Incremental sheet Forming (ISF)

Breve apresentação teórica de introdução ao processo de conformação plástica, Incremental Sheet Forming. Abordagem tecnológica do aparato do ISF. Terminologia específica consoante os pontos de contacto usados para obter deformações incrementais.

1. Incremental SheetForming
Trabalho realizado por:
Filipe Giesteiraup201306293
Luís Filipe Pereiraup201305738
Maria Inês Barrosup201305415
Tiago Rocha up201305662
Docente: Augusto Duarte Campos Barata da Rocha
Maio de 2016
EM0032–Processos de Fabrico I
Ano Letivo: 2015/2016

2. Índice
•ContextualizaçãoHistórica
•DefiniçãodoProcesso
•Formabilidadeedeformações
•Geometrias,TrajetóriaseAcabamentoSuperficial
•Conclusões
Incremental Sheet Forming
2015/2016
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões

3. Incremental Sheet Forming
2015/2016
1
•Torno de repuxo •Sheet metal workers ou “Battilastra”
Naliteraturamuitossãoaquelesqueconsideramasseguintestécnicascomoprecursoras
doincrementalsheetforming.
Animação construida a partir do site da empresa Laser
Gate®
Animação adaptada de video youtube®| Ninotorquato Rocha
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Contextualização Histórica

4. TPIFcomrecursoamatriz.(Fonte:InstitutoTecnológico
deConformaçãodaUniversidadedeDortmund(IULD))
Classificações:
•SinglePointIncrementalForming(SPIF)-Ausência
deferramentainferioroupratodesuporte
Eliminaçãodocustodeproduçãoda
ferramenta
MaiorFlexibilidade
•TwoPointIncrementalForming(TPIF)–Introdução
deumamatriz(parcial)ouumasegundaferramenta
queintroduzumarestriçãofísicaàdeformaçãoda
chapa.
Maiorprecisãodimensional
SPIF.(Fonte:UniversidadedeAveiro)
Incremental Sheet Forming
2015/2016
2
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Definição do Processo

5. Setup Característico:
•Ferramenta de Ponta esférica
animada de movimento de
translaçãoe rotação
•Centro de Maquinagem CNC
multieixos
•Estrutura para fixação da chapa
(Blankholder)
•Backingplate: para redução da
flexão
EsquemaemcortedoaparatoutilizadonaSPIF.(Fonte:Tekkaya,2008)
Incremental Sheet Forming
2015/2016
3
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Definição do Processo
Ferramenta utilizada em incremental sheet forming. (Fonte: INEGI, 2016)

6. Formabilidade e deformações
Incremental Sheet Forming
2015/2016
4
Limites de formabilidade muito mais altos que na embutidura.
"The necking view":
Fraturaprecedidaporestricção;
"Subida"dascurvaslimitedeembutidura;
Efeitoestabilizadorcausadoporelevada
deformaçãodecortenadireçãodaferramenta.
Influênciadadeformaçãodecortenumplanoparaleloàdireçãoda
ferramentanascurvaslimitedeembutidura.(Fonte:Allwood,2007)
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Aumentodaprofundidadedeumalatadealumínio
atravésdousodefolgapunção-matrizinferiorà
espessuradachapa.(Fonte:Hammack,2015).

7. Incremental Sheet Forming
2015/2016
5
Fratura sem evidência experimental
de estricção;
Supressãodaestricçãoebaixo
crescimentodataxadedano
acumuladoresponsáveisporaumento
daformabilidade;
Substituição de FLC por FFL.
Curvalimitedeembutiduraecurvalimitedeconformaçãoporfratura.
(Fonte:Isik,2014)
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações
Limites de formabilidade muito mais altos que na embutidura.
"The frature view":

8. Incremental Sheet Forming
2015/2016
6
Deformaçõesexperimentaisobtidasparaumconetruncado.
Raiosdaferramenta:4mme6mm.Pontossólidos
correspondemafratura.(Fonte:Silva,2011)
Deformaçõesexperimentaisobtidasparaumconetruncado.
Raiosdaferramenta:10mm,15mme25mm.Pontossólidos
correspondemafratura.(Fonte:Silva,2011)
Teoriaunificadaatravésda
definiçãoderaiocrítico:t/r
tool
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações

9. Incremental Sheet Forming
2015/2016
7
Ângulo máximo de estampagem ϕ
Ângulomáximodeestampagemϕ.(Fonte:Lopes,2013)
Diminuiçãodaespessuradaparedecomoaumentodoângulofazcomque,apartirde
umdeterminadoângulo,aespessuraatinjaumvalormínimoeocorraafratura.
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações

10. Incremental Sheet Forming
2015/2016
8
Parâmetros que influenciam a formabilidade
Raio da ferramenta
Espessura da chapa
Tamanho do incremento Δz
Rotação da ferramenta
Velocidade de avanço
Trajetória
Maiorincrementoassocia-seaumamenor
formabilidade.
Variaçãolineardaformabilidadecomincrementoemchapas
detitânio.(Fonte:Hussain,2008)
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações

11. Incremental Sheet Forming
2015/2016
8
Parâmetros que influenciam a formabilidade
Influênciadavelocidadederotaçãoemmateriaisqueapresentam
baixaformabilidadeàtemperaturaambiente.(Fonte:Buffa,2013)
Raio da ferramenta
Espessura da chapa
Tamanho do incremento Δz
Rotação da ferramenta
Velocidade de avanço
Trajetória
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações

12. Incremental Sheet Forming
2015/2016
8
Parâmetros que influenciam a formabilidade
Influênciadavelocidadedeavançonaformabilidadedechapasde
titânio.(Fonte:Hussain,2008)
Aumentodavelocidadedeavançodiminuio
aquecimentolocalizado.
Raio da ferramenta
Espessura da chapa
Tamanho do incremento Δz
Rotação da ferramenta
Velocidade de avanço
Trajetória
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações

13. 8
Incremental Sheet Forming
2015/2016
•Influência da trajetória na distribuição da espessura
final.
•Otimização constante da trajetória para maximizar a
formabilidade.
Distribuição das espessuras num componente de incremental sheet forming. (Fonte:
Gatea, 2016)
Parâmetros que influenciam a formabilidade
Raio da ferramenta
Espessura da chapa
Tamanho do incremento Δz
Rotação da ferramenta
Velocidade de avanço
Trajetória
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Formabilidade e deformações

14. Incremental Sheet Forming
2015/2016
9
Geometrias mais comuns. (Fonte: Suriyaprakan, 2013)
Peças produzidas em incremental sheet forming. (Fonte: INEGI, 2016)
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Geometrias
Geometrias mais complexas. (Fonte: Kalo, 2014)

15. Incremental Sheet Forming
2015/2016
10
Peça obtida por incremental sheet forming
(pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009)
Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004)
Um dosprincipais
problemasdoISFéa
precisãodimensional.
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Trajetória e Precisão Dimensional

16. Incremental Sheet Forming
2015/2016
10
Peça obtida por incremental sheet forming
(pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009)
Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004)
Alteraçãodatrajetóriapelamodificaçãodoângulo
deinclinaçãoinicial.(Fonte:Ambrogio,2004)
Formasdemelhorara
precisãodimensional:
•Alteraçãodatrajetória
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Trajetória e Precisão Dimensional

17. Incremental Sheet Forming
2015/2016
10
Peça obtida por incremental sheet forming
(pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009)
Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004)
Formasdemelhorara
precisãodimensional:
•BackingPlate
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Trajetória e Precisão Dimensional
Esquematização do processo de ISF com
Backing Plate. (Fonte: Jeswiet, 2015)
PeçaelípticaproduzidaemISFerespetivo
backingplate.(Fonte:INEGI,2016)

18. Incremental Sheet Forming
2015/2016
10
Peça obtida por incremental sheet forming
(pirâmide truncada). (Fonte: IST, 2009)
Comparação geometria ideal e a obtida experimentalmente. (Fonte: Ambrogio, 2004)
Formasdemelhorara
precisãodimensional:
•Alteraçãodatrajetória
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Trajetória e Precisão Dimensional

19. Incremental Sheet Forming
2015/2016
11
Acabamento superficial folha. (Fonte: INEGI, 2016)Acabamentosuperficial.(Fonte:
INEGI,2016)
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
Acabamento Superficial
Diferençasnoacabamentosuperficial.
(Fonte:Echrif,2014)

20. 12
Incremental Sheet Forming
2015/2016
Conclusões
Comparação entre ISF e Processos de Conformação Tradicionais
Vantagens:
•Custos iniciais reduzidos.
•Processo altamente
flexível.
•Deformações atingidas
superiores às de
embutiduras.
•Forças reduzidas.
Desvantagens:
•Tempos de produção
elevados.
•Limitaçõesgeométricas.
•Limitaçõestecnológicas.
•Baixa precisão
dimensional.
•Mau acabamento
superficial.
Definição do
Processo
Contextualização
Histórica
Formabilidade e
deformações
Geometrias, Trajetórias e
Acabamento Superficial
Conclusões
ISF. (Fonte: INEGI, 2016)