A formação de protuberâncias é adequada para vários tipos de peças brutas, como copos estampados, tubos cortados e soldagens cônicas laminadas.
Classificação por meio formador de protuberâncias
Os métodos de formação de protuberâncias podem ser categorizados da seguinte forma:
1) Formação de protuberância de matriz dura.
2) Formação de protuberância de matriz macia, também conhecida como formação de protuberância de borracha.
Quando elastômeros de borracha são usados como meio, eles podem ser divididos em com e sem cavidades de matriz. Com cavidades de matriz, existem cavidades de circuito fechado e de circuito aberto. Cavidades de circuito fechado são feitas de uma única peça de material moldada em uma curva fechada por torneamento ou fresamento. As cavidades de circuito aberto consistem em várias pétalas que são fechadas por força externa antes de se formarem.
3) Formação hidráulica de protuberâncias.
4) Formação de protuberâncias de liga de baixo ponto de fusão.
Este método usa uma liga de baixo ponto de fusão como meio, seja despejando a liga fundida diretamente no tubo ou inserindo uma haste central feita da liga no tubo.
O processo é essencialmente uma extrusão radial de toda a peça bruta. Sua vantagem é que não requer vedação, mas suas desvantagens incluem carregamento e limpeza inconvenientes e baixa eficiência de produção. É adequado para materiais com alta resistência ou peças que requerem grandes forças de deformação apesar de terem baixa resistência.
5) Outros métodos de formação de protuberâncias médias, como meios semifluidos como parafina, graxa e vaselina, são caracterizados por boas propriedades de vedação e pela capacidade de gerar pressões internas uniformes de protuberâncias. Eles são virtualmente incompressíveis, mas suas desvantagens incluem os processos alternados de aquecimento e resfriamento necessários para carregamento e limpeza.
6) Novos processos como formação de protuberâncias com esferas de aço substituindo moldes macios ou fluidos, e formação explosiva, conforme mostrado na Figura 6-2.
a) utilizar uma esfera de aço em vez de um molde ou fluido macio; b) método de conformação explosiva composto por 1 – matriz macho, 2 – matriz fêmea, 3 – esfera de aço, 4 – metade inferior da matriz fêmea, 5 – anel da matriz, 6 – explosivo, 7 – tubo vazio, 8 – água.
Classificação por estrutura de matriz
A formação de protuberâncias também pode ser dividida em abaulamento natural e abaulamento por compressão axial com base na estrutura da matriz.
(1) Protuberância natural
O abaulamento natural ocorre quando a peça toma forma principalmente através do adelgaçamento da parede bruta e da contração axial natural (encurtamento). Conforme mostrado na Figura 6-3, durante o abaulamento natural, a parede em branco suporta principalmente tensões de tração biaxiais em um estado de tensão plana e deforma-se por afinamento e alongamento em duas direções.
A deformação no abaulamento natural é bastante complexa, variando muito com o formato da parte abaulada e a localização do abaulamento devido à presença e magnitude da contração axial durante o processo. O limite de formação durante a modelagem depende exclusivamente do adelgaçamento da parede vazia e está relacionado à taxa de alongamento do material e à espessura da parede. Este tipo de conformação, que depende inteiramente do desbaste, é na verdade uma forma de conformação localizada.
a) Processo de abaulamento b) Estado tensão-deformação do componente.
1. Cabeça de pressão 2. Matriz composta 3. Haste de elastômero de borracha 4. Suporte da matriz.
(2) Abaulamento de compressão axial
O abaulamento por compressão axial, também conhecido como abaulamento por extrusão plástica, é realizado pela aplicação de força compressiva ao longo do eixo do tubo durante o abaulamento. Na prática, a compressão axial é frequentemente usada para aumentar o fator de protuberância e atender ao limite de formação do material. A aplicação de compressão axial melhora o estado de tensão e deformação na zona de abaulamento, facilitando a deformação plástica.
Por exemplo, quando a pressão axial é suficientemente alta, a tensão de tração axial na zona de deformação torna-se compressiva, resultando em um estado de tensão de tensão e compressão, e o estado de deformação pode mudar de afinamento em espessura e alongamento nas direções radial e axial à compressão axial e ao alongamento radial, com pouco ou nenhum afinamento na espessura, aumentando significativamente o limite do fator de bojo.
A força de compressão axial aplicada à peça e a força de abaulamento exercida na matriz de borracha podem ser fornecidas pelo mesmo componente ou separadamente por dois ou três componentes para compressão bidirecional.
Dependendo da magnitude da força de compressão axial na peça de trabalho em relação à força de abaulamento na borracha, bem como de sua relação, a tensão e a deformação sofridas pelo material na região de abaulamento podem variar significativamente.
Normalmente, a tensão axial no estado de tensão deve ser compressiva, mas se a pressão na peça de trabalho for insuficiente, ou a relação entre a pressão na peça de trabalho e a força de abaulamento na borracha for muito baixa, um estado de tensão de tração também pode desenvolver .
Isto é essencialmente o mesmo que o abaulamento natural sem compressão axial. O estado de deformação normalmente deve ser um estado de deformação plana sob tensão e compressão, ou um estado de deformação volumétrica sob tensão em duas direções e compressão, que deve ser cuidadosamente distinguido no projeto do molde para componentes específicos.
