Uma matriz composta é usada para recortar e puncionar uma grande arruela a partir de uma chapa de liga de alumínio 6061ST com espessura mínima de
. O diâmetro externo da arruela é de
e o diâmetro interno é de
. Determine os tamanhos do punção e da matriz para operação de recorte
Passo 1
O enunciado nos dá as seguintes informações e pede uma coisa clara:
-
Informações do enunciado:
- A chapa é de liga de alumínio 6061 (anotado como 6061ST) com espessura mínima
. - A arruela final tem diâmetro externo
. - A arruela final tem diâmetro interno
.
- A chapa é de liga de alumínio 6061 (anotado como 6061ST) com espessura mínima
-
O que é pedido:
- Determinar os tamanhos do punção (punch) e da matriz (die) para a operação de recorte (ou seja, indicar as dimensões do punção e da abertura da matriz tanto para o corte externo quanto para o furo interno).
Nenhum outro dado (por ex. sequenciamento de operações) foi pedido; a tarefa é definir as dimensões geométricas do punção e da matriz que garantam o recorte correto da arruela.
Passo 2
Explicando o conceito essencial que vamos usar — clearance entre punção e matriz — com calma e em linguagem direta.
- O que é “clearance” aqui?
- Quando uma punção circular entra na abertura da matriz, precisa haver um folga (gap) entre o diâmetro da punção e o diâmetro da abertura da matriz. Essa folga é necessária para que o material sheare (se corte) corretamente sem travar nem amassar demais as bordas.
- Como vamos quantificar essa folga?
- É comum definir uma folga total
proporcional à espessura da chapa: onde é uma fração (por exemplo para , para , etc.). - A folga radial por lado (ou seja, a folga entre punção e matriz medida em cada lado do raio) será
- A relação entre diâmetros é simples: se
é o diâmetro do punção, a abertura da matriz deverá ser
- É comum definir uma folga total
- Como escolher
? - Existem tabelas práticas usadas na indústria. Para alumínio (liga 6061, relativamente macia comparada a aços), valores típicos de
ficam entre e da espessura. Vou escolher um valor médio e seguro para peças como arruelas: (ou seja, da espessura). - Motivação:
dá boa qualidade de corte, bordas com pouca rebarba e baixa força de operação em alumínio; é um valor didático, simples de calcular e frequentemente adotado como referência prática.
- Existem tabelas práticas usadas na indústria. Para alumínio (liga 6061, relativamente macia comparada a aços), valores típicos de
Passo 3
Aplicando as fórmulas com os números do problema.
-
Dados numéricos:
-
Calcular a folga total
: -
Folga radial por lado
: -
Relação entre punção e matriz (lembrando que o punção corresponde à dimensão desejada da peça/perfuração e a matriz fica maior por
): - Para o corte externo da arruela (blanking do anel externo):
- Punção externa (diâmetro do blank):
- Abertura da matriz externa:
- Punção externa (diâmetro do blank):
- Para o furo interno (punção que forma o furo interno):
- Punção interna (diâmetro do furo):
- Abertura da matriz interna:
- Punção interna (diâmetro do furo):
- Para o corte externo da arruela (blanking do anel externo):
Passo 4
Pequenas observações práticas e recomendações para a prova (o que anotar se pedirem justificativa ou tolerâncias):
- Anote sempre qual foi o critério de escolha de
. Aqui usei (10%) porque é um valor padrão para alumínio 6061: é simples, razoavelmente conservador e fácil de justificar em prova. - Tolerâncias e acabamento:
- Em projeto real, a matriz normalmente é usinada/retificada para
e e pode receber tolerância de usinagem (por ex. dependendo do processo). - Recomenda-se chanfrar levemente os cantos de corte do punção (por exemplo
a no topo) para reduzir esforços de impacto e aumentar vida útil, mas isso não altera as dimensões de corte.
- Em projeto real, a matriz normalmente é usinada/retificada para
- Se a prova pedisse outra escolha de
(por ex. ou ), o procedimento é exatamente o mesmo: calcular e então . Sempre explique sua escolha de .
Resposta
Punção externa (diâmetro do blank):
\nAbertura da matriz externa:
\nPunção interna (diâmetro do furo):
\nAbertura da matriz interna: