é importante realizar um planejamento para a realização do procedimento de soldagem. A solda escolhida foi a solda ponto, pois o esforço a que será submetida essa caneca é baixo e por isso apenas 1 ponto de solda já será suficiente para suprir a resistência mecânica necessária. Além disso, esta solda já une, com eficiência, os componentes da soldagem no momento da solda sem a necessidade da criação de nenhum tipo de suporte ou fixação. Seria pouco lógico utilizar qualquer outro tipo de solda como, por exemplo, uma solda por arco elétrico que teria sua utilização dificultada pela fixação do corpo a ser soldado e pela aplicação precisa da solda. Devido à espessura ser pequena, podemos estimar que o tempo de solda necessário para o procedimento será muito pequeno. Utilizamos uma ponteadora portátil modelo TWPP de 5kVA com tensão de 3,5V. Com um contato de 0,6s e uma corrente de 1428,6 A. A pressão comum manual já será eficiente para esse processo. Aproveitando o fato de podermos confeccionar duas canecas, utilizamos essa oportunidade para fazer um teste nos projetos de soldagem que foram idealizados por nós. Chegamos à algumas conclusões bem interessantes e abaixo temos um demonstrativo de algumas das comparações feitas. Projeto 1 Projeto 2 Facilidade de Soldagem Difícil, 2 operadores Fácil, 1 operador Eficiência da Soldagem Baixa (há uma mobilidade relativa da alça e caneca) Alta Necessidade de Fixação Apresenta muita dificuldade de fixação Fixação feita pela própria solda ponto Produtividade do Processo Pouco produtivo Muito produtivo Design Preza pela funcionalidade Preza pela simetria Número do Pontos de Solda 2 1 Desvantagem Principal Dificuldade de realização O ponto de solda fica no fundo da caneca, necessitando assim um tratamento no fundo da caneca antes de sua utilização. Vantagem Principal Procedimento único Produtividade Preço Final Alto Baixo Após toda essa análise concluímos que apesar da necessidade de tratamento da superfície do fundo da caneca, o processo 2 se mostrou mais eficiente para a produção dessa caneca. 5. Discussão e Conclusões 6. Referências Bibliográficas - KALPAKJIAN,2001 – Kalpakjian,S.;Schmid,S.R.; Manufacturing Engineering and Technology, 2001; 4o edição; Prentice Hall.