View
222
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
TÍTULO: DESENVOLVIMENTO DE UM PROTÓTIPO DE EQUIPAMENTO PARA HIDROCONFORMAÇÃODE CALOTAS METÁLICAS POR EXPLOSÃOTÍTULO:
CATEGORIA: CONCLUÍDOCATEGORIA:
ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURAÁREA:
SUBÁREA: ENGENHARIASSUBÁREA:
INSTITUIÇÃO: FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI BLUMENAUINSTITUIÇÃO:
AUTOR(ES): THIAGO RAFAEL DEMMAUTOR(ES):
ORIENTADOR(ES): MARCELO DE BRITO STEILORIENTADOR(ES):
1. RESUMO
Este trabalho descreve o desenvolvimento de um equipamento protótipo para a
conformação mecânica de chapas através do processo de hidroconformação por
explosão. Para tal foi construída uma câmara de hidroconfomação e uma matriz em
aço. Foram realizados testes com explosivo a base de pólvora, conhecidos
popularmente como rojão, conformando chapas de aço inoxidável ferrítico, de alumínio
da classe 1000 e de cobre puro que indicaram a possibilidade do uso deste processo
para a conformação de chapas.
2. INTRODUÇÃO
A indústria da conformação mecânica vem desenvolvendo melhorias contínuas em
seus processos, bem como buscando aplicações a processos não convencionais, para
se adaptar a novos desafios em design e produtividade. Um desses processos não
convencionais para a conformação de metais é a hidroconformação, desenvolvido
inicialmente nos anos 50 para a fabricação de torneiras.
O processo de hidroconformação se caracteriza pela alteração do formato da peça
metálica, a partir de uma chapa ou tubo, mediante a aplicação de força hidráulica de
um fluido que conforma o metal contra uma matriz [1].
Atualmente estão se consolidando aplicações do processo de hidroconformação na
indústria automobilística, na conformação de tubos, barras estruturais, coletores de
escape, apoios de motor, assentos e quadros de motocicletas, além das tradicionais
torneiras em “T” de cobre.
A hidroconformação possibilita a obtenção de dois objetivos em uma etapa produtiva:
ela imprime o formato à peça metálica e, ao mesmo tempo, por conta do encruamento
ao qual o metal é submetido, obtém-se também um aumento na resistência mecânica
chegando a 600 MPa em peças de aço.
3. OBJETIVOS
Desenvolver uma aplicação piloto do processo de hidroconformação utilizando como
energia de conformação a detonação controlada de explosivos.
4. METODOLOGIA
Quanto à sua natureza, este trabalho insere-se no campo da pesquisa aplicada,
também conhecida como tecnológica. Já em relação aos objetivos o trabalho
compreende-se como uma pesquisa experimental em laboratório[ 2].
5. DESENVOLVIMENTO
A peça escolhida a ser conformada foi uma calota com 120 mm de diâmetro e 0,5 mm
de espessura com um rebaixo central de 10 mm, visto na Figura 1.
Figura 1: Calota a ser conformada
Fonte: Do Autor.
Para a produção da calota, se utilizará como matéria prima uma chapa redonda com
135 mm de diâmetro e os mesmos 0,5 mm se espessura, como se vê na Figura 2.
Figura 2: Matéria prima
Fonte: Do Autor.
Inicialmente desenvolveu-se uma câmara de hidroconformação na forma de um copo
cilíndrico de aço ABNT 1020 de 400 mm de altura, com diâmetro interno de 150 mm e
diâmetro externo de 170 mm visto na Figura 3.
Figura 3: Câmara de hidroconformação
Fonte: Do Autor.
A matriz utilizada para a conformação da chapa foi produzida a partir de uma bolacha
de aço ABNT 1045 e foi torneada com 148 mm de diâmetro e 30 mm de altura, com o
rebaixo da usinado em uma das faces planas. O diâmetro externo da matriz deve
ajustar-se com certa folga ao diâmetro interno da câmara de conformação.
Figura 4: Matriz
Fonte: Do Autor.
A bolacha de aço é posicionada sobre a matriz como pode se observar na Figura 5.
Figura 5: Matriz e chapa a ser conformada
Fonte: Do Autor.
Para a energia de conformação optou-se por utilizar pequenas quantidades de pólvora
na forma de um cilindro de papelão popularmente conhecido por rojão.
A arquitetura do experimento conta, portanto, com o tubo de aço como câmara de
hidroconformação, dentro da qual, ao fundo, é posicionada a matriz e sobre ela a
chapa de aço na forma de uma bolacha plana.
O tubo é então cheio com água e, imerso no líquido, na metade da coluna, é
posicionado o explosivo, como se vê na Figura 6.
Figura 6: Processo de hidroconformação
Fonte: Do Autor.
Após a detonação do explosivo as ondas de choque imprimem uma pressão hidráulica
sobre a chapa, que comprimida contra a matriz, a conforma em calota, como se vê na
Figura 7.
Figura 7: Conformação após a explosão
Fonte: Do Autor.
6. RESULTADOS
Foram desenvolvidos testes com êxito em chapas de aço inoxidável ferritico, alumínio e
cobre, possibilitando uma análise crítica do processo de hidroconformação a explosão.
O melhor resultado foi obtido com o inoxidável ferritico, como se vê na Figura 8.
Figura 8: Calota de aço inoxidável ferrítico hidroconformada
Fonte: Do Autor.
Os testes em alumínio apresentaram uma qualidade de conformação inferior ao aço
inoxidável ferrítico, como se vê na Figura 9, onde o rebaixo não foi completamente
reproduzido.
Figura 9: Calota de alumínio hidroconformada
Fonte: Do Autor.
As calotas em cobre hidroconformadas reproduziram satisfatoriamente as curvas da
matriz, como se vê na Figura 10.
Figura 10: Calota de alumínio hidroconformada
Fonte: Do Autor.
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Concluiu-se que o processo de hidroconformação é viável para a conformação
mecânica de chapas metálicas. Observou-se também a necessidade da inclusão de um
dispositivo prensa-chapas para evitar o enrugamento que se observa na calota
hidroconformada.
Recommended