CONFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS LAMINAÇÃO

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1 CONFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS Prof. Marcos Dorigão Manfrinato 1 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO Por deformação plástica. Por remoção metálica ou usinagem. 2 1

2 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO 3 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO 4 2

3 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Corresponde à deformação permanente sofrida pelo material. Sempre ocorre após o limite de deformação elástica ser alcançado. Ocorre pelo deslizamento de planos cristalinos uns em relação aos outros. 5 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO PLÁSTICA Compressão direta. Exemplos: forjamento, laminação Compressão indireta. Exemplos: trefilação, extrusão, embutimento Trativo. Exemplo: estiramento Dobramento. Cisalhamento (há ruptura) 6 3

4 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO PLÁSTICA TRABALHO A QUENTE. TRABALHO A FRIO. 7 CONFORMAÇÃO PLÁSTICA A QUENTE Características: Temperatura acima da de recristalização, o material é continuamente recristalizado. Não ocorre aumento da resistência do material, podendo-se aplicar grandes níveis de deformação. 8 4

5 CONFORMAÇÃO PLÁSTICA A QUENTE Vantagem: Consumo de energia relativamente baixo. Grandes níveis de deformação. Granulometria fina e equiaxial. Desvantagem: Perda de material e acabamento insatisfatório devido à oxidação. 9 CONFORMAÇÃO PLÁSTICA A FRIO Características: Temperatura em torno da ambiente. Ocorre aumento da resistência mecânica do material e diminuição da ductilidade. 10 5

6 CONFORMAÇÃO PLÁSTICA A FRIO Vantagem: Melhor acabamento e dureza superficial. Maior precisão dimensional. Desvantagem: Quando o trabalho a frio é excessivo, o metal se fratura antes de alcançar a forma e o tamanho desejados. 11 VARIÁVEIS QUE INFLUEM NA CONFORMABILIDADE As relacionadas com o material trabalhado: composição química, tamanho e forma granular, porcentagem, distribuição, morfologia, tamanho e natureza de precipitados e soluções sólidas. Exceto a composição química, os outros fatores referem-se à microestrutura trabalhada, dependente da temperatura e da taxa de deformação. As relacionadas ao processo de conformação: grau de deformação, taxa de deformação, temperatura, atrito e estado de tensão. Essas variáveis determinam a microestrutura do material deformado, bem como o modo de escoamento durante o processo. 12 6

7 INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E DA TAXA DE DEFORMAÇÃO SOBRE A CONFORMABILIDADE 13 INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E DA TAXA DE DEFORMAÇÃO SOBRE A CONFORMABILIDADE Em ensaios com baixas taxas de deformação e temperaturas elevadas, o deslizamento dos contornos de grão é preponderante. 14 7

8 PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO Laminação. Forjamento. Extrusão. Trefilação. Conformação de chapas. Corte. Dobramento. Estiramento. Estampagem. Usinagem

9 É o processo no qual o material é passado por entre dois rolos de um equipamento denominado de laminador, provocando uma redução da sua espessura. A deformação na laminação é uma conseqüência da ação combinada de tensões compressivas e cisalhantes. 17 Vantagem: É o método mais eficiente e barato de reduzir a seção transversal de uma peça. Obtenção de espessuras uniformes ao longo de grandes comprimentos Desvantagem: Problema de flexão dos rolos que resultam na produção de chapas de espessura maior no centro do que nas bordas. 18 9

10 19 A laminação a frio produz uma microestrutura de grãos alongados na direção de laminação, resultando em anisotropia de propriedades mecânicas

11 21 Os laminadores podem ser classificados quanto ao número de cilindros que eles apresentam. a - Laminador duo b - Laminador duo reversível c - Laminador trio d - Laminador quádruo e Laminador agrupado laminador Sendzimir MATERIAL DO CILINDRO AÇOS FORJADOS FUNDIDOS VILLARES VAR, VAF,V

12 ETAPAS PARA OBTENÇÃO DE PRODUTOS LAMINADOS 1. O lingote, pré-aquecido em fornos especiais, passa pelo laminador de desbaste e se transforma em placas. 2. A placa é reaquecida e passa então por um laminador que quebra a camada de óxido que se formou no aquecimento. Nessa operação usa-se também jato de água de alta pressão. 3. Por meio de transportadores de roletes, a placa é levada a um outro laminador que diminui a espessura e também aumenta a largura da placa original. Na saída dessa etapa, a chapa também passa por um dispositivo que achata suas bordas e por uma tesoura de corte a quente. 23 ETAPAS PARA OBTENÇÃO DE PRODUTOS LAMINADOS 4. Finalmente, a placa é encaminhada para o conjunto de laminadores acabadores, que pode ser formado de seis laminadores quádruos. Nessa etapa ela sofre reduções sucessivas, até atingir a espessura desejada e se transformar finalmente em uma chapa. 5. Quando sai da última cadeira acabadora, a chapa é enrolada em bobina por meio de bobinadeiras. Para a obtenção de espessuras ainda menores, a laminação prossegue, porém a frio. Para isso, as bobinas passam por um processo de limpeza da superfície chamado de decapagem 24 12

13 LAMINADORES PRIMÁRIOS chamados de laminador de desbasta, cuja função é transformar os lingotes de metal em produtos intermediários ou semi-acabados, como blocos, placas e tarugos, os quais serão transformados. A laminação de desbaste é sempre feita a quente; LAMINADORES ACABADORES laminadores aplicados em produtos intermediários para dar acabamento, ou seja, produzir um produto acabado com perfil (V, U, L,etc.), trilhos, chapas, tiras, etc. A laminação de acabamento é geralmente iniciada a quente e, em casos de perfis mais simples como tiras e chapas, terminada a frio. 25 OPERAÇÕES DE 26 13

14 CONTÍNUA 27 Elementos Construtivos do Trem de Laminação TREM DE LAMINAÇÂO: É a denominação do conjunto de todos os órgãos necessários para se obter um produto final, partindo-se de um lingote sobre o qual é efetuado um trabalho mecânico. redutor cilindros Motor Caixa de pinhões volantes 28 14

15 TUBOS SEM COSTURA PROCESSO MANNESMANN O LAMINADOR MANNESMANN É USADO EXTENSAMENTE PARA O MANDRILAMENTO DE TARUGOS DE AÇO E COBRE. O PROCESSO EMPREGA DOIS ROLOS DE EMBARRILADOS QUE SÃO POSTADOS COM UM ÂNGULO ENTRE ELES. COM ISSO DESENVOLVE-SE UM EMPUXO RADIAL E UMA ROTAÇÃO NO TARUGO. O LAMINADOR MANNESMANN NÃO PRODUZ UMA REDUÇÃO DA PAREDE DO TUBO E UMA ELONGAÇÃO SUFICIENTE PARA PRODUZIR TUBOS ACABADOS POR TRANSFORMAÇÃO A QUENTE. SÃO USADOS VÁRIOS OUTROS TIPOS DE LAMINADOR-MANDRILADOR ATÉ A OBTENÇÃO DO PRODUTO FINAL. 29 TUBOS SEM COSTURA REDUÇÃO: ESPESSURA E DIÂMETRO AUMENTO DE COMPRIMENTO LAMINADOR MANNESMANN ROLO LAMINADOR-MANDRILADOR 30 15

16 TUBOS SEM COSTURA PROCESSO MANNESMANN 31 Defeitos Flexão dos rolos Chapas de espessura maior no centro do que nas bordas. Para compensar este efeito, normalmente são usados rolos de laminação abaulados

17 DEFEITOS VAZIOS origem nos rechupes ou nos gases retidos durante a solidificação do lingote. Eles causam tanto defeitos de superfície quanto enfraquecimento da resistência mecânica do produto. GOTAS FRIAS são respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material até o produto acabado na forma de defeitos na superfície. TRINCAS aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que acontecem em temperaturas inadequadas. 33 DOBRAS são provenientes de reduções excessivas em que um excesso de massa metálica ultrapassa os limites do canal e sofre recalque no passe seguinte. INCLUSÕES são partículas resultantes da combinação de elementos presentes na composição química do lingote, ou do desgaste de refratários e cuja presença pode tanto fragilizar o material durante a laminação, quanto causar defeitos na superfície. SEGREGAÇÕES acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote, as últimas a se solidificarem. Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como também fragilização e enfraquecimento de seções dos produtos laminados

18 (a) (b) (a) (b) (c) (d) (c) (d) Efeitos do abaulamento inexistente ou insuficiente. Efeitos do abaulamento excessivo. 35 Fratura das extremidades do laminado conhecida como boca de jacaré devido a presença de imperfeições metalúrgicas

19 EXERCÍCIOS Na laminação, o laminador usado para a obtenção de chapas finas a frio é conhecido pelo seguinte nome: a) Steckel; b) Desbastador; c) Planetário; d) Sendzimir; e) Trio. No processo de laminação: a) O material é puxado; b) O material é tracionado; c) O material é arrastado por atrito; d) O material é empurrado; e) O material é cisalhado