incremental sheet forming (isf)

Incremental Sheet Forming

Trabalho realizado por:Filipe Giesteira up201306293

Luís Filipe Pereira up201305738Maria Inês Barros up201305415Tiago Rocha up201305662

Docente: Augusto Duarte Campos Barata da Rocha

Maio de 2016

EM0032 – Processos de Fabrico IAno Letivo: 2015/2016

Índice• Contextualização Histórica• Definição do Processo• Formabilidade e deformações• Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial• Conclusões

Incremental Sheet Forming2015/2016

Definição do Processo

Contextualização Histórica

Formabilidade e deformações

Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial

Conclusões


1

• Torno de repuxo • Sheet metal workers ou “Battilastra”

Na literatura muitos são aqueles que consideram as seguintes técnicas como precursoras do incremental sheet forming.

Animação construida a partir do site da empresa Laser Gate®

Animação adaptada de video youtube®| Ninotorquato Rocha





Conclusões


TPIF com recurso a matriz. (Fonte: Instituto Tecnológico de Conformação da Universidade de Dortmund (IULD))

Classificações:

• Single Point Incremental Forming (SPIF) - Ausência de ferramenta inferior ou prato de suporte

Eliminação do custo de produção da ferramenta

Maior Flexibilidade

• Two Point Incremental Forming (TPIF) – Introdução de uma matriz (parcial) ou uma segunda ferramenta que introduz uma restrição física à deformação da chapa.

Maior precisão dimensional

SPIF. (Fonte: Universidade de Aveiro)


2Definição do

ProcessoContextualização

HistóricaFormabilidade e

deformaçõesGeometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial

Conclusões


Setup Característico:

• Ferramenta de Ponta esférica animada de movimento de translação e rotação

• Centro de Maquinagem CNC multieixos

• Estrutura para fixação da chapa (Blankholder)

• Backing plate: para redução da flexão

Esquema em corte do aparato utilizado na SPIF. (Fonte: Tekkaya, 2008)


3Definição do

ProcessoContextualização

HistóricaFormabilidade e

deformaçõesGeometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial

Conclusões


Ferramenta utilizada em incremental sheet forming. (Fonte: INEGI, 2016)



4

Limites de formabilidade muito mais altos que na embutidura."The necking view": Fratura precedida por estricção; "Subida" das curvas limite de embutidura; Efeito estabilizador causado por elevada

deformação de corte na direção da ferramenta.

Influência da deformação de corte num plano paralelo à direção da ferramenta nas curvas limite de embutidura. (Fonte: Allwood, 2007)





Conclusões

Aumento da profundidade de uma lata de alumínio através do uso de folga punção-matriz inferior à espessura da chapa. (Fonte: Hammack, 2015).


5

Fratura sem evidência experimental de estricção;

Supressão da estricção e baixo crescimento da taxa de dano acumulado responsáveis por aumento da formabilidade;

Substituição de FLC por FFL.

Curva limite de embutidura e curva limite de conformação por fratura. (Fonte: Isik, 2014)





Conclusões

Formabilidade e deformaçõesLimites de formabilidade muito mais altos que na embutidura.

"The frature view":


6

Deformações experimentais obtidas para um cone truncado. Raios da ferramenta: 4 mm e 6 mm. Pontos sólidos correspondem a fratura. (Fonte: Silva, 2011)

Deformações experimentais obtidas para um cone truncado. Raios da ferramenta:10 mm, 15 mm e 25 mm. Pontos sólidos correspondem a fratura. (Fonte: Silva, 2011)

Teoria unificada através da definição de raio crítico: t/ rtool





Conclusões



7

Ângulo máximo de estampagem ϕ

Ângulo máximo de estampagem ϕ. (Fonte: Lopes, 2013)

Diminuição da espessura da parede com o aumento do ângulo faz com que, a partir de um determinado ângulo, a espessura atinja um valor mínimo e ocorra a fratura.





Conclusões



8

Parâmetros que influenciam a formabilidade Raio da ferramenta Espessura da chapa Tamanho do incremento Δz Rotação da ferramenta Velocidade de avanço Trajetória

Maior incremento associa-se a uma menor formabilidade.

Variação linear da formabilidade com incremento em chapas de titânio. (Fonte: Hussain, 2008)





Conclusões



8

Parâmetros que influenciam a formabilidade

Influência da velocidade de rotação em materiais que apresentam baixa formabilidade à temperatura ambiente. (Fonte: Buffa, 2013)

Raio da ferramenta Espessura da chapa Tamanho do incremento Δz Rotação da ferramenta Velocidade de avanço Trajetória





Conclusões



8

Parâmetros que influenciam a formabilidade

Influência da velocidade de avanço na formabilidade de chapas de titânio. (Fonte: Hussain, 2008)

Aumento da velocidade de avanço diminui o aquecimento localizado.

Raio da ferramenta Espessura da chapa Tamanho do incremento Δz Rotação da ferramenta Velocidade de avanço Trajetória





Conclusões


8


• Influência da trajetória na distribuição da espessura final.

• Otimização constante da trajetória para maximizar a formabilidade.

Distribuição das espessuras num componente de incremental sheet forming. (Fonte: Gatea, 2016)

Parâmetros que influenciam a formabilidade Raio da ferramenta Espessura da chapa Tamanho do incremento Δz Rotação da ferramenta Velocidade de avanço Trajetória





Conclusões



9

Geometrias mais comuns. (Fonte: Suriyaprakan, 2013)

Peças produzidas em incremental sheet forming. (Fonte: INEGI, 2016)





Conclusões

Geometrias

Geometrias mais complexas. (Fonte: Kalo, 2014)


10

Peça obtida por incremental sheet forming (pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009)

Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004)

Um dos principais problemas do ISF é a precisão dimensional.





Conclusões

Trajetória e Precisão Dimensional


10



Alteração da trajetória pela modificação do ângulo de inclinação inicial. (Fonte: Ambrogio, 2004)

Formas de melhorar a precisão dimensional:• Alteração da trajetória





Conclusões



10



Formas de melhorar a precisão dimensional:• Backing Plate





Conclusões


Esquematização do processo de ISF com Backing Plate. (Fonte: Jeswiet, 2015)

Peça elíptica produzida em ISF e respetivo backing plate. (Fonte: INEGI, 2016)


10



Formas de melhorar a precisão dimensional:• Alteração da trajetória





Conclusões



11

Acabamento superficial folha. (Fonte: INEGI, 2016) Acabamento superficial. (Fonte: INEGI, 2016)





Conclusões

Acabamento Superficial

Diferenças no acabamento superficial. (Fonte: Echrif, 2014)

12


ConclusõesComparação entre ISF e Processos de Conformação Tradicionais

Vantagens:• Custos iniciais reduzidos.• Processo altamente

flexível.• Deformações atingidas

superiores às de embutiduras.

• Forças reduzidas.

Desvantagens:• Tempos de produção

elevados.• Limitações geométricas.• Limitações tecnológicas.• Baixa precisão

dimensional.• Mau acabamento

superficial.





Conclusões

ISF. (Fonte: INEGI, 2016)

incremental sheet forming (isf)

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