Exemplo 2:
Fabricação de uma tampa em aço SAE 1045, com
, medidas da peça são: d1= 30 mm ; d2 = 50 mm ; h= 35 mm ; espessura
.
Calcular:
- Carga por etapa
Fabricação de uma tampa em aço SAE 1045, com
Passo 1
O enunciado pede para calcular a carga por etapa para a fabricação de uma tampa (conformação de chapa). Dados fornecidos (peguei estes valores do enunciado e da imagem):
- Material: aço SAE 1045 com
. - Diâmetros:
e . - Altura:
. - Espessura da chapa:
.
O que é pedido:
- Calcular a carga por etapa (força de conformação necessária para o processo).
Passo 2
Explicando o conceito básico que vamos usar (passo a passo, devagarinho):
- Na estampagem / recalque profundo (deep drawing) a força de tração necessária para puxar a chapa para dentro do molde pode ser estimada a partir da tensão média de escoamento/fluxo do material e do perímetro sobre o qual essa tensão atua.
- Para simplificar (fórmula muito usada em cálculo rápido) usamos a tensão média de conformação
. Quando só se conhece a resistência última (tensão de ruptura) , uma aproximação prática e comum é:
Aqui
tem unidade
e representa uma média prática da resistência do material durante conformação plástica.
- A força de desenho (ordem de grandeza) pode ser estimada por:
onde:
-
é a força (em se está em e em ), -
é o diâmetro médio sobre o qual a tração atua (vamos explicar e escolher abaixo), -
é a espessura da chapa. - Por que essa fórmula? A força total é aproximadamente tensão média vezes área de seção sob tração. A área envolvida é perímetro
vezes espessura . Por isso .
Passo 3
Escolha do diâmetro médio
e justificativa (passo didático):
- Na peça temos dois diâmetros apresentados:
(diâmetro do fundo) e (diâmetro externo / flange). O material é puxado ao longo de uma circunferência que situa-se entre esses diâmetros. - Uma escolha prática e simples para estimativa é usar o diâmetro médio aritmético:
Essa escolha aproxima o comprimento da linha de arrasto onde ocorre a maior parte da tensão. É uma aproximação comum em cálculo rápido quando não temos curva detalhada do flange/raios.
Passo 4
Calcular passo a passo os valores numéricos usados:
- Primeiro a tensão média de conformação:
- Diâmetro médio:
- Espessura
.
Passo 5
Aplicar a fórmula e calcular
(força na unidade
):
Calculemos em partes:
Passo 6
Converter para Newtons (se precisar em unidade SI):
- Fator de conversão:
.
Passo 7
Correções práticas (atrito, curvaturas, segurança) — como agir na prova e na prática:
- A fórmula anterior dá uma estimativa ideal (força de corte/fluxo). Na prática há perdas por atrito entre chapa e matriz, efeitos de dobra/estiramento adicionais e reservas de projeto. É comum aplicar um fator de correção entre
e dependendo do acabamento, lubrificação e complexidade. - Usando um fator conservador de
para incluir atrito e segurança:
Converter:
- Observação prática: se a prova/questão pedir somente a carga teórica use o valor sem o fator
. Se for pedir “carga por etapa real” ou “capacidade da prensa”, apresente o valor com fator de segurança.
Passo 8
Resumo final do raciocínio e dica para a prova:
- Use sempre passos: estimar
, escolher , aplicar e, se solicitado, aplicar fator de correção para atrito/segurança. - Anote as unidades e converta ao final se preciso. Se a prova pedir em
deixe em ; se pedir em converta multiplicando por .