MATERIAIS PARA ENGENHARIA DE PETRÓLEO - EPET069 - Conformação dos Metais

Transcrição

1 MATERIAIS PARA ENGENHARIA DE PETRÓLEO - EPET069 - Conformação dos Metais

2 CONFORMAÇÃO DOS METAIS Fundamentos da Conformação Plástica Diagrama Tensão x Deformação

3 CONFORMAÇÃO DOS METAIS Fundamentos da Conformação Plástica Diagrama Tensão x Deformação

4 CONFORMAÇÃO DOS METAIS Fundamentos da Conformação Plástica Parâmetros de mudança de forma

5 CONFORMAÇÃO DOS METAIS Fundamentos da Conformação Plástica Resistência à mudança de forma

6 CONFORMAÇÃO DOS METAIS Fundamentos da Conformação Plástica Força de conformação (F c ) F c = A 0 kf A 0 - Área inicial da seção transversal Trabalho na conformação (W) W = V a V Volume do material deformado; a Área varrida sob a curva de encruamento

7 Laminação No processo de laminação

8 Laminação No processo de laminação Condições de arrasto da peça; μ tgα μ Coeficiente de atrito entre o cilindro de laminação e a peça; α ângulo de contato; α = h R R Raio de curvatura do cilindro de laminação

9 Laminação No processo de laminação Condições para redução máxima h máx = μ 2 R Comprimento de arco de contato (L) L = R h

10 Laminação No processo de laminação Cálculo da carga de laminação (laminação a frio) P = σ 0 A σ 0 Tensão de escoamento do material laminado A Área de contato P = 1,2 σ 0 A ou P w = 1,2 σ 0 R h

11 Laminação No processo de laminação Cálculo da carga de laminação (laminação a quente) Equação de Sims: P w = σ 0 R h Q s

12 Laminação

13 Laminação No processo de laminação Cálculo da carga de laminação (laminação a quente) Equação de Ekelund: P w = σ 0 R h Q e onde, Q e = 1 + 1,6μL 1,2 h h i + h f μ = 0,8(1,05 0,0005T)

14 Laminação No processo de laminação Cálculo da carga de laminação (laminação a quente) Equação de Orean-Pascoe: P w = σ 0 R h Q p onde, Q p = 1 4 n + R h f h h f

15 Laminação No processo de laminação Cálculo do torque de laminação (M) M = 2PλL λ Fator que leva em consideração a deformação elástica do cilindro de laminação (0,5 a quente; 0,45 a frio) Potência de laminação (N) N = 2πnM

16 Laminação Especificação do cilindro de laminação Sem ranhuras (placas e chapas); Com ranhuras (perfis e barras);

17 Laminação Classificação dos produtos laminados: Semiacabados: blocos, placas e tarugos (palanquilhas); Acabados: planos e não planos; Tarugo

18 Forjamento Forjamento é o processo de conformação mecânica do qual se obtém a forma desejada da peça por martelamento ou aplicação gradativa de pressão; Temperaturas de aplicações do forjamento: a quente (convencional); a frio. Categorias do forjamento: Forjamento livre ou em matriz aberta; Em matriz fechada ou em matriz.

19 Forjamento (a) Forjamento em matriz aberta e (b) Forjamento em matriz fechada

20 Forjamento Forjamento em matriz aberta: usado quando o número de peças é relativamente pequeno e o tamanho delas é grande (eixos de turbinas e de navios, grandes virabrequins e anéis); Forjamento em matriz fechada: o metal deve assumir a forma esculpida nas duas matrizes, havendo restrições ao livre espalhamento do material.

21 Forjamento Equipamentos utilizados: Martelos: provocam deformação no metal por impacto; Prensas: submetem o metal a uma força de compressão em baixa velocidade.

22 Forjamento Classificação: A classificação desses produtos pode se dar considerando o processo a que foram submetidos e da qualidade particularmente dimensional do produto acabado. Assim, podem ser: forjados em matriz aberta e forjados em matriz fechada; forjados em martelos; forjados em máquinas forjadas; forjados a quente ou a frio; forjados em diferentes níveis de precisão dimensional.

23 Forjamento Cálculo do esforço no forjamento (P) Estado plano de deformação e onde, P = P m (ab) P m = σ μb 2h P esforço ou pressão de forjamento para deformar a peça P m a carga media agindo sobre a interface metal/matriz ab área afetada pela pressão P exercida pela matriz σ 0 tensão media de escoamento do metal forjado μ coeficiente de atrito entre as interfaces de forjamento

24 Forjamento Cálculo do esforço no forjamento

25 Trefilação A trefilação realiza-se pela operação de conduzir um fio (uma barra ou tubo) através de uma ferramenta denominada fieira, de formato externo cilíndrico e que contém um furo no centro por onde passa o fio. Esse furo, com diâmetro decrescente, apresenta um perfil na forma de funil curvo ou cônico

26 Trefilação A passagem do fio pela fieira provoca a redução de sua seção e, como a operação é comumente realizada a frio, ocorre o encruamento com alteração das propriedades mecânicas do material do fio. Essa alteração se dá no sentido da redução da ductilidade e do aumento da resistência mecânica. Portanto, entre as diversas etapas da trefilação, pode ocorrer a necessidade de se realizarem tratamentos térmicos de recozimento, para diminuir o efeito do encruamento e para fornecer à peça ductilidade suficiente para a continuidade do processo.