incremental sheet forming (isf)
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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
Incremental Sheet Forming2015/2016
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• 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
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Contextualização Histórica
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)
Incremental Sheet Forming2015/2016
2Definição do
ProcessoContextualização
HistóricaFormabilidade e
deformaçõesGeometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Definição do Processo
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)
Incremental Sheet Forming2015/2016
3Definição do
ProcessoContextualização
HistóricaFormabilidade e
deformaçõesGeometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Definição do Processo
Ferramenta utilizada em incremental sheet forming. (Fonte: INEGI, 2016)
Formabilidade e deformações
Incremental Sheet Forming2015/2016
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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)
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Aumento da profundidade de uma lata de alumínio através do uso de folga punção-matriz inferior à espessura da chapa. (Fonte: Hammack, 2015).
Incremental Sheet Forming2015/2016
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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)
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformaçõesLimites de formabilidade muito mais altos que na embutidura.
"The frature view":
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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
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações
Incremental Sheet Forming2015/2016
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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.
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações
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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)
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações
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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
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações
Incremental Sheet Forming2015/2016
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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
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações
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Incremental Sheet Forming2015/2016
• 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
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações
Incremental Sheet Forming2015/2016
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Geometrias mais comuns. (Fonte: Suriyaprakan, 2013)
Peças produzidas em incremental sheet forming. (Fonte: INEGI, 2016)
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Geometrias
Geometrias mais complexas. (Fonte: Kalo, 2014)
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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.
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Trajetória e Precisão Dimensional
Incremental Sheet Forming2015/2016
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Peça obtida por incremental sheet forming (pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009)
Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004)
Alteração da trajetória pela modificação do ângulo de inclinação inicial. (Fonte: Ambrogio, 2004)
Formas de melhorar a precisão dimensional:• Alteração da trajetória
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Trajetória e Precisão Dimensional
Incremental Sheet Forming2015/2016
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Peça obtida por incremental sheet forming (pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009)
Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004)
Formas de melhorar a precisão dimensional:• Backing Plate
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Trajetória e Precisão Dimensional
Esquematização do processo de ISF com Backing Plate. (Fonte: Jeswiet, 2015)
Peça elíptica produzida em ISF e respetivo backing plate. (Fonte: INEGI, 2016)
Incremental Sheet Forming2015/2016
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Peça obtida por incremental sheet forming (pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009)
Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004)
Formas de melhorar a precisão dimensional:• Alteração da trajetória
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Trajetória e Precisão Dimensional
Incremental Sheet Forming2015/2016
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Acabamento superficial folha. (Fonte: INEGI, 2016) Acabamento superficial. (Fonte: INEGI, 2016)
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
Acabamento Superficial
Diferenças no acabamento superficial. (Fonte: Echrif, 2014)
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Incremental Sheet Forming2015/2016
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.
Definição do Processo
Contextualização Histórica
Formabilidade e deformações
Geometrias, Trajetórias e Acabamento Superficial
Conclusões
ISF. (Fonte: INEGI, 2016)