Processo de fabricação de cabos de alumínio com ênfase em trefilação

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1 Processo de fabricação de cabos de alumínio com ênfase em trefilação É fazendo que se aprende a fazer aquilo que se deve aprender a fazer. Aristóteles 24/Novembro/2014 1

2 Produtos e Aplicações Cabos de Aluminio + de km de cabos classe A1 (igual e/ou acima de 230 kv (Brasil) Fonte ABRADEE

3 Produtos e Aplicações Cabos de Aluminio

4 Cabo de Alumínio nú Cabo AL/XLPE anti-tracking Cabo AL XLPE/EPR Cabo AL aéreo quadruplex Produtos e Aplicações Cabos de Aluminio Características: Diversos diâmetros e composições conforme sua utilização; Diferentes ligas de alumínio para diferentes aplicações: 1350, 6201, 1120, 8176, HTLC. Multiplexados Baixa Tensão - Isolação em XLPE ou PE; Multiplexados Média Tensão - Isolação em XLPE ou EPR; Cabos protegidos em XLPE anti-tracking para média tensão. Aplicações: Linhas aéreas de transmissão; Distribuição de energia elétrica Redes isoladas de distribuição e transmissão, aérea e subterrânea, em baixa, média e alta tensão; Redes Spacer ou protegidas (ou ainda compactas) de distribuição em média tensão. Cabo Forex 3,6/6 a 15/25kV -3 condutores

5 FABRICAÇÃO DE CABOS PROCESSO GERAL DE FABRICAÇÃO DE CABOS 5

6 FABRICAÇÃO DE CABOS PROCESSO GERAL DE FABRICAÇÃO DE CABOS 6

7 FABRICAÇÃO DE CABOS PROCESSO GERAL DE FABRICAÇÃO DE CABOS 7

8 Principais Fatores Principais Fatores que impactam no processo de trefilação de fios de aluminio para fabricação de cabos de energia: 1. Material: Fabricação de Vergalhão de Alumínio 2. Trefilação: Equipamento, Fieiras e Lubrificantes 8

9 Principais Fatores 1.Material: Fabricação de Vergalhão de Alumínio Forno Caixa de Filtro Pre-endereitador Laminador Esquema ou foto laminador Desgaseificador Roda de Colada Forno de Inducao Quench line Cizalla Doble Bobinador

10 Ligas de Alumínio NOMENCLATURAS DE LIGAS DE ALUMÍNIO 1xxx-Al puro não ligado com 99,00% mínimo de Al; 2xxx -ligas contendo COBRE como elemento de liga principal e adições de outros elementos, principalmente Mg; 3xxx - ligas contendo MANGANÊS como elemento de liga principal; 4xxx- ligas contendo SILÍCIO como elemento de liga principal; 5xxx- ligas contendo MAGNÉSIO como elemento de liga principal; 6xxx- ligas contendo MAGNÉSIO e SILÍCIO como elementos de liga principais; 7xxx-ligas contendo ZINCOcomo elemento de liga principal e adições de Cu, Mg, Cr e Zr. 8xxx Ligas cujas composições apresentam diferentes elementos como Sn ou Li. 10

11 Ligas de Alumínio NOMENCLATURAS DE LIGAS DE ALUMÍNIO 1xxx-Al puro não ligado com 99,00% mínimo de Al; 2xxx -ligas contendo COBRE como elemento de liga principal e adições de outros elementos, principalmente Mg; 3xxx - ligas contendo MANGANÊS como elemento de liga principal; 4xxx- ligas contendo SILÍCIO como elemento de liga principal; 5xxx- ligas contendo MAGNÉSIO como elemento de liga principal; 6xxx- ligas contendo MAGNÉSIO e SILÍCIO como elementos de liga principais; 7xxx-ligas contendo ZINCOcomo elemento de liga principal e adições de Cu, Mg, Cr e Zr. 8xxx Ligas cujas composições apresentam diferentes elementos como Sn ou Li. 11

12 Processo de Solidificação SOLIDIFICAÇÃO DO METAL 12

13 Processo de Solidificação SOLIDIFICAÇÃO DO METAL Video 13

14 Processo de Solidificação SOLIDIFICAÇÃO DO METAL A estrutura cristalina cresce uniformemente em todas as direçõesdurante o processo de solidificação Durante o resfriamento do metal, estes cristais vão se ajustando na estrutura do metal formando os grãos Como os grãos se formam independente, eles se formam inclinados em diferentes direções 14

15 Processo de Solidificação SOLIDIFICAÇÃO DO METAL EC 1350 Liga

16 Processo de Solidificação SOLIDIFICAÇÃO DO METAL 16

17 Propriedades do Metal LAMINAÇÃO Video 17

18 Propriedades do Metal LAMINAÇÃO Todos os átomos nesta estrutura cristalina assume seu lugar em função da força eletro-magnética. Se uma força ou uma carga é aplicada ao metal, estas ligações eletro-magnética vão se esticar para permitir que os átomos se movam ligeiramente. Quando a carga é removida, os laços dos átomos voltam para a posição inicial (deformação elástica). Se a força de ultrapassar um determinado limite, estes laços eletro-magnéticos irão quebrar, causando deformação permanente (deformação plástica). 18

19 Propriedades do Metal EFEITOS DOS ELEMENTOS NAS LIGAS DE ALUMINIO 19

20 Principais Fatores 2. Trefilação: Equipamento, Fieiras e Lubrificantes Niehoff M85

21 Equipamentos de Trefilação 2. Trefilação: Tipos de Trefilas Cone As trefilas tipo Cone são utilizada quando se tem pouco espaço disponível para sua instalação. Normalmente utilizados para trefilação de fios finos. São As trefilas tipo Tandem são equipamentos mais robustos emais eficientes. Possuem alto custo de instalação. Geralmente são utilizados para trefilação de fios maiores que 1,00mm. Tandem 21

22 2. Trefilação: Balança Equipamentos de Trefilação Funciona como um acumulador para absorver a variação de velocidade durante o processo de trefilação, é um equipamento indispensável para a realização da transferência automática de espulas. 22

23 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Ferramenta (Fieira) Material de Fabricação -Geralmente as fieiras utilizadas para trefilação de alumínio são contruidas com Carbonetos sinterizados (também chamados de metal duro) ou Diamante

24 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Geometria (Fieira)

25 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Geometria (Fieira) O aspecto da deformação do material em razão do ângulo da fieira

26 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Geometria (Fieira) O aspecto da deformação do material em razão do ângulo da fieira

27 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Efeito Redução Área (Fieira) -Aumenta as suas propriedades mecânicas - Reduz a ductilidade - Produz tensões internas podendo levar o material a ruptura Antes da deformação Depois da deformação

28 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Efeito Redução Área (Fieira)

29 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Efeito Redução Área (Fieira) O EC 1350 não apresenta maior resistência mecânica quando trefilado com um jogo de fieiras com maior redução de área

30 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Efeito Redução Área (Fieira) O EC 1350 não apresenta maior condutividade quando trefilado com um jogo de fieiras com menor redução de área

31 Ferramentas de Trefilação 2. Trefilação: Efeito Redução Área (Fieira) A Liga 6201 apresenta maior resistência mecânica quando trefilada com um jogo de fieiras com maior redução de área

32 Lubrificantes 2. Trefilação:Lubrificação A trefilação do alumínio utiliza óleo integral e sua temperatura ideal de trabalho é de 35 C a 50 C. Acima desta temperatura o óleo perde suas propriedades de lubrificação podendo gerar riscosequebrasdofio Com o acúmulo de finos de alumíno o óleo perde sua característica de lubrificante causando um superaquecimento e danos (riscos) na superfície do fio. Seu tempo de vida é controlado em função do percentual de sólidos no óleo e de eventuais contaminações com água e óleo de máquina. 32

33 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas Os principais problemas de quebras causados na trefilação: - Problemas na solidificação do Metal - Falha no resfriamento do Metal - Presença de óxidos - Inclusões - Estiramentos - Problemasnaferramenta(Fieira) 33

34 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Laminação Quebra por: Problemas na Solidificação 1 Principais Características: 1- Presença, na fratura, de trinca longitudinal, no sentido da laminação semelhante a um risco no fio, normalmente encontrada também antes do ponto de ruptura do fio. 34

35 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Laminação Quebra por: Falha no resfriamento 1 1 Principais Características: 1- Apresenta uma região característica de uma fratura dúctil, com a presença de uma região deformada (empescoçamento) e presença de vazios no ponto de ruptura podendo apresentar superfície com brilho no ponto de arrancamento do metal. 35

36 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Laminação Quebra por: Óxido Principais Características: 1- Fratura frágil, ausência de região com deformação plástica. Neste caso, a fratura e perpendicular a seção transversal do fio. 36

37 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Laminação Quebra por: Inclusão Superficial Principais Características: 1- Presença, na fratura, de uma lamina muito fina de alumínio(inclusão superficial); 2- Presença, na fratura, de uma região o onde se observa a falta de material; 3- Presença de uma pequena região deformada na região da fratura(empescoçamento); 4- Presença de pequenas trincas antes da fratura. 37

38 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Laminação As inclusões são classificadas em dois grupos: Endógenas (Internas) Originadas de reações químicas dos próprios elementos; Durante a solidificação do metal líquido; Exemplo: Formação de Óxidos Exógenas (Externas) Resultantes de incorporação mecânica de escórias (óxidos), refratários, coberturas e pinturas de refratários que ficam presos no banho e outros materiais com os quais o metal líquido entra em contato; Exemplo: Interação do metal líquido com o refratário 38

39 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Laminação Exemplos de inclusões:

40 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Laminação Exemplos de inclusões: Inclusão de Al 2 O 3 isolada da matriz de alumínio, obtida através do método de dissolução. 40

41 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Trefilação Quebra por: Desalinhamento de Fieira Principais Características: 1- Presença, na fratura, de deformação desproporcional emumdosladosdofio. 2- Desalinhamento entre o fio antes de entrar na fieira comofioapóspassarpelafieira. 41

42 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Trefilação Quebra por: Estiramento 1 Principais Características: 1- Presença, na fratura, apenas de uma região característica de uma fratura dúctil, com a presença de uma região deformada(empescoçamento). 42

43 Problemas e Causas 3. Problemas e Causas: Trefilação Possíveis problemas na Fieira que prejudicam a trefilação - Diâmetro incorreto - Fieira com áneis - Eixo da pedra dora de centro em relação a carcaça - Perfil da dieira incorreto - Ângulo de saída muito fechado - Diâmetro ovalizado - Zona cilindrica muito curta ou comprida - Ângulo de entrada muito aberto - Zona de redução estreita e comprida - Ângulo de redução muito grande

44 Problemas e Causas Problema Possível Causa Solução Fio riscado 1. Fio fora das roldanas 2. Roletes travados ou com canais 3. Fio passado fora das guias 4.Fieira com anel 5. Cabrestante seco sujo ou com sulcos 6. Temperatura do óleo Verificar o caminho percorrido pelo fio na máquina e substituir as peças com problemas 4.Substituir a fieira 5. Polir o cabrestante 6. Ajustar a temperatura ao valor especificado na EP 44

45 Problemas e Causas Problema Possível Causa Solução Quebra de fio 1. Jogo de fieiras montado errado 2. Material molhado ou oxidado 3. Material com escama / óxidos 4. Falta de guia nos cabrestantes que não possuem fieiras 1. Colocar jogo correto, de acordo com a EP 2. Trocar o vergalhão 4. Colocar guias 45

46 Problemas e Causas Problema Possível Causa Solução Carga de ruptura fora do especificado 1. Utilização de vergalhão ou alimentação fora da faixa estabelecida em EP 2. Variação na têmpera do vergalhão 1. Substituir vergalhão/fio de alimentação 3. Vergalhão ou alimentação não recozeu suficiente 46

47 Problemas e Causas Problema Possível Causa Solução Diâmetro do fio fora do especificado 1. Fieira final errada ou desgastada 2. Pressão excessiva na balança 1. Trocar a fieira final 2. Ajustar a pressão balança corretamente 47

48 Obrigado... Abraham Lincoln Schumann Luis Colorado Filipe Honorio 24/Novembro/

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