Estampabilidade é a capacidade que a chapa metálica tem de adquirir à forma de uma matriz, pelo processo de estampagem sem se romper ou apresentar qualquer outro tipo de defeito de superfície ou de forma.
A avaliação da estampabilidade de uma chapa metálica depende de muitos testes, tais como: ensaios simulativos (tipo Erichsen, Olsen, Fukui, etc.), ensaios de tração (obtendo-se o limite de escoamento e de resistência, a razão elástica, o alongamento total até a fratura, o coeficiente de encruamento, os coeficientes de anisotropia normal e planar), ensaios de dureza, medida da rugosidade do material, metalografia, etc.
Ainda assim, a análise é incompleta, pois nas operações reais de estampagem ocorre uma combinação complexa de tipos de conformação. A estampabilidade torna-se função não somente das propriedades do material, mas também das condições de deformação e dos estados de tensão e de deformação presentes.
Anisotropia
Durante os processos de conformação de chapas, grãos cristalinos individuais são alongados na direção da maior deformação de tração. O alongamento é conseqüência do processo de escorregamento do material durante a deformação. Nos materiais policristalinos os grãos tendem a girar para alguma orientação limite devido a um confinamento mútuo entre grãos. Este mecanismo faz com que os planos atômicos e direções cristalinas dos materiais com orientação aleatória (materiais isotrópicos) adquiram uma textura (orientação preferencial). Os materiais conformados se tornam anisotrópicos.
A distribuição de orientações tem, portanto um ou mais máximos. Se estes máximos são bem definidos são chamados de orientações preferenciais, que irão ocasionar variações das propriedades mecânicas com a direção, ou seja, anisotropia. Um modo de avaliar o grau de anisotropia das chapas quando deformadas plasticamente é através do coeficiente de anisotropia.
Coeficiente de Anisotropia
Por definição, o coeficiente de anisotropia ou coeficiente de Lankford ( r ) é a razão entre a deformação verdadeira na largura (e w) e na espessura (e t) de um CP de tração, após determinada deformação longitudinal pré-definida
Onde:
- el é a deformação verdadeira ao longo do comprimento;
- w0 e wf são as larguras inicial e final, respectivamente e
- l 0 e l f são os comprimentos inicial e final, respectivamente.
Considerando a anisotropia no plano da chapa, geralmente são definidos dois parâmetros:
a) Coeficiente de anisotropia normal (`r ):
onde: r0o, r45o e r90o são os valores de r medidos a 0o , 45o e 90o com a direção de laminação.
Este parâmetro indica a habilidade de uma certa chapa metálica resistir ao afinamento, quando submetida a forças de tração e/ou compressão, no plano.
b) Coeficiente de anisotropia planar ( Dr):
O coeficiente de anisotropia planar indica a diferença de comportamento mecânico que o material pode apresentar no plano da chapa.
Um material isotrópico tem`r =1 e Dr = 0. Nos materiais para estampagem profunda um alto valor de `r é desejado (maior resistência ao afinamento da chapa). A relação entre `r e a razão limite de estampagem é mostrada na figura. Essa é definida como a máxima razão possível entre o diâmetro do ‘blank’ e do copo embutido, sem que ocorra falha.
Os valores de `r em aços efervecentes variam entre 0,8 e 1,2.
Em aços acalmados ao alumínio, adequadamente produzidos, `r pode variar entre 1,5 e 1,8.
Em alguns aços IF (Intersticial free) `r pode ser tão alto quanto 2,2.
Na direção oposta, a textura cúbica do cobre ou de aços inoxidáveis austeníticos pode originar`r tão baixo quanto 0,1.
A tendência à formação de “orelhas” na estampagem é função da anisotropia planar. As "orelhas" se formam a 0 e 90° com a direção de laminação, quando o coeficiente de anisotropia planar (Dr) é maior que zero e a 45o e 135° com a direção de laminação, quando o coeficiente de anisotropia planar é menor que zero.
Relação entre r e a razão limite de estampagem
Influência da anisotropia na qualidade e precisão do embutimento
Os valores de coeficientes de anisotropia normal e planar são funções da textura cristalográfica desenvolvida no material após o recozimento da tira. A textura, por sua vez, é função de vários parâmetros do processo: composição química, temperaturas de acabamento e de bobinamento após o laminador de tiras a quente, quantidade de redução a frio, taxa de aquecimento, tempo e temperatura de encharque no recozimento.
A textura cristalográfica pode ser medida por técnicas especiais de difração de raios-X.
A orientação cristalográfica ideal para maximizar (r) nos metais CCC seria uma tira com textura [111] na sua direção normal, e com os planos {111} orientados aleatoriamente no plano da chapa.
A anisotropia cristalográfica tem menor influência sobre operações de estiramento. Inicialmente, esta propriedade foi considerada indesejável em materiais destinados a operações de estampagem, devido à chance de formação de orelhas. Contudo, é de grande importância no que se refere à estampagem profunda, uma vez que nesta operação não se deseja a diminuição significativa da espessura do material.
