Transcript
PMR 2202 INTRODUCAO A MANUFATURA MECANICA
Projeto 2 Conformacao e Soldagem Professor Gilmar Batalha Data: 30/10/07 Nome de Guerra: SJAMK NOME ADHK KWK STM
Num. USP
PMR 2202 ? Introducao ao Sistema de Manufatura
Conformacao e Soldagem ? 2007
Indice 1. Introducao ........................................................................ 3 2. Materiais e Metodos .........................................................3 3. Resultados ....................................................................... 4 4. Processo de acabamento, juncao e solda ........................6 5. Experimentos de soldagem em placa de aco ...................6 6. Comentarios e Conclusao ................................................7 7. Referencia Bibliografica....................................................8
2
PMR 2202 ? Introducao ao Sistema de Manufatura
Conformacao e Soldagem ? 2007
1. Introducao O segundo projeto consiste em fabricar um copinho, envolvendo processos de conformacao mecanica como estampagem e dobramento, alem de processos de juncao como a soldagem. O objetivo do projeto consiste, atraves da fabricacao de um copinho metalico, determinar caracteristicas intrinsecas do material para que o processo de fabricacao seja realizado de maneira correta. Isso porque o nao conhecimento destas propriedades pode gerar resultados indesejaveis em um processo de conformacao, como o enrugamento do material e o aparecimento de trincas na borda durante o processo de estampagem.
2. Materiais e Metodos O material utilizado foi a aco inox ABNT304 (18 Cr e 8 Ni ). Inicialmente, cortamos um pedaco retangular da chapa que nos foi fornecida. Este pedaco foi colocado em uma matriz, com diametro de 55,2mm e puncao com 55mm de diametro. Todo o aparato foi pressionado atraves de uma prensa excentrica com capacidade de ate 40 ton. . Depois de cortados os blanks, utilizamos uma prensa hidraulica com capacidade de 300kN e uma outra matriz com diametro de 36mm e puncao com diametro de 33,6mm para fazer a estampagem profunda e obtermos o copinho. Para a fabricacao da haste, foi usada uma tira do mesmo material do copinho. Essa tirinha sofreu processo de dobramento. Para fixa-lo no copinho, foi usado a soldagem a ponto por resistencia eletrica. Para isso, utilizamos uma retifica de modelo TWPP 5KVA, cuja potencia e de 5KVA. A tensao utilizada durante o processo, que durou 0,6s(o tempo foi regulado no proprio equipamento) foi de 3,5V. Foram feitos 2 pontos de soldagem. Para assegurar uma boa fixacao, as pincas que exerciam pressao na peca a ser soldada foram ortemente f pressionadas com o gatilho.
3
PMR 2202 ? Introducao ao Sistema de Manufatura
Conformacao e Soldagem ? 2007
3. Resultados
Valores do experimento Espessura do blank = espessura da chapa = e = 1mm Coeficiente de atrito do lubrificante: 0,175 Tensao de escoamento do blank: 310 Mpa Tensao de ruptura: 590 Mpa Diametro do blank: 55 mm Diametro do corpo: 33,5 mm
Tipos de molas (3 de cada cor) Vermelho Amarelo Verde
Diametro do Diametro do furo D (mm) pino d (mm)
Vermelho Amarelo Verde
25 25 25
12,5 12,5 12,5
Comprimento livre Lo (mm)
Numero de catalogo
Constante elastica (N/mm)
89 89 89
9-1614-26 9-1614-36 9-1614-11
84 105 24,6
Curso maximo de trabalho (30% de Lo) Carga (N) Curso (mm) 2270 27 2310 22 860 35
Compressao Total Carga (N) 2750 3100 1120
Curso (mm) 32,5 29 46
Estimativas Estimativa da forca da estampagem do blank Area da secao: A= Dblank e = 0,000173 m2 Tensao de cisalhamento: t e 112 MPa 3 Forca de corte para o blank: F t A 19253 N Estimativa do tamanho do blank. Durante a conformacao a massa se conserva, alem disso a espessura da caneca pode ser considerada igual a do blank, entao o diametro do blank pode ser estimado da seguinte forma: 2
D BLANK (d m?io 4d m?io hm?io ) = 59,58mm.
4
PMR 2202 ? Introducao ao Sistema de Manufatura
Conformacao e Soldagem ? 2007
Caneca 1 Caneca 2 d(mm) 36,10 35,80 hmin(mm) 15,00 14,70 hmax(mm) 16,50 16,60 dmedio(mm) hmedia(mm) Dblank(mm) 35,95 15,70 59,58 Estimativas da forca no prensa chapas A forca no prensa chapa e devida a forca elastica resultante da deformacao das 9 molas do sistema da prensa, assim sua forca pode ser calculada supondo que a variacao do comprimento das molas e igual a altura media do copo. F= 3 hm?io (k1 k 2 k 3 ) 10060 N Esforco para dobrar e endireitar o ¡blank¡ Do Kalpakjian, retiramos a seguinte formula para o calculo da forca para dobrar e endireitar. D F D p t 0 (UTS ) 0 0,7 58479 N D p Do = diametro do blank Dp = diametro da puncao To = espessura do blank UTS = tracao de ruptura Estimativa da carga total no puncao D F p D p t (1,1 0 ) ln 0 D p
2 Fa D0 D p
exp B 2
Fp = carga total no puncao (N); Dp = diametro do puncao (mm); t = espessura do blank (mm); e = Tensao de escoamento media do blank (MPa); D0 = diametro inicial do blank (mm); = coeficiente de atrito = 0,175 Fa = forca do anel fixador (prensa chapas) (N); B = esforco gasto para dobrar e endireitar o blank (N). Fp= 80671 N
5
PMR 2202 ? Introducao ao Sistema de Manufatura
Conformacao e Soldagem ? 2007
4. Processo de acabamento, juncao e solda Haste da Caneca O esforco para cortar a tirinha metalica por cisalhamento e calculado por meio de: Area da secao transversal: A 81 1 10 6 m 2 F de corte: F A t = 9000 N Soldagem por ponto Potencia da maquina: 5 kVA Tensao (U): 3,5 V Tempo regulado para soldagem: 0,6 s Foram feitos 2 pontos de solda Estimativas: Tempo de soldagem: Calor especifico aco ABNT 304: 503
J kg K
kg m3 Temperatura ambiente: 298K Temperatura de fusao: 1728 K Area de atuacao estimada: 5,02655 10 5 m 2 Espessura das chapas soldadas: 0,002m Energia (Q): Q c t 580,66 J Q U I t no qual U I pot?cia , portanto I 1428,6 A , assim o tempo pode ser estimado em 0,11 s.
Densidade ( ): 8030
5. Experimentos de soldagem em placa de aco Material utilizado: Maquina de solda com arco eletrico Eletrodo E6013 de aco 1020 (bitola de 2 mm e comprimento de 350 mm) 3 pares de chapas de aco 1020 (100 x 60 x 2,5 mm) Mascara de protecao Procedimento Para cada par de chapas foi realizado o mesmo processo, porem com amperagens diferentes. A tabela a seguir demonstra as caracteristicas de cada processo.
6
PMR 2202 ? Introducao ao Sistema de Manufatura
Conformacao e Soldagem ? 2007
Par de chapas
Corrente (A)
A B C
60 120 150
Tempo de soldagem (s) 40,32 28,35 15,06
O grupo assistiu ao processo de soldagem das chapas A. Pela baixa corrente comparado aos outros processos, utilizou-se um tempo maior para a soldagem da peca. Pela baixa velocidade de soldagem o cordao nao apresentou grandes imperfeicoes. Uma vez soldadas, as chapas foram submetidas ao teste do liquido penetrante. O teste pode ser resumido em tres etapas: 1. Apos retirar a escoria com uma escova, aplica-se o liquido penetrante; 2. Retira-se o excesso de liquido e aplica-se o fluido revelador 3. Retira-se o excesso novamente do revelador e e observada as trincas existentes as quais estao pintadas de vermelho. Atraves deste teste foram constatadas varias trincas e descontinuidades nas chapas soldadas com maior corrente e em menor tempo. Alem do teste do liquido penetrante foi realizado um teste destrutivo com o objetivo de obter dados sobre a resistencia das soldas. O teste consistia em uma aplicacao de uma forca normal a chapa na regiao do cordao de solda. Os pares de chapas A e C romperam mais facilmente do que B ? devido grande parte a penetracao insuficiente da solda nas chapas.
6. Comentarios e Conclusao
O diametro estimado do blank foi 59,6 mm, no entanto utilizamos um diametro de 55 mm. Essa diferenca pode ser devido ao raio de arredondamento da base da caneca que no caso foi grande, enquanto que a formula da estimativa nao preve um raio grande, mas sim um pequeno raio. Dessa forma, foi possivel obter a caneca com menos material. A estimativa da carga maxima do puncao foi 81 kN, enquanto que o medidor da prensa indicou no maximo 70 kN. Tal diferenca pode ser devido a varios fatores, como por exemplo o valor utilizado para o limite de escoamento, do , entre outros, no entanto foi uma boa estimativa, ja que atraves do valor obtido foi possivel prever que a prensa seria suficiente para realizar a conformacao. O tempo estimado de solda foi de 0,11 s, enquanto que utilizamos 0,6 s. O nosso tempo foi bem menor porque consideramos a transferencia de calor ao 7
PMR 2202 ? Introducao ao Sistema de Manufatura
Conformacao e Soldagem ? 2007
longo de todo material para nossa estimativa utilizamos a apenas a regiao de coloracao diferente, sendo portando muito mais concentrado e por consequencia obtivemos um tempo bem menor.
7. Referencia Bibliografica http://www.poli.usp.br/pmr/lefa/download/PMR2202-Estampagem.pdf. http://www.poli.usp.br/pmr/lefa/download/PMR2202-Ferramentas.pdf. http://www.pgmec.ufpr.br/dissertacoes/dissertacao_004.pdf. KALPAKJIAN, Serope: Manufacturing Engeneering and Technology. CALLISTER, William D.: Ciencia e Engenharia de Materias. Uma introducao.
8
PMR 2202 ? Introducao ao Sistema de Manufatura
Conformacao e Soldagem ? 2007
9
