Ensaio de embutimento

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Experiência 4 – Embutimento
TCM

Objetivo
A experiência teve como objetivo mostrar o funcionamento do ensaio de embutimento Erichsen, classificar o material quanto ao nível de estampagem, estimar suas propriedades mecânicas e composição química e avaliar o tipo de fratura formada na ruptura.

Introdução teórica
O ensaio de embutimento tem como finalidade, avaliar a estampabilidade demateriais metálicos por meio de máquinas que simulam esse processo em um corpo de prova (blank) a ser embutido. Os principais métodos utilizados são os ensaios Erichsen (utilizado na Europa e Japão) e Olsen (Estados Unidos), mas também existem outros como o Fukui e Swift.
Em virtude da complexidade das operações de estampagem de chapas, as simples medidas de propriedades mecânicas obtidas pelo ensaiode tração são de valor limitado. Assim, foram desenvolvidos alguns ensaios simulativos para avaliar a estampabilidade das chapas metálicas.
Destacam-se os ensaios Erichsen e Olsen. Deve-se, entretanto enfatizar que existem inúmeros ensaios para a avaliação da estampabilidade, a maioria deles não padronizada. As variantes entre os diversos métodos são basicamente as diferenças entre formas depunções e corpos de prova. Os corpos de prova, usualmente referenciados como “blanks” podem ter forma circular, elíptica, quadrada ou retangular. Os punções (ou estampos) também podem ter várias formas e dimensões.

Ensaio Erichsen
O ensaio Erichsen (mais utilizado na Europa e Japão) consiste em estirar um corpo de prova em forma de disco até o surgimento de uma ruptura, medindo-se então aprofundidade do copo assim formado. Esta profundidade, expressa em milímetros, representa o índice de ductilidade Erichsen (IE).
FIGURA 1 - DESENHO ESQUEMATICO DO ENSAIO ERICHSEN
O disco de chapa é inicialmente fixado entre a matriz e o anel de sujeição com carga de 1.000 kgf. O estampo tem formato esférico com diâmetro de 20mmm. O estampo é lubrificado (normalmente com uma graxagrafitada termo-resistente). O ensaio submete a peça primeiramente a um estiramento biaxial, e o resultado obtido é influenciado pela espessura da chapa.
O momento em que ocorre a ruptura pode ser acompanhado a olho nu ou pelo estalo característico de ruptura. Se a máquina for dotada de um dinamômetro que meça a força aplicada, pode-se determinar o final do ensaio pela queda brusca da carga que ocorre nomomento da ruptura.
A altura h do copo é o índice Erichsen de embutimento.



FIGURA 2 – PUNÇÃO DEFORMANDO CHAPA

Classificação da estampagem
Após o ensaio, é possível classificar a chapa em função de sua espessura e profundidade de estampagem. Com essa classificação, podemos estimar algumas propriedades mecânicas e composição química do material ensaiado.
Omaterial pode ser classificado quanto ao nivel em:

EM: estampagem média
EP: estampagem profunda
EEP: estampagem extra-profunda
EEP-PC: estampagem extra-profunda crítica
IF(intersticial free): material com baixa % de carbono, contendo microadições de Ti e/ou Nb.

Obs: As classificações EEP-PC e IF não são usadas para classificar aços, motivo pelo qual não aparecem na tabela 1



A tabelaa seguir mostra a classificação do material de acordo com sua espessura e profundidade mínima de estampagem.

Tabela 1: Classificação de estampagem em função da espessura e estampagem
ESPESSURA MINIMA |
Espessura | EM | EP | EEP |
0,50 mm | 8,8 mm | 9,5 mm | 9,8 mm |
0,60 mm | 9,0 mm | 9,7 mm | 10,0 mm |
0,70 mm | 9,3 mm | 10,0 mm | 10,3 mm |
0,75 mm | 9,3 mm | 10,0 mm | 10,3 mm |0,80 mm | 9,5 mm | 10,1 mm | 10,5 mm |
0,85 mm | 9,5 mm | 10,2 mm | 10,5 mm |
0,90 mm | 9,6 mm | 10,3 mm | 10,6 mm |
0,95 mm | 9,7 mm | 10,4 mm | 10,7 mm |
1,00 mm | 9,8 mm | 10,5 mm | 10,8 mm |
1,06 mm | 9,8 mm | 10,6 mm | 10,9 mm |
1,20 mm | 10,1 mm | 10,8 mm | 11,1 mm |
1,25 mm | 10,2 mm | 10,9 mm | 11,2 mm |
1,50 mm | 10,5 mm | 11,2 mm | 11,5 mm |
1,70 mm | 10,7 mm | 11,5...
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