Sebenta · Monitorizar e executar o ensaio de conjuntos ou partes de cunhos e cortantes (UC04792)

Introdução

Esta sebenta ensina a preparar, operar e analisar o ensaio de conjuntos ou partes de cunhos e cortantes, a etapa que valida uma ferramenta de estampagem antes de entrar em produção. Um cunho e um cortante são as duas metades de uma ferramenta de corte ou conformação: montam se numa prensa, produzem peças piloto, e essas peças dizem se a ferramenta está pronta ou precisa de ajuste.

O percurso segue a ordem real de trabalho de um técnico: primeiro interpretar o desenho e dominar a metrologia, depois preparar a ferramenta e a prensa, ajustar a centragem e as folgas, operar a prensa segundo os processos de estampagem, analisar os resultados obtidos, e por fim elaborar o relatório técnico que fecha o ciclo e alimenta a manutenção. Tudo isto sob normas de segurança, ambiente e qualidade que atravessam cada fase.

Objetivos de aprendizagem (referencial): preparar a ferramenta e a prensa para o ensaio, operar a prensa, e analisar os resultados do ensaio, assegurando a preparação da prensa de acordo com os procedimentos definidos, comparando a peça obtida com as especificações exigidas, identificando melhorias no funcionamento mecânico, elaborando o relatório do ensaio, e cumprindo as normas de segurança e saúde no trabalho, de proteção individual, de proteção ambiental, de gestão de resíduos e da qualidade.

1. O ensaio de conjuntos de cunhos e cortantes

Um cunho é a parte macho de uma ferramenta de estampagem; um cortante é a parte fêmea que o recebe. Juntos formam o conjunto que corta, dobra, encurva ou conforma chapa metálica. Antes de esse conjunto ser aprovado para produção em série, realiza se um ensaio: monta se na prensa, produz se um pequeno lote de peças piloto, e compara se cada peça com o desenho técnico.

O ensaio é aplicável a diferentes contextos da indústria metalomecânica, do automóvel à eletrodomésticos, passando pela embalagem metálica. O que muda de setor para setor é a peça; o método de ensaio é sempre o mesmo.

O fluxo do técnico

As três realizações centrais desta UC organizam se numa sequência lógica que se repete em cada ensaio:

1. Preparar a ferramenta e a prensa para o ensaio
2. Operar a prensa
3. Analisar os resultados do ensaio

Um erro na fase 1 (por exemplo, um instrumento de medição descalibrado) propaga se até à fase 3, onde vai gerar conclusões erradas no relatório. Por isso cada fase começa por verificar o que ficou pronto na fase anterior.

Porque se testa antes da produção

Uma não conformidade descoberta no ensaio custa a correção de uma ferramenta e a repetição de um pequeno lote. A mesma não conformidade descoberta depois de a ferramenta estar em produção em série custa a paragem da linha, a rejeição de milhares de peças e, muitas vezes, a reclamação de um cliente. O ensaio é, por isso, o momento mais barato para encontrar e corrigir problemas.

2. Desenho técnico e normas

Ler o desenho de fabrico

O desenho de fabrico é a referência absoluta contra a qual se compara toda a peça obtida no ensaio. Interpretar o desenho de fabrico é a primeira aptidão exigida pelo referencial desta UC. Um desenho técnico completo inclui:

• Vistas (frente, topo, perfil lateral) e cortes, que mostram toda a geometria da peça.
• Cotas, com a respetiva tolerância (o intervalo admissível à volta da cota nominal).
• Simbologia normalizada de rugosidade, planeza, paralelismo e outros requisitos de forma.
• Legenda (cartucho): material, tratamento térmico exigido, escala, número e revisão do desenho.

Normas de representação técnica

Os desenhos seguem normas (ISO, NP) para que qualquer técnico, em qualquer empresa, os leia da mesma forma:

Exemplo resolvido · ler uma cota tolerada

O desenho indica a espessura de uma peça estampada como 2,00 ± 0,05 mm.

1. Cota nominal: 2,00 mm.
2. Tolerância: ± 0,05 mm.
3. Intervalo admissível: entre 1,95 mm e 2,05 mm.
4. Uma peça medida com 2,03 mm está conforme; uma peça medida com 2,08 mm está não conforme.

Esta leitura repete se em cada cota crítica do desenho, ao longo de todo o ensaio.

3. Metrologia dimensional: instrumentos e unidades

A metrologia dimensional é a ciência de medir com rigor. Organizar e aferir os instrumentos de medição e verificação é uma das aptidões centrais desta UC.

Instrumentos principais

A regra prática é: a resolução do instrumento tem de ser sempre bastante mais fina do que a tolerância exigida, tipicamente pelo menos dez vezes mais fina.

Organizar e aferir os instrumentos

1. Guardar cada instrumento no seu estojo, limpo e protegido de choques.
2. Aferir (calibrar) periodicamente contra um padrão certificado e registar a data.
3. Verificar o ponto zero antes de cada série de medições.
4. Um instrumento fora do prazo de aferição não deve usar se num ensaio oficial.

Exemplo resolvido · escolher o instrumento certo

Uma cota do desenho pede 10,00 ± 0,01 mm.

1. A tolerância admissível é de apenas 0,02 mm de amplitude (entre 9,99 e 10,01 mm).
2. Um paquímetro com resolução de 0,02 mm não é fiável para esta cota, porque a incerteza do instrumento se aproxima do próprio intervalo admissível.
3. Escolhe se o micrómetro, com resolução de 0,001 mm, claramente mais fino do que a tolerância exigida.

4. Materiais e tratamentos térmicos

Propriedades dos materiais das ferramentas

Um cunho e um cortante trabalham sob impacto e atrito repetidos ao longo de milhares de ciclos. As propriedades relevantes:

• Dureza: resistência ao risco e ao desgaste da aresta de corte.
• Tenacidade: capacidade de absorver impacto sem fraturar.
• Resistência ao desgaste: mantém a geometria da ferramenta ao longo do tempo.
• Elasticidade da chapa: influencia o retorno elástico (springback) da peça conformada.

Dureza a mais sem tenacidade parte a ferramenta na primeira batida mais forte; tenacidade a mais sem dureza gasta a aresta de corte rapidamente. O material da ferramenta é sempre um compromisso entre estas duas propriedades.

Tratamentos térmicos

O tratamento térmico ajusta as propriedades do aço através de ciclos controlados de aquecimento e arrefecimento:

Uma peça de ensaio com fissuras inesperadas pode não ser um erro de operação: pode indicar um tratamento térmico mal executado na própria ferramenta.

5. Tolerâncias dimensionais e geométricas

Tolerâncias dimensionais

A tolerância dimensional é o intervalo admissível à volta de uma cota nominal. Os ajustamentos (folga, aperto, incerto) resultam do cruzamento das tolerâncias de dois elementos que encaixam entre si, como um veio e um furo.

Tolerâncias geométricas e acabamento de superfície

Além da dimensão, o desenho pode exigir forma e posição corretas:

• Planeza: a superfície não pode ondular além de um valor definido.
• Paralelismo e perpendicularidade: relação angular entre duas superfícies.
• Rugosidade (Ra): acabamento medido em micrómetros.

Uma peça pode estar dentro da cota dimensional e, ainda assim, reprovar por não cumprir a tolerância geométrica ou o acabamento de superfície exigido. As duas verificações são independentes e ambas têm de passar.

6. Prensas e elementos de fixação

Tipos de prensas

O ensaio realiza se numa prensa, que aplica a força de corte ou conformação sobre o conjunto cunho/cortante.

A escolha depende da força necessária, do processo de estampagem (corte, dobragem, encurvamento, conformação) e da série a produzir.

Elementos de fixação

O conjunto cunho/cortante fixa se à prensa através de:

• Platinas (placas de fixação): unem a ferramenta à mesa e ao carneiro da prensa.
• Colunas e buchas de guiamento: garantem o alinhamento entre cunho e cortante.
• Molas e batentes: controlam o curso e o retorno dos elementos móveis.
• Ferramentas de aperto standard (chaves dinamométricas, parafusos calibrados) e respetivos acessórios.

Um aperto insuficiente causa vibração e desalinhamento durante o ensaio; um aperto excessivo pode deformar a platina.

7. Preparar a ferramenta e a prensa para o ensaio

Verificar o conjunto antes do ensaio

Verificar e controlar o conjunto da ferramenta de cunho/cortante e acessórios para testes é a primeira aptidão da fase de preparação:

1. Confirmar a identificação da ferramenta e a versão do desenho técnico associado.
2. Inspecionar visualmente arestas de corte, guias e molas quanto a danos ou desgaste.
3. Verificar se os acessórios (extratores, batentes) estão completos e em bom estado.
4. Confirmar que os instrumentos de medição estão aferidos e prontos a usar.

Preparar a prensa

Assegurar a preparação da prensa de acordo com os procedimentos definidos é o primeiro critério de desempenho explícito da UC:

• Confirmar o curso, a força nominal e o modo de operação adequados ao ensaio previsto.
• Montar a ferramenta na mesa da prensa, respeitando a sequência de aperto definida.
• Ligar os sistemas auxiliares: lubrificação, extração de peças, proteções mecânicas.
• Colocar e verificar os equipamentos de proteção individual (EPI) de toda a equipa.
• Usar equipamentos de movimentação e elevação de cargas para ferramentas pesadas, nunca à força de braços.

Exemplo resolvido · checklist de preparação

Antes de ligar a prensa para um ensaio de corte:

1. Ferramenta identificada e desenho técnico correspondente à mão. ✓
2. Arestas de corte inspecionadas, sem lascas visíveis. ✓
3. Instrumentos (paquímetro e micrómetro) aferidos há menos de um mês. ✓
4. Platinas limpas e curso da prensa confirmado no manual da máquina. ✓
5. EPI de toda a equipa colocado e proteções mecânicas fechadas. ✓

Só depois de todos os pontos confirmados se avança para o ajuste e o ensaio.

8. Ajustar a ferramenta: centragem, folgas e platinas

Ajustar a ferramenta em prensa de ensaio

Depois de montada, a ferramenta tem de ser ajustada:

• Alinhar o cunho com o cortante ao longo de todo o curso da prensa.
• Regular o ponto morto inferior (o ponto mais baixo do curso) para o valor especificado no procedimento.
• Verificar o funcionamento livre dos elementos móveis (extratores, molas) antes de aplicar carga.

Centragem, folga e platinas

• Centragem: o cunho tem de entrar exatamente no centro do cortante; um desvio lateral gasta a aresta de corte de um só lado.
• Folga de corte: o espaço entre cunho e cortante, definido em função da espessura e do material da chapa. Folga a mais dá rebarba na peça; folga a menos força e desgasta a ferramenta prematuramente.
• Preparar as platinas: as placas de apoio da chapa preparam se e limpam se, garantindo um assentamento uniforme durante o ensaio.

Diagnóstico sintoma-causa

Exemplo resolvido · ajustar a folga de corte

Uma chapa de aço de 1,5 mm de espessura vai ser cortada. O catálogo de ferramentas recomenda uma folga entre 5% e 8% da espessura da chapa, por lado.

1. Espessura: 1,5 mm.
2. Folga mínima: 1,5 × 0,05 = 0,075 mm por lado.
3. Folga máxima: 1,5 × 0,08 = 0,12 mm por lado.
4. Regula se o cortante para uma folga dentro deste intervalo, por exemplo 0,10 mm por lado, e confirma se com um calibre de folgas antes de operar a prensa.

9. Operar a prensa: processos de estampagem

Processos de estampagem

Estampagem é o nome genérico dos processos que transformam chapa metálica com uma ferramenta e uma prensa:

Cada processo tem exigências próprias de folga, força e velocidade de prensa; os parâmetros de um processo não se aplicam diretamente a outro.

Tipo de produção e cenários de estampagem

O tipo de produção (unitária, pequena série, série longa) condiciona o cenário de ensaio. Séries curtas usam ferramentas mais simples e ensaios mais frequentes entre lotes; séries longas justificam ferramentas robustas e um ensaio inicial exaustivo, seguido de manutenção programada. O cenário de estampagem inclui ainda o material da chapa, a espessura e o número de estações da prensa (corte simples ou ferramenta progressiva com várias estações).

Modos de operação e efetuar o ensaio

• Modo manual (ciclo a ciclo): um golpe de cada vez, com verificação entre golpes; usado sempre no arranque do ensaio.
• Modo contínuo: a prensa opera em ciclo repetido, para validar em condições próximas da produção real.
• Técnica de preparação: começar sempre em modo manual e subir progressivamente até ao modo contínuo, nunca o inverso.

Ao efetuar o ensaio do conjunto, produz se um lote piloto de peças, guardando as primeiras e as últimas peças produzidas para permitir a comparação e detetar eventual deriva ao longo do ciclo.

10. Analisar os resultados do ensaio

Medir e comparar com as especificações

Comparar a peça obtida do ensaio com as especificações exigidas é o segundo critério de desempenho da UC:

1. Selecionar uma amostra representativa do lote piloto.
2. Medir formas geométricas das peças obtidas, com o instrumento adequado à tolerância exigida.
3. Registar cada medição numa folha ou tabela, assinalando conforme/não conforme.
4. Comparar sistematicamente com o desenho de fabrico e a respetiva tolerância.

Analisar geometria, superfícies e defeitos

Para além da dimensão, analisa se a qualidade da peça: geometria, estado de superfícies, deformações, redução de espessura, estiramento ou enrugamento.

Exemplo resolvido · analisar uma não conformidade

Numa peça do lote piloto, a espessura medida no ponto crítico é 1,20 mm, quando o desenho exige 1,50 ± 0,05 mm.

1. Verificar defeitos: a espessura está claramente abaixo do intervalo admissível (1,45 a 1,55 mm).
2. Analisar a causa: uma redução de espessura desta grandeza aponta para estiramento excessivo em conformação.
3. Conclusão para o relatório: recomenda se rever a força de aperto da chapa (prensa-chapas) ou a geometria do punção, e repetir o ensaio após ajuste.

11. Relatório técnico, melhorias e manutenção

Identificar melhorias no funcionamento mecânico

O terceiro critério de desempenho da UC: identificar melhorias no funcionamento mecânico em função das não conformidades verificadas.

• Se a causa é de ajuste (centragem, folga): reajustar e repetir o ensaio.
• Se a causa é de desgaste: propor afiação ou substituição de componentes.
• Se a causa é de conceção: reportar ao projetista para rever o desenho ou o material.

Elaborar o relatório do ensaio

Elaborar o relatório do ensaio é o critério de desempenho que fecha o ciclo. Um relatório técnico completo inclui:

• Identificação: ferramenta, prensa, data, responsável pelo ensaio.
• Parâmetros usados: folga, força, modo de operação, material e espessura da chapa.
• Resultados das medições: tabela de cotas, tolerâncias e conformidade.
• Defeitos observados e a respetiva causa provável.
• Melhorias propostas e a ação de manutenção associada.

Um relatório bem escrito permite que outro técnico repita o ensaio e chegue exatamente às mesmas conclusões.

Procedimento de manutenção

As conclusões do ensaio alimentam a manutenção da ferramenta:

• Manutenção corretiva: repara a não conformidade identificada (por exemplo, afiação da aresta de corte, substituição de uma mola).
• Manutenção preventiva: intervenções programadas, com base no número de ciclos já efetuados pela ferramenta.
• O histórico de cada ferramenta liga o relatório de ensaio à próxima intervenção de manutenção.

12. Segurança, ambiente e qualidade

Segurança e saúde no trabalho

Cumprir as normas de segurança e saúde no trabalho é um critério de desempenho transversal a toda a UC, não uma fase isolada:

• Usar sempre os equipamentos de proteção individual (EPI): óculos, luvas, calçado de segurança, proteção auditiva.
• Nunca colocar as mãos na zona de trabalho da prensa com o ciclo ativo.
• Respeitar as proteções mecânicas e localizar sempre o sistema de paragem de emergência.
• Sinalizar e isolar a zona de trabalho durante o ensaio.

Proteção ambiental e gestão de resíduos

• Óleos e lubrificantes usados na prensa: recolha e armazenamento separados, nunca despejados no esgoto.
• Aparas metálicas e peças rejeitadas do ensaio: separação para reciclagem.
• Cumprir as normas de gestão de resíduos aplicáveis à indústria metalomecânica.

Normas da qualidade e boas práticas

• Seguir o sistema de qualidade da empresa: procedimentos documentados, não decisões "à memória".
• Rastreabilidade: cada relatório de ensaio identifica claramente a ferramenta, a prensa e o lote testado.
• Organização da área e posto de trabalho: ferramentas e instrumentos no lugar certo, área limpa antes e depois do ensaio.
• Atitudes avaliadas nesta UC: responsabilidade, autonomia, autocontrolo, empenho e persistência, sentido de organização, iniciativa, sentido crítico, sentido criativo, cooperação com a equipa, respeito pelas regras e normas definidas.

Erros comuns

• Saltar a verificação do conjunto antes do ensaio, por a ferramenta "já ter sido usada" recentemente.
• Medir com um instrumento de resolução insuficiente para a tolerância exigida na cota.
• Confundir tolerância dimensional com tolerância geométrica: uma peça pode estar dentro da cota e reprovar por acabamento de superfície.
• Arrancar logo em modo contínuo, sem passar primeiro pelo modo manual, aumentando o risco para a ferramenta e para o operador.
• Aumentar a folga de corte para "resolver" rebarba sem verificar primeiro se o problema é de centragem.
• Atribuir um defeito a erro de operação quando a causa real está no tratamento térmico ou na conceção da ferramenta.
• Fazer um relatório sem dados: escrever só "correu bem" ou "correu mal", sem tabela de medições nem causa identificada.
• Relaxar o uso de EPI "só para este teste rápido".

Glossário

• Cunho · parte macho de uma ferramenta de estampagem.
• Cortante · parte fêmea de uma ferramenta de estampagem, que recebe o cunho.
• Estampagem · nome genérico dos processos de corte, dobragem, encurvamento e conformação de chapa.
• Folga de corte · espaço entre cunho e cortante, definido em função da espessura da chapa.
• Centragem · alinhamento correto do cunho dentro do cortante.
• Platina · placa de fixação da ferramenta à mesa da prensa, ou de apoio da chapa.
• Tolerância · intervalo admissível à volta de uma cota nominal.
• Rugosidade (Ra) · medida do acabamento de uma superfície, em micrómetros.
• Têmpera · tratamento térmico que aumenta a dureza através de arrefecimento rápido.
• Revenido · tratamento térmico posterior à têmpera, que devolve tenacidade.
• Springback · retorno elástico da chapa após a conformação.
• Lote piloto · pequena série de peças produzidas durante o ensaio, para validação.
• Não conformidade · desvio de uma peça face às especificações do desenho.
• EPI · equipamento de proteção individual.
• Manutenção corretiva · intervenção que repara uma não conformidade já identificada.
• Manutenção preventiva · intervenção programada, antes de a ferramenta falhar.

Síntese

O ensaio de um conjunto de cunho e cortante segue sempre o mesmo fluxo: interpretar o desenho técnico e as suas tolerâncias → preparar a ferramenta, a prensa e os instrumentos de medição, com o rigor da metrologia dimensional → ajustar a centragem e a folga de corte, preparando as platinas → operar a prensa segundo o processo de estampagem e o modo de operação corretos, do ciclo manual ao contínuo → analisar os resultados, medindo e comparando com as especificações e identificando defeitos e a respetiva causa → elaborar o relatório técnico, que documenta tudo e alimenta a manutenção da ferramenta. Segurança, proteção ambiental e normas da qualidade acompanham cada uma destas fases, do início ao fim.

Exercícios resolvidos

1. O que distingue um cunho de um cortante, e porque se ensaiam sempre em conjunto?

Resolução: o cunho é a parte macho e o cortante a parte fêmea da ferramenta de estampagem. Ensaiam se sempre juntos porque o resultado (folga, centragem, qualidade do corte) depende da relação entre as duas partes, não de cada uma isoladamente.

2. Uma cota do desenho é 30,00 ± 0,02 mm. Que instrumento de medição escolherias e porquê?

Resolução: o micrómetro (resolução de 0,001 mm), porque o intervalo admissível tem apenas 0,04 mm de amplitude; um paquímetro com resolução de 0,02 mm não seria fiável para confirmar a conformidade desta cota.

3. Depois de um ensaio, as peças saem com rebarba excessiva em todo o contorno. Qual a causa mais provável e como corrigir?

Resolução: a causa mais provável é folga de corte a mais. Corrige se reduzindo a folga entre cunho e cortante, dentro do intervalo recomendado pelo catálogo de ferramentas para a espessura de chapa em uso, e repetindo o ensaio.

4. Explica porque se começa sempre um ensaio em modo manual antes de passar ao modo contínuo.

Resolução: o modo manual (ciclo a ciclo) permite verificar cada golpe antes de avançar para o seguinte, apanhando problemas de ajuste, folga ou centragem antes de estes se repetirem em série. Só depois de confirmado que tudo funciona corretamente se passa ao modo contínuo, mais próximo das condições reais de produção.

5. Uma peça sai com redução de espessura acentuada numa zona de conformação. Que causa se investiga primeiro e que dado do relatório a sustenta?

Resolução: investiga se primeiro o estiramento excessivo, tipicamente ligado a uma força de aperto da chapa (prensa-chapas) insuficiente ou a uma geometria do punção desadequada. O dado que sustenta a conclusão é a medição de espessura no ponto crítico, comparada com o valor nominal e a tolerância do desenho, registada na tabela de resultados do relatório.

6. Que três elementos, no mínimo, deve conter um relatório técnico de ensaio para que outro técnico o consiga repetir?

Resolução: no mínimo, identificação (ferramenta, prensa, data, responsável), parâmetros usados (folga, força, modo de operação, material e espessura da chapa) e resultados das medições (tabela de cotas, tolerâncias e conformidade). Idealmente inclui também os defeitos observados e as melhorias propostas.