processos de fabricação produção de peças em chapa
Post on 15-Oct-2021
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Processos de FabricaçãoProdução de Peças em Chapa
Eng.º Aeronáutico André Aires de Abreu
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 1
Sumário
• Introdução• Processo de produção de componentes em chapa• Características do Alumínio• Processos de recorte de chapa• Métodos de conformação de chapa• Tratamentos térmicos utilizados• Processos de limpeza e protecção de superfície • Processos de união em componentes de chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 2
Produção de componentes em chapa
• Propriedades Físicas e Mecânicas do Alumínio– Ponto de Fusão: 660 °C– Densidade
• Al= 2,7 g/cm3• Cu= 8.9 g/cm3• Aço= 7.9 g/cm3
• Vantagem – Baixo peso específico e boa resistência mecânica.– Não na condição de puro - O Al puro (99,99%) tem baixa resistência
mecânica• Resistência à tração:
– Al puro= 6 kg/mm2– Al comercial= 9-14 kg/mm2
– Elementos de liga, trabalho a frio e tratamento térmico aumentam a resistência à tracção (60 kg/mm2)
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 3
Produção de Componentes em Chapa
• Ductilidade alta = HB: 17-20• Módulo de elasticidade baixo
– Al= 7000 Kg/mm2– Cu= 11.500 Kg/mm2– Aço= 21.000 Kg/mm2
• A condutividade eléctrica do Al é 61-65% da do Cu• Principais elementos de liga
– Cu, Mg, Si, Zn, Ni, Ti, Cr, Co, Pb, Sn• Elevada plasticidade – Laminados• Elevada resistência à corrosão
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 4
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 5
Proc
esso
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 6
Proc
esso
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 7
Proc
esso
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 8
Recorte e Furação Remoção de rebarbas
Limpeza e Desengorduramento Tratamento térmico
Camara FrigoríficaEnformação por
Membrana de óleo
Célula de produção em chapa
Componentes
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 9
Nesting – Aproveitamento da chapa
Produção de componentes em chapa
• Operações de recorte
– Por fresa
– Por lazer
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 10
Produção de componentes em chapa
• Operações de recorte
– Por puncionamento
– Por jacto de água
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 11
https://youtu.be/EU3SKaBFHIk
Produção de componentes em chapa
• Processos Alternativos– Punção e matriz
– Dobragem/ Quinagem
– Macho e fêmea
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 12
Produção de componentes em chapa
• Punção matriz– Parâmetros
• A forma da peça para configurar o punção e a matriz• A velocidade do processo, lubrificação e as tolerâncias
– O gráfico abaixo permite determinar a folga entre o punção e a matriz em função do tipo de material e a espessura
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 13
Aço Duro
Aço Macio e latão
Alumínio e metais leves
Produção de componentes em chapa
• Dobragem– Parâmetros
• A forma da peça para configurar o punção e a matriz• A velocidade do processo, lubrificação e as tolerâncias
– O gráfico abaixo permite determinar a folga entre o punção e a matriz em função do tipo de material e a espessura
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 14
Produção de componentes em chapa
• A determinação da tolerância da dobragem BA é feita de acordo com a fórmula
• BA = tolerância de dobragem (a tolerância de dobragem é o comprimento do arco da dobra medido ao longo do eixo neutro do material)
• A= Angulo de dobragem• R= Raio de dobragem
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 15
Produção de componentes em chapa
• Efeito mola (spring back):– Depois da deformação plástica há uma recuperação elástica– Pode ser calculada em função dos raios Ri e Rf– Ri/Rf = 4 ( Ri Y / ET )3 – 3 (Ri Y /ET) + 1
• Ri – Raio de dobragem• Rf – Raio após dobragem• Y – Tensão de cedência• E – Módulo de elasticidade • T – Espessura
– O efeito mola aumenta com a redução do módulo de elasticidade– Compensação por:
• Sobre dobragem• Estiragem durante• Bottoming/ compressão/Rectificador
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 16
Produção de componentes em chapa
• Força máxima de dobragem
P = KYLT2
W
K – constante 0.3-1.3 (configuração do molde)Y – tensão de cedênciaL- comprimento da dobragemT- espessura da chapaW- Abertura do molde
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 17
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00
Conformação por rolos - Roll forming
Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 18
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00
Dobragem de tubos
Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 19
Produção de componentes em chapa
• Conformação por estiragem
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 20
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 21
Molde típico
Conformação por membrana de óleo - Hidroforming
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 22Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI
Conformação profunda por prensa
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00
Conformação por rotação
Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 23
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 24Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI
Conformação por esferas - Peen Forming
20 Novembro 2015 - 9:00 25Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI
Produção de componentes em chapa
Superplastic forming e Diffusion bondng
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 26
• Tratamentos térmicos em alumínios– O tratamento térmico do alumínio, inclui os processos básicos de
aquecimento e/ou arrefecimento controlados, com o objetivo de melhorar as características metal-mecânicas dos componentes produzidos
– Ligas tratáveis termicamente são as dos grupos 2XXX, 6XXX, 7XXX e 8XXX e as que só aumentam suas características metal-mecânicas após conformação, as ligas dos grupos 1XXX, 3XXX, 4XXX e 5XXX;
SÉRIE COMPOSIÇÃO1xxx ≥ 99,00% Al2xxx Alumínio – Cobre3xxx Alumínio – Manganês4xxx Alumínio – Silício5xxx Alumínio – Magnésio6xxx Alumínio – Magnésio e Silício7xxx Alumínio – Zinco8xxx Alumínio – outros elementos9xxx Alumínio - série livre
Produção de componentes em chapa
• Alivio de tensões– Tratamento para redução das tensões internas introduzidas por
têmpera, por enformação a frio ou por maquinação. O objectivo deste tratamento consiste em levar o metal a um estado de fácil deformação através de meios mecânicos ou térmicos.
• Envelhecimento– Transformação relativamente lenta, em que se dá a precipitação dos
elementos de liga (compostos metálicos) sob a forma de partículas muito finas, quer no interior dos cristais quer nas fronteiras de grão. Os elementos de liga precipitados e/ou dispersos, ao manterem os cristais agregados sobre os seus planos de escorregamento conferem maior resistência à deformação, aumentando a resistência mecânica e dureza do metal, diminuindo assim a sua ductilidade. Pode ocorrer espontaneamente à temperatura ambiente ou artificialmente a uma temperatura mais elevada. Pode ser evitado mantendo o material a temperaturas sub-zero.
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 27
Produção de componentes em chapa
• Sobre envelhecimento– O processo de envelhecimento é uma função do tempo e da
temperatura do ciclo térmico. O sobre envelhecimento dá-se quando se excede o tempo ou a temperatura de envelhecimento ou quando se sucedem vários ciclos repetidos de envelhecimento, provocando imediatamente uma queda na resistência e na dureza da liga. O sobre envelhecimento pode ser vantajoso para certas ligas como tratamento contra a susceptibilidade à corrosão
• Solubilização – Consiste no aquecimento do metal a uma temperatura próxima da
temperatura de fusão (cerca de 30ºC abaixo que correspondem aproximadamente a 0,9 da Temperatura de fusão ), durante um determinado intervalo de tempo, dependente da solubilidade das diferentes fases da liga metálica e da espessura do material.(condição W)
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 28
Produção de componentes em chapa
• Recozimento– Consiste num aquecimento a uma temperatura próxima da
temperatura de solubilização, seguido de um arrefecimento com velocidade controlada. Este tratamento tem em vista a eliminação total ou parcial do endurecimento produzido por tratamentos térmicos anteriores ou por trabalhos de deformação a frio.
• Tempera– Consiste num arrefecimento muito rápido, a velocidade controlada, a
partir da condição de solubilização. A velocidade de arrefecimento é directamente afectada pela espessura do material. Este tratamento permite, após solubilização, obter uma estrutura de solução sólida sobressaturada. Contudo, a condição pós-têmpera é extremamente instável e as fases metálicas com menor grau de solubilidade à temperatura ambiente vão dissolver-se.
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 29
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 30
Tratamentos térmicos nos Alumínios de liga
Produção de componentes em chapa
Tratamentos de superfície• Crómio Duro• Oxidação Anódica Sulfúrica • Oxidação Anódica Crómica• Conversão Química do Alumínio• Anodização do Titânio• Cadmiagem• Cadmiagem (baixa fragilização)• Passivação do Aço Inoxidável
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 31
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 32
• Preparação de superfícies• Remover camadas de superfície, matéria orgânica, óxidos
metálicos, para melhorar a superfície da peça que receberá o revestimento
Produção de componentes em chapa
• Revestimento – O material a depositar não reage quimicamente, ou reage pouco, com
o material da peça, que por isso não sofre modificações estruturais apreciáveis
• Ex. Metalização, Pintura• Tratamentos de conversão:
– Há uma transformação físico-química da camada superficial, podendo haver modificações estruturais ou não, conforme a conversão seja mais ou menos difusa. Podem obter-se por via química ou electroquímica, por meio sólido, líquido ou gasoso e por imersão em meio fundido.
• Conversão electrolítica:– Anodização; Oxidação anódica crómica; Oxidação anódica sulfúrica– TSA – Tartaric Sulfuric Anodizing
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 33
Protecções de superfície
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 34
Processo de Anodização
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 35
Verificação dos resultadosAtaque químico
Remoção da máscara nas zonas de ataque químico
Traçagem Secagem Aplicação de máscara
Protecção química
DecapagemLavagem alcalinaDesengorduramento
Remoção da mascara residual
Remoção decamada superficial
Outros Processos – Fresagem Química
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 36
• Processos de união – Colagem metal-metal– Colagem metal estrutura sandwich (metálico e orgânico)– Soldadura
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 37
Outros processos de união - Rebitagem automática
Semiautomática
Por robot Robot na linha de montagem final
Produção de componentes em chapa
20 Novembro 2015 - 9:00 Fabricação Aeronáutica - Departamento de Ciencias Aerospaciais da UBI 38
Outros processos de união - Rebitagem
top related