DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Disciplina: Processos de Conformação

Código: 30-283

Carga Horária: 40h (Teórica: 20h) (Prática: 20h)

Créditos: 02

Pré-Requisito: 30-268

EMENTA

Fundamentos básicos da teoria de plasticidade. Deformação dos metais. Corte cisalhado. Dobramento. Curvamento. Estampagem. Estampagem profunda. Repuxo. Forjamento. Trefilação. Laminação. Matrizes e ferramental necessários a cada processo. Máquinas operatrizes necessárias à conformação dos metais.

OBJETIVOS

A disciplina visa desenvolver no aluno competências de conceber, planejar, analisar e supervisionar os parâmetros operacionais envolvidos na fabricação de componentes, peças e produtos pelos processos de conformação mecânica de materiais metálicos. Para isto realizar o estudo dos principais processos de conformação mecânica sem arranque de cavacos, na obtenção de peças mecânicas, seus parâmetros e aplicações, bem como análise para a definição de máquinas operatrizes a serem utilizadas em cada processo.

CONTEÚDOS CURRICULARES

UNIDADE DE ENSINO 01 – INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO:

Apresentar as definições básicas dos Processos de Fabricação por Deformação, fazendo a definição dos mais importantes processos de conformação e suas respectivas classificações bem como as aplicações e tipos de peças que cada processo pode fabricar.

TDE 01 – Fazer a lista de exercícios 01.

UNIDADE DE ENSINO 02 – CONCEITOS INICIAIS

Apresentar as definições do cálculo da tensão verdadeira e da tensão convencional, bem como ilustrar as diferenças entre elas. Também explorar os conceitos das deformações verdadeira e convencional e a forma de trabalhar com estas nos processos de conformação mecânica.

Atividade prática 01: Resolução dos exercícios que ilustram as diferenças entre as deformações logarítmicas e de engenharia.

TDE 02 – Resolver os exercícios propostos fazendo o cálculo das deformações logarítmicas e tensões verdadeiras.

UNIDADE DE ENSINO 03 – EQUAÇÃO DE HOLLOMON

Apresentar as diferentes curvas tensão x deformação de acordo com as condições de trabalho dos aços. Também tem o objetivo de definir a equação de Hollomon que representa o comportamento da tensão de escoamento de materiais metálicos que apresentam encruamento durante a deformação plástica.

Atividade prática 02: Levantamento da Equação de Hollomon através do ensaio de tração nos vergalhões de construção em diferentes estados de tensões internos: in natura, recozido, temperado e temperado e revenido.

TDE 03 – Fazer a lista de exercícios da equação de Hollomon.

UNIDADE DE ENSINO 04 – CIÊNCIA DOS MATERIAIS X DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

Apresentar a relação da Ciência dos Materiais com a Deformação Plástica contextualizando as propriedades dos materiais metálicos com relação a sua microestrutura. Também tem o objetivo de apresentar os mecanismos das deformações plásticas dos metais e relacionar as discordâncias com o movimento do átomos de metais submetidos a esforços que resultam em deformações permanentes..

TDE 04 – Fazer os exercícios da estimativa da tensão de escoamento do material a partir das propriedades físicas.

UNIDADE DE ENSINO 05 – INTRODUÇÃO A PLASTO MECÂNICA

Definir a metodologia utilizada para calcular a tensão de escoamento do material a deformado plasticamente e, desta forma, dimensionar a força necessária para realizar a deformação plástica. Para tal é utilizado o método analítico conhecido por Método dos Blocos.

TDE 05 – Lista de exercícios.

UNIDADE DE ENSINO 06 – TRABALHO, FORÇA E POTÊNCIA

Definir o Trabalho, a Força e a Potência nos processos de conformação mecânica e deduzir a formulação matemática para cálculo destas grandezas.

TDE 06 – Fazer o cálculo das forças de deformação envolvidas nos casos de estudos reais.

UNIDADE DE ENSINO 07 – PROCESSO DE LAMINAÇÃO

Definir o processo de Laminação, apresentando as variações do processo, os produtos fabricados e os equipamentos existentes. Também será apresentado a metodologia de cálculo para dimensionar a força ideal e real de laminação além da potência e do trabalho.

Atividade prática 03: Realizar a laminação a frio no laminador de bancada de 4 chapas de alumínio com uma redução de 0,5 mm por passe. Após a laminação as chapas são cortadas e serão realizados os ensaios de tração para fazer o comparativo do ganho de resistência por encruamento e da redução da ductilidade do material.

TDE 07 – Resolver os problemas reais de força e potência de laminação propostos.

UNIDADE DE ENSINO 08 – TREFILAÇÃO

Definir o processo de Trefilação, apresentando as variações do processo, os produtos fabricados e os equipamentos existentes. Também será apresentado a metodologia de cálculo para dimensionar a força ideal e real de laminação além da potência e do trabalho..

Atividade prática 04: Realizar a Trefilação de uma barra de alumínio com diâmetro inicial de 15,9 mm e diâmetro final de 14 mm utilizando a máquina universal de ensaios para realizar a força de tração e o monitoramento dos esforços. Com os resultados obtidos será feito um comparativo das forças dimensionadas com as encontradas no experimento.

TDE 08 – Resolver os problemas reais de força e potência de trefilação propostos.

UNIDADE DE ENSINO 9 - OPERAÇÕES DE ESTAMPAGEM

Definir os processos denominados estampagem que são realizados em chapas e que consistem em cortar dobra e embutir. Também serão apresentados as classificações das materiais primas para realizar as operações de estampagem.

TDE 9 – Fazer a lista de exercícios de estampagem.

UNIDADE DE ENSINO 10 – OPERAÇÕES DE CORTE E DOBRA

Definir os processos corte e dobra realizados em chapas, as variações do processo e o dimensionamento das ferramentas, máquinas e equipamento.

Atividade prática 05: Realizar as operações de dobra em V e em U utilizando as matrizes acopladas na máquina universal de ensaios e correlacionar as forças monitoradas pela máquina com as calculadas.

TDE 10 – Resolver os problemas reais de força de corte propostos.

UNIDADE DE ENSINO 11 – OPERAÇÕES DE REPUXO

Definir os processos de repuxo simples e escalonados. Tipos e formas de realizar o processo de repuxo. Dimensionamento da área da peça e das forças envolvidas no processo.

Atividade prática 06: Realizar a fabricação de um copo de alumínio com 70 mm de diâmetro com 34 mm de altura utilizando chapa da liga AA 1200 com 1,2 mm e espessura, utilizando uma matriz simples adaptada na máquina universal de ensaios. Realizar o monitoramento da força ao longo do processo de repuxo, traçar o diagrama força X deslocamento, comparar a força máxima teórica calculada com a força máxima medida. Fazer a análise das deformações localizadas realizando medições nas marcações silk-screen (serigrafia seguida de usinagem química).

TDE 11 – Resolver os problemas reais de repuxo propostos.

UNIDADE DE ENSINO 12 – Forjamento

Definir os processos de forjamento livre, com matriz fechada e com matriz bipartida. Demonstrar a análise das deformações e forças envolvidas nas operações de forjamento. Apresentar as características e parâmetros do processo. Realizar o dimensionamento de operações de forjamento.

TDE 12 – Resolver os problemas reais de forjamento propostos.

METODOLOGIA

Visando desenvolver nos alunos as competências de conceber, planejar, analisar e supervisionar os parâmetros operacionais envolvidos na fabricação por conformação mecânica, as aulas são desenvolvidas de forma variada e tem como metodologias: a tradicional (expositivo-dialogadas com estudos dirigidos), a ativa e a sócio-interacionista. No intuito de desenvolver as competências inerentes à disciplina, podem ser utilizados recursos de multimídia como projetores de imagem e vídeo, materiais concretos e máquinas e equipamentos presentes no laboratório, e a contextualização ocorre através da resolução de problemas reais. Os alunos desenvolverão Trabalhos Discente Efetivos – TDEs no total de 10h, envolvendo resolução de exercícios e problemas reais com a aplicação dos conceitos trabalhados na área de fabricação por conformação mecânica.

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina propõe verificar se as competências pretendidas neste plano de ensino foram adquiridas pelo acadêmico, por meio dos seguintes instrumentos de avaliação: provas escritas e Trabalhos Discentes Efetivos, estes últimos valendo 20% da média parcial.

As avaliações serão realizadas ao longo do semestre e distribuídas uniformemente de acordo com o plano de ensino. Em uma aula que antecede uma avaliação serão dadas orientações a respeito da sistemática a ser adotada e os conteúdos exigidos, bem como os critérios específicos da avaliação. No instrumento de avaliação haverá de forma explícita e por escrito quanto valerá cada questão.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

HELMAN, Horacio; C ETLIN, Paulo Robertao. Fundamentos da conformação mecânica dos metais. 2.ed. São Paulo: Artliber, 2005.

RIZZO, ERNANDES MARCOS DA SILVEIRA. Processos de laminação dos aços: uma introdução.  São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, 2007.

 SCHAEFFER, Lirio. Conformação mecânica. 2.ed.  Porto Alegre: Imprensa Livre, 2004.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

MARCINIAK, Z.; DUNCAN, J. L.; HU, S. J. Mechanics of sheet metal forming. 2.ed. London: Butterworth Heinemann, 2002.

MARCOS, F. de; BLANDY, Lauro Santos(Trad). Corte e dobragem de chapas: tecnologia prática. São Paulo: Hemus, 2007.

BRITO, Osmar de. Técnicas e aplicações dos estampos de corte: punções, matrizes, espigas de fixação, placas de guia, limitadores, cunhas, estampos fechados, abertos e progressivos. São Paulo: Hemus, 2004.

WAGONER, Robert H.; CHENOT, J. L. Fundamentals of metal forming. Canadá: Wiley, 1997.

SCHAEFFER, Lirio. Forjamento introdução ao processo. 2. ed. Porto Alegre: Imprensa Livre, 2006.

METALS HANDBOOK. Vol.4: Forming. 8. ed. United States: American Society for Metals, 1969.