Os processos de fabricação mecânica podem ser agrupados em 5 grupos principais.

Transcrição

1 Os processos de fabricação mecânica podem ser agrupados em 5 grupos principais. a) Fundição d) Metalurgia do pó b) Usinagem c) Soldagem E) CONFORMAÇÃO MECÂNICA

2 Esquema geral dos processos de conformação

3 Variáveis envolvendo matéria prima, ferramenta, processo e produto Matéria prima: Composição química Microestrutura Propriedades mecânicas Acabamento superficial Ferramenta: Geometria Dimensões Material empregado Acabamento superficial Equipamento: Capacidade Velocidade Forma de atuação

4 Processo: Temperatura Lubrificação Taxa de deformação Produto: Microestrutura Propriedades mecânicas Acabamento superficial Geometria e dimensões. Leitura Processos de Conformação

5 Classificação dos processos de conformação

6 Classificação dos processos de conformação

7 Deformação plástica: aspectos fenomenologicos Tensão P A Deformação elástica: ao retirar a força, o material Deformação metálico volta plástica: às dimensões os átomos iniciais do material a quantidade metálico de são deslocados deformação permanentemente elástica é pequena das posições átomos originais se e passam a ocupar afastam novas das posições. originais, sem, no entanto, ocuparem novas posições Deformação ln L L 0 Modulo de Young E

8 Lei da Constancia do volume h 0. b 0.l 0 =h 1.b 1.l 1 0 l b h A deformação global será A soma das velocidades de deformação será 0... l b h

9 Conceitos de cristalografia e discordâncias Destacam-se a seguir alguns tópicos considerados importantes para o estudo da deformação plástica dos metais Estruturas cristalinas dos metais Cúbica de corpo centrado Cúbica simples

10 Cubica de corpo centrado Cubica de faces centrado

11 Hexagonal simples Hexagonal compacto

12 Direções e planos preferências de deslizamento z ( 0001) +c (100) ( ) [100] c y ( ) +a 3 -a 1 x -a 2 +a 2 -c +a 1 As camadas de átomos deslizam umas sobre as outras a ao longo -a 3 dos planos de átomos que se formam nas estruturas cristalinas Esses planos são chamados de planos cristalinos *apesar de apresentar um elevado numero de sistemas, eles não são tão compactos como o CFC ou o HC

13 Número de sistemas de escorregamento e sua influência na deformabilidade dos metais Os metais com estrutura C.F.C. tem 12 sistemas de alta densidade atômica.ex:cu, Al, Pb, Ag Au etc... Os metais C.C.C. tem 48 sistemas mas com menor densidade atômica. De maneira geral, esses metais deformam menos até a ruptura que os metais C.F.C.Ex:Fe α, Mo, W, Cr Nb Os metais HC possuem planos de alta densidade atômica mas em número apenas de 3, o que os torna materiais normalmente frágeis.

14 Imperfeições nas estruturas cristalinas Vazio Imperfeição de Schottky Imperfeição de Frenkel

15 Discordância em cunha Discordância em espiral Quando Discordâncias: uma discordância são planos encontra incompletos um de contorno átomos de gerados grão ela no momento tem que mudar de direção cristalização já que devido o sistema a,áde formação escorregamento dos planos também vizinhos. muda. Defeito superficial cristalino

16 Leitura Introdução à conformação mecânica Efeito da temperatura na conformação mecânica T f Escala Kelvin 0 TF 0,3 TM 0,5 TQ 1,0 Escala Homóloga

17 Trabalho a frio Mudanças na microestrutura Encruamento devido ao trabalho a frio

18 Trabalho a frio Estrutura celular em material deformado 10% (a) e 50% (b), (c) níquel com 5,5% de alumínio deformado 2,7% a 293 K (d) níquel puro deformado 3,1% a 293 K. Variação das propriedades mecânicas em função da deformação a frio * DIETER apresenta alguns valores para densidades de discordâncias: de 10 5 a 10 6 cm -2 para um metal totalmente recozido de a cm -2 para um metal trabalhado a frio

19 Trabalho a quente

20 Recozimento Recuperação Recristalização (recristalização primaria nucleação de novos grãos ) Crescimento de grão (recristalização secundaria) Processo de recristalização

21 Encruamento nos metais Quando se deforma um metal em baixas temperaturas ( trabalho a frio) ele se torna mais duro e mais resistente ao mesmo tempo em que se torna menos dútil ou mais frágil. %Tf= (Ao Af / Ao) x 100 O encruamento é explicado pela interação dos campos de deformação das discordâncias, que são aumentadas pela deformação, exigindo cada vez mais força para seguir deformando.

22 Recozimento Efeito do recozimento em função da temperatura Recozimento estático e recozimento dinâmico

23 Recozimento Modificações na estrutura celular de discordâncias.

24 Recozimento Microestruturas de estágios de recristalização e crescimento de grão em latão previamente deformado a frio 33%: a) como deformado, b) recozido por 3s a 580 o C, c) recozido por 4s a 580 o C, d) recozido por 8s a 580 o C, e) recozido por 15 min a 580 o C e f) recozido por 10 min a 700 o C

25 Recristalização: consiste na nucleação de uma região livre de deformação, cuja matriz pode transformar a matriz deformada em um material livre de deformação Tamanho de grão (mm) Tensão de resistência (MPa) Grãos deformados e recuperados Resistência mecânica Dutilidade RP RCR CG Novos grãos Dutilidade (% Alongamento) Temperatura de recozimento (ºC)latão

26 Recozimento Efeito da temperatura na microestrutura de um aço inoxidável 304 deformado às temperaturas de (a) 973 K, (b) 1023 K (c) 1073 K (d) K.