Fundamentos da Estampagem Incremental de Chapas Aplicados ao Aço AISI 304L

De Lirio Schaeffer e Luiz Carlos de Cesaro Cavaler

O livro Fundamentos da Estampagem Incremental de Chapas Aplicados ao Aço AISI 304L tem como objetivo trazer informações sobre o comportamento do aço inoxidável austenítico AISI 304L para o processo de Estampagem Incremental de Chapas (ISF – Incremental Sheet Forming), baseado nos parâmetros: raio da ferramenta RT, ângulo de parede α e passo vertical dz. Os experimentos baseiam-se na variante da Estampagem Incremental denominada Estampagem Incremental com Ponto Simples (SPIF – Single Point Incremental Forming). Foram realizados 29 ensaios, em três ferramentas com raios de 5, 8 e 10 mm. Basicamente, a estrutura empregada foi um dispositivo para fixação da chapa, um centro de usinagem vertical e um software de CAD/CAM. A obra é destinada aos estudantes de graduação e pós-graduação nos cursos de engenharia mecânica, metalúrgica e de materiais e, também, aos profissionais dessas mesmas áreas que trabalham com conformação mecânica. O diferencial desta obra está no material empregado nos ensaios, que apresenta um comportamento bastante particular, aplicação e setores que trabalham com peças customizadas.

• Idioma: Português
• Editora: Editora Appris
• Data de lançamento: 8 de mai. de 2018
• ISBN: 9788547311643

Pré-visualização do livro

COMITÊ CIENTÍFICO DA COLEÇÃO ENSINO DE CIÊNCIAS

Dedico este trabalho à minha mãe,

Maria de Lourdes Zanette Cavaler (in memoriam).

AGRADECIMENTOS

A Deus, por eu concluir esta pesquisa.

À minha esposa, Ana Lúcia, e ao meu filho, Lucas, pela paciência no transcorrer deste trabalho.

Ao professor Lirio Schaeffer, pelo estímulo, a dedicação e o esforço pessoal na realização desta jornada.

Ao amigo e colega Fábio Peruch, pelo estímulo e a intensa colaboração neste trabalho.

À amiga Luciane Garavaglia, pela valorosa ajuda na aplicação da metodologia ABNT nesta obra.

Ao coordenador da Engenharia Mecânica, Luciano Dagostin Bilessimo, pelo incentivo na realização deste trabalho.

Aos colegas Anderson Daleffe, Jovani Castelan, Alexandre Milanez e Cletson Menegon, pela valiosa ajuda nos experimentos práticos.

Aos amigos da sala de pesquisa, João Mota Neto, Fernando H. Milaneze, Luciano Luiz Machado e Thiago Fernandes de Aquino, pelas boas horas de convívio.

Aos acadêmicos da Engenharia Mecânica da Faculdade SATC, Fernando Rampinelli Arns, Joelson Luiz Fernandes Filho e Fabrício Tadeu Ricardo, o meu muito obrigado.

Aos colegas engenheiros, José Eduardo Lima (Icon Estampos & Moldes), Valdir de Oliveira da Silva, Edmar Ouriques e Éderson Pereira Américo (Industrial Pagé), pela colaboração significativa neste trabalho.

Aos colegas do LdTM, especialmente aos engenheiros Luis Fernando Folle e Rodrigo Patrício Arruda, que colaboraram para a realização dos ensaios deste trabalho, o meu muito obrigado.

Luiz Carlos de Cesaro Cavaler

APRESENTAÇÃO

Esta obra é uma adaptação da tese de doutorado defendida pelo autor em 2010 pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais (PPGE3M) na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), com título Parâmetros de Conformação para a Estampagem Incremental de Chapas de Aço Inoxidável AISI 304L. A principal adaptação da obra foi a supressão do capítulo Materiais e Métodos, inserido de forma adaptada no capítulo Ensaios de Estampagem Incremental.

A Estampagem Incremental de Chapas – Incremental Sheet Forming (ISF) – é um inovador e acessível processo de estampagem de chapas de metal no qual um blank é conformado por um punção de tamanho pequeno comandado por Comando Numérico Computadorizado (CNC). Devido ao fato de que a estampagem pode ser realizada com matriz bastante simplificada ou mesmo sem matriz, o processo é muito interessante para pequenos volumes de produção e prototipagem rápida de componentes de chapas.

O tema levantado pelo autor é de extrema importância, pois as pesquisas nessa área concentram-se em alumínio que dispõem de farta literatura, entretanto existe uma carência de informações de parâmetros do processo em Estampagem Incremental para materiais ferrosos com particularidades, tais como o aço inoxidável AISI 304L. A maior contribuição deste trabalho refere-se ao estudo dos parâmetros de estampagem: raio da ferramenta RT, ângulo de parede α e passo vertical dz para uso em pesquisas aplicadas em peças comerciais.

Especificamente para esse material, pretende-se que a tecnologia da Estampagem Incremental possa ser implementada em suportes ortopédicos, fornos solares, peças de barcos a vela, peças customizadas (painéis decorativos) e também na indústria nacional, em um espaço de tempo relativamente curto, devido ao baixo custo do ferramental e à grande disponibilidade de máquinas-ferramentas CNC.

Luiz Carlos de Cesaro Cavaler e Lirio Schaeffer

PREFÁCIO

Fundamentos da Estampagem Incremental de Chapas Aplicados ao Aço AISI 304L é uma obra que sintetiza um esforço coletivo em busca do limiar tecnológico de uma tecnologia inovadora e ainda pouco difundida no Brasil. Apresenta uma proposta que contribui para a inversão da lógica produtiva da indústria metalúrgica brasileira, baseada na exportação de commodities e importação de produtos de alta tecnologia. Com uma quantidade importante de parâmetros e um range expressivo de variáveis, a estampagem incremental tem agregado a si um potencial científico e tecnológico há muito difundido nos centros de inovação em manufatura da Alemanha e do Japão e que, por meio de obras como esta, começa a ser estabelecida neste país. Há contribuições importantes neste trabalho, pois pode-se apreciar aplicações desse processo para setores estratégicos da indústria nacional, destacando-se o automobilístico, o aeroespacial e o médico.

Também é mérito deste trabalho enaltecer a engenharia metalúrgica, por vezes assombreada pelas engenharias mais clássicas – mecânica e civil –, explicitando o baixo número de cursos de graduação e pós-graduação em relação a esses. A comunidade científica universitária associada à metalurgia, assim como as empresas do setor, necessita de maior aproximação para geração de soluções inovadoras que possam fazer frente aos concorrentes externos.

Nosso subsolo é extremamente favorável: 98,43% das reservas conhecidas de nióbio são daqui; gastamos, em 2013, US$ 511,2 milhões na importação de titânio, apesar de termos uma reserva de 2,6 milhões de toneladas. Em relação ao aço, temos uma reserva de 29 bilhões de toneladas e somos o segundo maior produtor de minério de ferro, com um volume de produção anual de 390 milhões de toneladas, atrás da China, que produz 1,33 bilhão. Com todas essas riquezas e potencialidades, devemos apoiar iniciativas como essa e colocar em prática as valiosas informações contidas neste trabalho, para transformar os números favoráveis em tecnologia inovadora, reduzindo custos, tornando os processos mais eficientes e sustentáveis e obtendo produtos de qualidade superior. Dessa forma, pode-se ter uma indústria nacional destacada pela inteligência, criatividade e iniciativa de seus colaboradores e pesquisadores.

Jovani Castelan

Coordenação de Ensino – Faculdade Satc

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