Conformação Plástica

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1 . Conformação Plástica

2 . Sumário Conformação dos Materiais 1 Classificação 2 Laminação 5 Classificação dos laminadores Forjamento 7 Ferramentas Materiais Classificação Forjamento de precisão Extrusão 10 Condições de trabalho Classificação Outros tipos Trefilação 13 Classificação Resumo das características Estampagem 15 Corte Dobramento e encurvamento Estampagem profunda Resumo das caraterísticas Hidroconformação 18 Encruamento 19 Coeficiente de estricção 20 2

3 Conformação dos Materiais O processo de conformar um material metálico consiste em empregar um determinado método para, assim, modificar a sua forma para outra geometria definida. Basicamente, divide-se os processos de conformação em dois conjuntos: Processos mecânicos: nesse processo, a alteração da forma do material ocorre devido a aplicação de tensões externas à temperatura ambiente ou em altas temperaturas, dependendo do objetivo, mas sem que haja a liquefação do metal. Por sua vez, este conjunto é subdividido em processos de conformação por usinagem e processos de conformação plástica, sendo este último o alvo de estudo deste capítulo. A tensão aplicada durante a usinagem ultrapassa a tensão de ruptura, promovendo a remoção de material. Em contrapartida, a tensão a qual o material fica sujeito nos processos de conformação plástica não ultrapassam esse limite. Cerca de 80% dos produtos manufaturados sofrem uma ou mais operações de conformação plástica, daí a sua importância. A partir deles, é possível obter produtos finais com dimensão, forma, propriedades mecânicas e condições superficiais desejadas, conciliando qualidade com elevadas velocidades de produção e baixos custos de fabricação. Parâmetros de processamento: Velocidade, temperatura, equipa- 1

4 mentos e ferramentas devem ser adequados a fim de garantir a qualidade e o custo competitivo dos produtos. Qualidade dos produtos: Dimensão, forma, propriedades mecânicas e condições superficiais. Processos: Os processos de conformação plástica são: forjamento, laminação, extrusão, trefilação e estampagem. Ao longo do capítulo, iremos adotar o termo Conformação para os processos de Conformação Plástica. Classificação Existem vários critérios de classificação para os processos de conformação. 1- Quanto ao tipo de esforço predominante: Compressão direta: os processos de forjamento (em matriz ou livre) e laminação fazem parte desse Processos metalúrgicos: assim como em processos mecânicos, são tensões externas que provocam a modificação do material. Entretanto, é necessário que ocorra a liquefação do metal (processos de fundição, por exemplo) ou a difusão de partículas metálicas (processo de sinterização, por exemplo). grupo. É caracterizado pela predominância de uma solicitação externa de compressão sobre a peça de trabalho. Compressão indireta: trefilação, extrusão e estampagem são processos que são classificados dessa forma. Apesar de existirem possíveis esforços de tração, são os de compressão que efetivamente modificam a forma do produto. Essas 2

5 forças são resultantes da reação da matriz sobre a peça Cisalhamento: a torção de barras e o corte de chapas constituem o Tração: o principal processo classificado nesta categoria é o estiramento de chapas, onde as forças de tração aplicadas em cada extremidade da chapa fazem com que a peça adote a forma da matriz. Como predominam tensões trativas, grandes deformações de estiramento podem ser aplicadas apenas para materiais muito dúcteis. Para estes materiais, almejam-se altos valores de coeficiente de encruamento. grupo, onde o processo de conformação ocorre devido a aplicação de forças cisalhantes no seu plano de cisalhamento, suficientes, ou não, para provocar o rompimento do material. 2 - Quanto à temperatura de trabalho: Trabalho a frio: T trabalho < T recristalizacao O material é submetido ao efeito de encruamento, levando ao aumento da resistência mecânica conforme o material se deforma plasticamente. É um dos meios de Flexão: a geometria do material é determinada de acordo com o momento fletor aplicado. Os processos de dobramento (livre, de borda e de matriz) e calandragem são classificados dessa forma. se garantir o aumento da resistência mecânica de materiais não ferrosos que não são endurecíveis por meio de tratamentos térmicos. O acabamento superficial de peças que passam por esse processo 3

6 apresentam maior qualidade com relação as provenientes de trabalho a quente, sendo, portanto, indicados para processos finais. Trabalho a quente: T trabalho > T recristalizacao Devido a alta temperatura na qual a deformação plástica ocorre, os efeitos do encruamento são eliminados pela recristalização que o material sofre. Trabalho a morno: T trabalho T recuperacao Tem como objetivo aliar as qualidades dos trabalhos a quente e a frio. Nessa faixa de temperatura, o material passa pelo processo de recuperação, o que aumenta a sua ductilidade, mas sem comprometer tanto a sua resistência mecânica. Isotérmico: T trabalho > T recristalizacao T = constante Os dois tipos de classificação mais comumente empregados são quanto ao esforço predominante e à temperatura de trabalho, que foram exemplificadas e discutidas. Entretanto, há também outros métodos: 3 - Quanto à região de deformação: Localizada Generalizada 4 - Quanto ao escoamento do material: Contínuos Intermitentes 5 - Quanto à forma do produto final: Chapas/Perfis Tubos/Barras/Fios 4

7 6 - Quanto ao produto obtido: Acabados Semi-acabados Laminação ponde a pressão exercida pelos cilindros que, por sua vez, resulta da resistência à deformação plástica do material da peça nas condições de processamento (temperatura e velocidade de trabalho). O processo de conformação conhecido como laminação consiste em dois cilindros (ferramentas) girando à mesma velocidade periférica, mas em sentidos opostos, ocorrendo a passagem das peças entre eles. Assim, sendo a dimensão do corpo maior do que a distância entre as superfícies laterais dos cilindros, a peça sofre deformação plástica, promovendo a redução de sua seção transversal. Esta passagem se dá devido a ação da força de atrito presente na interface entre as superfícies de contato das peças e dos cilindros, sendo ela proporcional ao coeficiente de atrito entre peça e cilindro e à força normal na superfície de contato. A força normal dividida pela área da superfície de contato corres- Este processo pode ser realizado à frio ou à quente, dependendo da estrutura do material e das dimensões especificadas da peça para o início e o final do processamento. Laminação a quente: O processo ocorre em temperaturas acima da temperatura de recristalização do material, o que reduz à resistência a deformação plástica em cada passagem, pois isso evita encruamento. Comumente se aplica em 5

8 etapas iniciais do processo de produção de uma peça. Laminação a frio: A peça inicial para esse processo está semiacabada, devendo ter passado por laminação a quente anteriormente. Com temperaturas abaixo da recristalização, a peça apresenta maior resistência a deformação, o que aumenta conforme o número de passes. É indicada para operações finais que necessitam de maior qualidade de acabamento superficial. para atingir uma dada tensão de laminação capaz de superar a resistência à deformação do material é necessário uma força menor. Entretanto, como cilindros menores apresentam maior deformação elástica para uma mesma força de separação, faz-se necessário justapor-se cilindros de diâmetro maior, aos pares, de modo a aumentar a rigidez dos pares de menor dimensão. Os menores são denominados cilindros de trabalho, enquanto o outro é conhecido como cilindro de encosto. Para uma mesma taxa de redução da seção de uma peça, quanto menor for o diâmetro do cilindro laminador, menor serão as cargas de deformação e de separação (forças exercidas sobre o cilindro como reação as forças presentes na superfície da peça) necessárias. Como a redução do diâmetro tem como consequência uma menor área de contato, Classificação dos laminadores Os laminadores podem ser classificados conforme o número e o tipo de arranjo 6

9 dos cilindros. Os três principais tipos são os laminadores duo, trio e quádruo. Forjamento O forjamento pode ser definido como o processo pelo qual se obtém a forma desejada de uma peça por meio de martelamento ou aplicando-se uma pressão que aumenta gradativamente (prensas hidráulicas, excêntricas ou de parafuso). A geometria e forma do corpo da peça são alteradas pela ação de tensões compressivas diretas. Comumente, este processo de conformação é feito a quente, mas há situações onde se é necessário trabalhar a peça a frio. Algumas características de cada processo estão ilustradas a seguir. Forjamento a quente: Processo de forjamento mais comum; Utilizado para peças com formas mais complexas; Ocorre a recristalização do material; Oxidação e contração térmica: sobremetais. Forjamento a frio: Destinado para a conformação de peças de geometria mais simples; Efeitos de encruamento estão presentes; Tolerâncias mais fechadas. Ferramentas Os martelos e as prensas consistem nas principais classes de ferramentas deste processo. A primeira provoca a deformação do material por impacto, enquanto que as prensas utilizam uma força de compressão em baixa velocidade. Existem três tipos de martelo: o de queda-livre, o de dupla ação e o de contra-golpe. Por sua vez, as prensas 7

10 podem ser dos tipos hidráulica, mecânica (excêntrica e de fricção) ou recalcadora. Materiais Há uma grande variedade de materiais metálicos e ligas que podem ser forjados, como aços-carbono, aços-liga, aços A deformação do material ocorre quando este é comprimido entre ferramentas planas ou de formato simples. Enquanto está sob compressão, há um escoamento do material em um sentido perpendicular à direção de aplicação da força. para ferramentas, aços inoxidáveis, ligas de alumínio, ligas de cobre e ligas de titânio. As formas iniciais para o forjamento são o metal fundido e o metal laminado, sendo este último o mais indicado por possuir estrutura mais homogênea. Classificação O processo de forjamento pode ser classificado em duas categorias: forjamento livre (também chamado de forjamento em matriz aberta), e forjamento em matriz fechada, conhecido apenas como forjamento em matriz. Forjamento livre: É principalmente utilizado em peças com grandes dimensões, ou quando o tamanho do lote é pequeno, não justificando o custo de fabricação de matrizes. Frequentemente, ele é usado para pré-conformar a peça para um posterior forjamento em matriz. Um resumo de suas características é dado a seguir: 8

11 Formas regulares (anéis, eixos); Peças de grandes dimensões; Baixa produtividade; por elas. Devido a alta pressão na cavidade fechada, este processo de forjamento atende tolerâncias dimensionais mais estreitas. Normalmente realizado em martelos. Forjamento em matrizes fechadas: Normalmente, forjamento em matrizes envolve grandes lotes de produção, que justificam o alto investimento na fabricação das matrizes. O material da matriz varia de acordo com o material da peça a ser forjada, sendo aços-liga e metal duro os mais utilizados. Como são submetidas a altas tensões de compressão, alta solicitação térmica e a choques mecânicos, os materiais para matrizes devem possuir alta dureza, elevada tenacidade, resistência à fadiga, alta resistência mecânica em altas temperaturas e alta resistência ao desgaste. A peça é deformada entre duas metades de matrizes e adquire a forma imposta Como é necessário que haja material suficiente para preencher toda a cavidade da matriz e é difícil determinar uma quantidade exata, trabalha-se com material em excesso. Assim, esse excesso resulta na formação da chamada bacia de rebarba. A última operação desse processo é a remoção da bacia de rebarba. A lista abaixo apresenta um resumo das características desde processo. Para peças de geometria complexas; 9

12 Alta produtividade; Maior homogeneidade estrutural; Possui controle da temperatura do aquecimento, do corte e das dimensões do tarugo; Melhor qualidade dimensional; Normalmente realizado em prensas. Possui precisão dimensional e geométrica de matrizes e insertos. Forjamento de precisão O forjamento de precisão é o processo de deformação plástica que visa obter forjados com todas dimensões, ou algumas delas, iguais às do produto acabado. Para tanto, ele requer alta tecnologia e pesquisa. Algumas características desse processo: Pode ser realizado a quente, a frio, a morno ou isotérmico; Apresenta menores sobremetais, sem rebarbas, sem ângulos de extração e raios de arredondamento menores; Extrusão A extrusão é um processo no qual modifica-se a geometria e as dimensões de um corpo metálico (tarugo ou lingote de seção circular) forçando sua passagem por uma matriz utilizandose a carga de compressão de um pistão pneumático ou hidráulico, conferindolhe forma e dimensões finais. A denominação tarugo é dada para peças oriundas do processo de laminação, enquanto o lingote é fruto de um processo de fundição. 10

13 que, na grande maioria dos casos, o processo é realizado acima da temperatura de recristalização. Extrusão a quente: Grandes reduções de seção numa só etapa; Perfis e tubos, especialmente barras de seção circular, são produtos da extrusão. Estes têm seu comprimento e volume limitado ao volume do tarugo de partida. Este processo é classificado como sendo de compressão indireta, já que são as paredes internas da ferramenta (matriz) que provocam a carga de compressão sobre o tarugo, devido à reação à pressão do pistão. Condições de trabalho A passagem do tarugo por um furo de diâmetro inferior ao seu provoca a deformação plástica. Normalmente, não sofre com os efeitos de encruamento, já Maioria dos processos para obter produtos contínuos semiacabados (barras) e acabados (perfis e tubos). Extrusão a frio: Pequenas reduções de seção em vários estágios; obtenção de peças de precisão. Classificação Quanto ao tipo de movimento do material, o processo de extrusão pode ser classificado em: Extrusão direta: 11

14 Movimento do material extrudado no mesmo sentido de avanço do êmbolo; Com casca, para reduzir o atrito e eliminar superfície contaminada. Extrusão inversa: Movimento do material extrudado no sentido contrário ao de avanço do êmbolo; Vantajoso, pois não há atrito do tarugo com o recipiente; Limitado, pois o êmbolo oco (para barras) ou esbelto (para tubos) não permite a obtenção de produtos com seções reduzidas. Mesmo exigindo menor esforço de deformação e permitindo a obtenção de um produto mais homogêneo, a extrusão inversa ainda tem menor utilização do que a extrusão direta devido a esta apresentar maior simplicidade de equipamento, já que não exige um pistão oco. Enquanto na extrusão direta é o pistão que age sobre o tarugo, forçando a sua passagem pela matriz (que está posicionada no lado oposto do recipiente) e provocando uma intensa ação de atrito entre o tarugo e o recipiente de extrusão, na extrusão inversa é o recipiente com o tarugo que se desloca em direção ao pistão, que permanece fixo. Consequentemente, o atrito entre o tarugo e o recipiente é quase inexistente. Entretanto, para o caso de extrusão direta, podem ser utilizados lubrificantes resistentes à temperaturas elevadas para promover um redução do atrito no recipiente. Outros tipos Extrusão hidrostática: Transmissão de pressão ao tarugo por meio de um fluido hidráulico; 12

15 Possibilidade de grandes reduções de seção a frio devido à redução do atrito. Extrusão lateral: O escoamento ocorre perpendicularmente à força de extrusão; Permite a confecção de geometrias complexas a frio (near net shape manufacturing). Trefilação O processo de trefilação consiste na condução de um fio (barra com diâmetro inferior a 5 mm), barra ou tubo, através de uma fieira contendo um furo central (cujo diâmetro é decrescente, formando um perfil cônico), por onde ocorrerá a passagem do material. O fato do diâmetro ir reduzindo ao longo do furo provoca a deformação do material e a consequente redução de sua seção. A trefilação geralmente é realizada a frio (temperatura de trabalho abaixo da temperatura de recristalização), de modo que o efeito de encruamento ocorre, alterando as propriedades mecânicas (aumento da resistência mecânica e redução da ductilidade) do material do fio. Como, normalmente, o processo se dá através da passagem do fio por sucessivas fieiras com diâmetros finais decrescentes, pode ser necessário o recozimento do material para que este fique dúctil o suficiente para poder passar pela próxima fieira sem que haja a sua ruptura. 13

16 Além disso, as máquinas de trefilar podem ser dos tipos com ou sem deslizamento. As máquinas sem deslizamento possuem um sistema de tração do fio que o conduz através do furo da fieira. Este, por sua vez, é constituído por um O material que irá passar pela fieira deve possuir a forma de um arame, que é, usualmente, obtido pelo processo de extrusão, para o caso de metais nãoferrosos, ou por laminação, tanto para materiais ferrosos quanto para nãoferrosos. Classificação Como é necessária a tração dos produtos por uma matriz para que esta defina o perfil do trefilado, ocorre uma reação de compressão exercida pelas paredes da fieira sobre o fio que causa a sua deformação. Sendo assim, o processo de conformação plástica por trefilação é classificado como sendo de compressão indireta. anel tirante que acumula o fio que foi trefilado e somente depois permite que ele prossiga para a fieira seguinte. Isso se repete em cada fieira. Por sua vez, para o processo com deslizamento, o fio parte de uma bobina, passa por uma roldana e se dirige alinhado à primeira fieira. Na sequência, após passa-la, o fio é tracionado por um anel tirante (de modo similar ao processo sem deslizamento), no qual ele dá certo número de voltas, em forma de hélice cilíndrica, permitindo que, no início da hélice, o fio esteja alinhado com a fieira anterior e, no fim da hélice, com a seguinte. Este movimento que o fio realiza na forma de hélice provoca o seu deslizamento late- 14

17 ral no anel. Como ocorre um aumento no comprimento do fio, o segundo anel faz este passar pela próxima fieira girando a uma velocidade maior de modo a compensar esse aumento. Este procedimento é repetido nas fieiras e anéis seguintes. Resumo das características sistência provoca a queda de conformabilidade. Estampagem Define-se como estampagem o processo de fabricação de peças através do corte ou deformação de chapas em operações de prensagem, normalmente realizados a frio. Abaixo é apresentado uma lista contendo um resumo das principais características de um processo de trefilação. Comumente realizado a frio; Pequenas reduções de seção por passe; Excelente qualidade superficial e dimensional; Propriedades mecânicas controladas; Recozimento intermediário necessário quando a queda de ductilidade associada ao aumento da re- A estampagem de chapas é utilizada para a fabricação de peças com paredes finas, confeccionadas a partir de chapas ou fitas de diversos metais e ligas. Suas operações podem ser organizadas em três grupos: Corte; Dobramento e encurvamento; 15

18 Estampagem profunda. As operações de corte e dobramento são realizadas a frio. Em contrapartida, a operação de estampagem profunda pode eventualmente ser a quente, dependendo da necessidade. Corte O processo de estampagem por corte consiste na confecção de formas geométricas em chapas utilizando-se uma ferramenta de corte (ou punção de corte) por meio de uma prensa que exerce pressão na chapa, que está apoiada em uma matriz. Dobramento e encurvamento Utilizam-se de matrizes montadas em prensas de estampagem para a confecção de elementos relativamente curtos. Na operação de dobramento, os parâmetros de maior importância são os raios de curvatura e a elasticidade do material. Desse modo, deve-se evitar cantos vivos e delimitar os raios de curvatura em cerca de 1 a 2 vezes a espessura para chapas moles e de 3 a 4 vezes para chapas duras. Dependendo de algumas características, o dobramento pode ser classificado em: Flageamento: dobramento numa pequena parte ou numa pequena dimensão da extremidade de uma chapa cortada; Rebordamento ou Agrafamento: dobramento completo da borda de uma chapa. Enrolamento: realizado para reforçar a borda da peça, ou mesmo para conferi-la o acabamento final, eliminando bordas cortantes que comprometam sua manipulação. Nervuramento: confere a peça maior rigidez. 16

19 Estanqueamento: operação de dobramento que visa a formação de duas ou mais peças. Enrugamento: tem a finalidade de permitir a montagem da peça em um conjunto. Abaulamento: utilizado na fabricação de tubos, confere forma com fins funcionais para peça. Corrugamento: aplicado em chapas para a fabricação de telhas metálicas onduladas ou serrilhadas. Conformação de tubos: operação bastante variada, podendo ser constituída por dobramento simples, expansão das extremidades, abaulamento da região central, retração das extremidades, redução do diâmetro e junção ou amassamento de suas paredes na extremidade ou parte central. Devido a elasticidade do material, é comum que as chapas retornem a sua forma original após o dobramento. Sendo assim, recomenda-se construir as matrizes com ângulos mais acentuados e repetir a operação algumas vezes em uma ou mais matrizes. O encurvamento, por sua vez, segue os mesmos princípios e conceitos do dobramento. Entretanto, o processo é subdividido em três fases. Estampagem profunda Estampagem profunda consiste na estampagem de objetos ocos (derivados de chapas planas), geralmente sem deformar a espessura, em uma ou mais fases. Durante essa operação, os elementos estarão sujeitos a forças radiais de tração e forças tangenciais de compressão. Dentre os processos classificados como sendo de estampagem profunda, encontram-se: 17

20 Conformação por estampagem, reestampagem e reestampagem reversa de copos; Conformação com estampagem e reestampagem de copos; Conformação rasa com estampagem e reestampagem de painéis; Conformação profunda com estampagem de painéis. As reestampagens são feitas a partir de peças já estampadas, que têm somente a sua parte central deformada em dimensões menores, causando uma forma geométrica semelhante à parte maior. Resumo das caraterísticas A lista apresentada a seguir apresenta um resumo sobre o processo de estampagem: Deformações localizadas. Produtos: peças isoladas. Esforços: Flexão, Compressão, Cisalhamento, Estiramento de acordo com o processo e o produto. Normalmente realizado a frio. A quente, para chapas espessas e aços de alta temperabilidade. Hidroconformação O processo de hidroconformação é relativamente novo e vem sendo utilizado em escala industrial desde o final da década de 60 para a produção de peças hidráulicas. Na indústria automotiva, a hidroconformação de tubos vem sendo utilizado para a produção de peças da estrutura principal da carroceria, além de peças estruturais de componentes agregados, como suporte do motor e eixos dianteiros e traseiros. Este processo utiliza a combinação de deslocamento de pistão e pressão de um 18

21 fluido para a conformação das peças até a sua forma final. Algumas características desse processo estão apresentadas abaixo: Para obtenção de peças tubulares com geometrias complexas, com aumento de resistência mecânica e diminuição das operações de soldagem; Deformação da peça causada pela aumento da pressão interna e pela compressão axial devido a ação de ferramentas horizontais; Matéria-prima: tubos e perfis tubulares; Sequência de processamento: corte, curvamento, lubrificação, hidroconformação, monitoramento dos furos, lavagem, expedição. Encruamento Durante os processos de conformação mecânica, a deformação plástica sofrida pelo material não altera apenas as suas dimensões, mas também a sua microestrutura. Embora grande parte da energia gasta nos processos de conformação a frio seja perdida na forma de calor, 2 a 10% dessa energia é armazenada na forma de defeitos cristalinos, que causam um aumento de dureza significativo no material metálico. Ao fenômeno de aumento de dureza e resistência mecânica devido a deformação plástica, dá-se o nome de encruamento. A eliminação e o rearranjo desses defeitos cristalinos são processos termicamente ativados, isto é, são favorecidos em temperaturas mais elevadas, onde a difusão dos átomos é maior. Assim, se é necessário reduzir a dureza do material, pode ser realizado um tratamento térmico, que provoca mudanças micro- 19

22 estruturais e a consequente redução de Desse modo: dureza. Esse tratamento térmico é conhecido como recozimento. O recozimento consiste em submeter o material à temperaturas acima da temperatura de recristalização por períodos de tempo que vão de minutos a poucas horas. Coeficiente de estricção Também conhecido como coeficiente de redução de área, o coeficiente de estricção (ϕ) é utilizado como um parâmetro de medida de ductilidade, sendo definido como o percentual de redução de área da seção que fraturou. ϕ = A 0 A f A 0 Onde A 0 é a área inicial da seção antes da aplicação da carga e A f a área no momento da fratura. Para o caso de uma seção circular, a equação anterior é simplificada para: ϕ = d2 0 d 2 f d 2 0 Sendo d 0 o diâmetro inicial e d f o final. Caso a redução da área resulte em um coeficiente de estricção maior do que o permitido, a peça irá se romper. 20

23 Exemplo Petrobras Técnico de Manutenção Júnior - Caldeiraria - 23 Sobre o fenômeno de encruamento, analise as afirmativas a seguir. I - É fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica promovida por trabalho a quente. II - Esse endurecimento ocorre devido a aumento de discordâncias e imperfeições promovidas pela deformação. III - O encruamento pode ser suavizado por meio de recozimento. Está correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) III, apenas. (C) I e II, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III. Solução: Para responder essa questão, é necessário avaliar cada item e determinar se sua informação está correta ou não. Primeiramente, o item I apresenta uma afirmativa falsa, já que no trabalho a quente o material já passa pelo processo de recozimento, o que suaviza o encruamento e o impede de endurecer. Consequentemente, a alternativa III também está correta. Já a afirmativa II também é verdadeira. As discordâncias e imperfeições tendem a 21

24 impedir, ou pelo menos dificultar, o deslizamento dos planos cristalinos do material, evitando, assim, que se deforme, o que caracteriza o aumento da dureza. Resposta: D Exemplo Petrobras 2012 Técnico de Manutenção Júnior - Caldeiraria - 24 O curvamento de chapas e perfis é muito frequente para a montagem e as instalações de equipamentos na indústria de transporte, processamento e armazenamento de fluidos como, por exemplo, em caldeiras e em trocadores de calor. Esse procedimento pode ser realizado manualmente ou com o auxílio de equipamentos. O equipamento utilizado para efetuar curvaturas de um raio específico é a (A) extrusora (B) plaina limadora (C) calandra (D) laminadora (E) trefiladora 22

25 Solução: O processo em questão é chamado de calandragem. É um processo de conformação pelo qual se dá forma às chapas e/ou laminados de metal, pela passagem entre rolos, conferindo-lhes, assim, curvatura, espessura constante e um acabamento de qualidade. O equipamento usada na calandragem é chamado de calandra. Resposta: C Exemplo Petrobras Biocombustível Engenheiro de Equipamentos Júnior - Terminais e Dutos - 55 Um material a ser selecionado para produzir uma peça por estampagem através de uma prensa deve apresentar um valor relativamente elevado para a(o) (A) Tenacidade. (B) Resistência térmica. (C) Resistência à fratura. (D) Módulo de elasticidade. (E) Módulo de resiliência. Solução: Materiais para serem utilizados em estampagem devem apresentar uma alta capacidade de sofrer deformação plástica sem sofrer fratura. Ou seja, de- 23

26 vem ter alta tenacidade para evitar falhas por trincas ou desgaste por microlascamento. Resposta: A Exemplo Petrobras Biocombustível Engenheiro de Equipamentos Júnior - Inspeção - 64 O processamento de materiais por laminação permite a obtenção de uma grande variedade de produtos, desde chapas e placas de várias espessuras até tubos. Em relação à laminação de materiais, tem-se que (A) a laminação a frio ocorre em temperaturas próximas à temperatura ambiente, enquanto que laminação a quente ocorre em temperaturas elevadas. (B) a laminação a frio distingue-se da laminação a quente pela função da temperatura de austenitização do material. (C) a recuperação dos grãos do material, após a deformação, não ocorre na laminação a quente. (D) as laminações na temperatura ambiente são, para o chumbo, consideradas a quente. (E) os aços laminados a frio sempre sofrem recozimento subcrítico após o processamento. Solução: 24

27 É importante compreender que classificar uma operação como trabalho a quente ou a frio dependerá da temperatura em que se dá a recristalização efetiva daquele material sendo processado. Dependendo do material, uma mesma operação poderá ser considerada a quente ou a frio. Assim, embora para muitas ligas comerciais a temperatura do trabalho a quente seja realmente elevada em relação à ambiente, para metais como chumbo (Pb) e estanho (Sn), que se recristalizam rapidamente à temperatura ambiente após grandes deformações, a conformação à temperatura ambiente é uma operação realizada a quente. Por outro lado, a conformação a 1100 C é um trabalho a frio para o tungstênio, cuja temperatura de recristalização é superior a esta, embora seja a quente para o aço. Resposta: D Exemplo Eletronorte Engenharia Mecânica - 55 Em relação aos processos de extrusão e trefilação, é correto afirmar que: (A) a pressão de extrusão deve ser superior à tensão de escoamento à tração do material de modo a permitir a deformação plástica do arame no interior da fieira. 25

28 (B) a pressão de extrusão deve ser inferior à tensão de escoamento à tração do material de modo a evitar a deformação plástica do arame após a fieira. (C) a tensão de trefilação deve ser superior à tensão de escoamento à tração do material de modo a permitir a deformação plástica do arame no interior da fieira. (D) a tensão de trefilação deve ser inferior à tensão de escoamento à tração do material de modo a evitar a deformação plástica do arame após a fieira. (E) a tensão de trefilação deve ser superior à tensão de escoamento à tração do material de modo a evitar a deformação plástica do arame após a fieira. Solução: No processo de extrusão, força-se a passagem da peça contra uma matriz de modo que as suas paredes internas comprimam o material e causem a sua deformação. Por sua vez, na trefilação, uma barra ou tubo é conduzido através de uma fieira, cujo diâmetro diminui ao longo de seu comprimento, deformando a peça. Entretanto, essa deformação deve atingir o regime plástico para que a nova forma do material permaneça após este não estar mais submetido a carga. Resposta: C 26

29 Caiu no concurso! Petrobras 2012 Técnico de Manutenção Júnior - Caldeiraria - 26 Os trabalhos mecânicos de deformação podem ser classificados em trabalhos a quente ou trabalhos a frio. Uma das vantagens do trabalho a quente é a melhoria da tenacidade, enquanto que uma desvantagem é a oxidação. Dentro desse contexto, os trabalhos a quente são aqueles realizados acima da temperatura denominada (A) Kelvin (B) de têmpera (C) de cementação (D) de recristalização (E) de revenimento Resposta: D Caiu no concurso! Petrobras Técnico de Manutenção Júnior - Caldeiraria - 43 Um material possui estricção igual a 0,55. Um fabricante deseja laminar esse material a frio, de uma espessura inicial de 10, 0 mm para uma espessura final de 2, 0 mm, por meio da sequência de operações abaixo. 1- Redução da espessura da chapa de 10, 0 mm para 8, 0 mm. 27

30 2- Redução da espessura da chapa de 8, 0 mm para 5, 0 mm. 3- Redução da espessura da chapa de 5, 0 mm para 2, 0 mm. Para que essa sequência seja realizada, um tratamento térmico de recozimento deverá ser promovido (A) antes da primeira operação. (B) após a terceira operação. (C) entre a primeira e a segunda operações. (D) entre a segunda e a terceira operações. (E) em nenhum momento da sequência. Resposta: D Caiu no concurso! Petrobras Biocombustível Engenheiro de Equipamentos Júnior - Inspeção - 45 Entende-se recuperação e recristalização, respectivamente, como a diminuição de parte da energia de deformação interna e a formação de um novo conjunto de grãos livres de deformação no interior de um grão. Ambos os processos ocorrem em metais previamente deformados a frio e submetidos a tratamentos térmicos, sobre os quais afirma-se que (A) Os processos de conformação são comumente classificados em operações de trabalho a quente e a frio, sendo que trabalho a quente é definido 28

31 como a deformação sob condições elevadas de temperatura e trabalho a frio em temperaturas próximas à ambiente. (B) A distinção básica entre trabalho a quente e trabalho a frio é função da temperatura em que se dá a recristalização efetiva do material, como no exemplo do chumbo, em que conformações a temperatura ambiente são trabalhos a quente, embora sejam trabalhos a frio para o estanho. (C) No trabalho a quente, somente a etapa de recuperação ocorre imediatamente após a deformação (recuperação dinâmica), sendo a recristalização realizada em um tratamento térmico posterior (recristalização estática), que, no caso dos aços, é conhecido como recozimento pleno ou super-crítico. (D) Após o trabalho a frio dos aços, tratamentos térmicos de recozimento subcríticos são usualmente realizados (recuperação e recristalização estáticas), com o objetivo de melhorar a ductilidade do material. (E) Tanto no recozimento supercrítico como no subcrítico, o material sofre resfriamentos ao ar, fazendo-se necessário adotar curvas TTT ou CCT para a previsão das microestruturas resultantes destes resfriamentos. Resposta: D 29

32 Caiu no concurso! Petrobras Biocombustível Engenheiro de Equipamentos Júnior - Inspeção - 70 No ensaio de estampagem profunda de chapas finas, a altura máxima do copo obtido bem como a posição e o tamanho de suas orelhas dependem da textura cristalográfica das chapas. Do ponto de vista mecânico, essas duas variáveis estão relacionadas, respectivamente, ao(à) (A) Coeficiente de anisotropia normal e ao planar. (B) Coeficiente de anisotropia plástica e ao de encruamento. (C) Coeficiente de anisotropia plástica e ao limite de resistência. (D) Limite de escoamento e à ductilidade. (E) Ductilidade e ao coeficiente de encruamento. Resposta: A Caiu no concurso! Petrobras Biocombustível Engenheiro de Equipamentos Júnior - Inspeção - 25 Uma lâmina de cobre comercialmente puro será empregada em um equipamento industrial. A única restrição de projeto é a carga máxima a que essa 30

33 lâmina precisa resistir. Esse material pode ser fornecido nas seguintes condições: I - laminado a frio e recozido (recozimento pleno). II - laminado a frio e com 5% de deformação no último passe. III - laminado a frio e com 10% de deformação no último passe. IV - laminado a frio e com 15% de deformação no último passe. Todas as lâminas apresentavam a mesma espessura antes de iniciarem o processo de laminação. Cada passe de laminação é seguido de um tratamento de recozimento pleno, exceto o último passe. Todos os processos de laminação empregados fornecem valores de resistência mecânica suficientemente elevados para atender ao projeto. A espessura do material não é fator crítico para sua aplicação, mas a massa total de cobre precisa ser reduzida. Assim sendo, qual o material que, por ser mais apropriado, deve ser escolhido para ser empregado no equipamento? (A) Qualquer material, independente da condição de laminação, pois todas apresentam o mesmo valor de resistência mecânica e a mesma massa por unidade de área da lâmina. (B) O material laminado a frio e recozido, por apresentar a menor massa e o maior valor de resistência mecânica. (C) O material laminado a frio e com 5% de deformação no último passe, por apresentar a menor massa e o maior valor de resistência mecânica. (D) O material laminado a frio e com 10% de deformação no último passe, por apresentar a menor massa e o maior valor de resistência mecânica. 31

34 (E) O material laminado a frio e com 15% de deformação no último passe, por apresentar a menor massa e o maior valor de resistência mecânica. Resposta: E Caiu no concurso! Transpetro Engenheiro Pleno - Área Mecânica - 35 Em relação aos processos de laminação a frio e a quente, considere as afirmações a seguir. I - O trabalho a quente permite o emprego de menor esforço mecânico e, para uma mesma quantidade de deformação, as máquinas necessárias são de menor capacidade que no trabalho a frio. II - O trabalho mecânico a frio deforma a estrutura do metal, em maior ou menor profundidade, conforme a extensão do trabalho e, em consequência, pode alterar sensivelmente as propriedades mecânicas, sendo que resistência e dureza diminuem, enquanto a ductilidade aumenta. III - O trabalho a frio melhora a tenacidade porque refina a estrutura do metal, elimina a porosidade e segrega as impurezas, além disso, escória e outras inclusões são comprimidas na forma de fibras, com orientação definida, o que torna o metal mais resistente em uma determinada direção. IV - O trabalho a quente não permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas, enquanto o trabalho a frio não apresenta tal desvantagem, além de produzir um melhor acabamento superficial. 32

35 Estão corretas apenas as seguintes afirmações: (A) I e II (B) I e III (C) I e IV (D) II e III (E) III e IV Resposta: C Caiu no concurso! CASAN Engenharia Mecânica - 36 Analise o texto abaixo: "...consiste em puxar uma peça metálica através de uma matriz que possui um orifício cônico mediante a aplicação de uma força de tração no lado de saída do material. Tem-se como resultado uma redução na área de seção reta com o correspondente aumento no comprimento." Assinale a alternativa correta, em relação ao texto (A) Extrusão. (B) Laminação. (C) Estiramento. (D) Encruamento. 33

36 (E) Forjamento. Resposta: C Caiu no concurso! INPI Pesquisador - Engenharia Metalúrgica - 50 O processo de conformação mecânica, a quente ou a frio, consiste na redução da área da seção transversal e, consequentemente, alongamento de um corpo metálico através da passagem ou compressão deste entre as ferramentas de trabalho: dois cilindros em rotação, matrizes, punções. Apesar de existirem vários processos de conformação mecânica, eles podem ser classificados em poucas categorias, em função dos esforços aplicados. Além dos processos de compressão direta e de compressão indireta, essas categorias de conformação mecânica incluem os processos de (A) tração, dobramento e cisalhamento. (B) tração, fundição e cisalhamento. (C) lingotamento, dobramento e cisalhamento. (D) fundição, dobramento e cisalhamento. (E) tração, dobramento e lingotamento. Resposta: A 34

37 Caiu no concurso! Petrobras Biocombustível Profissional Júnior - Formação: Engenharia Mecânica - 28 Os cilindros de trabalho em um laminador do tipo quádruo têm, em geral, diâmetros menores que os cilindros de encosto. Isto acontece porque permitem uma área de contato (A) Menor, forças de atrito maiores, além de possibilitarem maior rigidez. (B) Menor, forças de atrito maiores, além de possibilitarem menor precisão. (C) Menor, forças de atrito menores, além de possibilitarem maior precisão. (D) Maior, forças de atrito maiores, além de possibilitarem menor precisão. (E) Maior, forças de atrito menores, além de possibilitarem menor rigidez. Resposta: C Caiu no concurso! Petrobras 2012 Técnico de Manutenção Júnior - Caldeiraria - 22 Os tubos são componentes muito utilizados no transporte de diversas substâncias, tais como água, vapor d água, óleo, gás, etc. Atualmente existem muitas técnicas para a fabricação de tubos com ou sem costura. 35

38 Um lingote cilíndrico de aço aquecido, animado de movimento helicoidal de rotação e translação causado por rolos cônicos, pressionado contra uma ponteira cônica, que abre um furo em seu centro, compõe a primeira etapa de um processo de fabricação de tubos denominado de (A) extrusão (B) fundição (C) injeção (D) trefilação (E) laminação Mannesmann Resposta: E Caiu no concurso! Petrobras 2012 Técnico de Manutenção Júnior - Caldeiraria - 27 Utilizam-se nas indústrias diversos processos de fabricação, para transformar as matérias-primas em peças. Um processo que pode ser realizado a quente ou a frio, ao qual um metal é conformado mecanicamente por meio de aplicações intermitentes de pressão, é o(a) (A) torneamento (B) forjamento (C) fundição (D) extrusão 36

39 (E) trefilação Resposta: B Caiu no concurso! Petrobras Biocombustível Engenheiro de Equipamentos Júnior - Inspeção - 32 A figura abaixo representa um dos processos de fabricação de tubos. A respeito deste processo, analise as afirmativas a seguir. 37

40 I. O tubo, representado pelo elemento hachurado, está sendo laminado por uma configuração de laminadores chamada, na indústria, de TRIO. II. O tubo passa por um processo de mandrilamento para produzir tubos de maior diâmetro. III. O tubo é fabricado por um processo que não utiliza a costura, ou seja, não há presença de soldagem na direção longitudinal do tubo. IV. O tudo está sendo conformado para acabamento, pois, após a soldagem, é necessário retirar as ondulações e eliminar a casca de óxido formada no processo a quente. São corretas APENAS as afirmativas (A) I e III. (B) I e IV. (C) II e III. (D) II e IV. (E) I, III e IV. Resposta: C 38

41 Considere o enunciado a seguir para as questões 61 a 65 As técnicas de fabricação de produtos metálicos incluem vários métodos de conformação, visando-se a aplicações específicas. Em algumas dessas operações, as tensões externas aplicadas para produzir determinada deformação plástica devem exceder o limite de escoamento dos materiais trabalhados. Os processos de soldagem, fundição e metalurgia do pó também são utilizados na confecção de itens industriais. Considerando as operações usuais de fabricação de produtos metálicos, julgue os itens a seguir. Caiu no concurso! INMETRO Pesquisador - Tecnologista em Metrologia e Qualidade - Engenharia de Materiais - 61 A metalurgia do pó é o método mais indicado para conformação de metais com baixo ponto de fusão. (A) Verdadeiro. (B) Falso. Resposta: F 39

42 Caiu no concurso! INMETRO Pesquisador - Tecnologista em Metrologia e Qualidade - Engenharia de Materiais - 62 A fundição com matriz de aço, técnica em que o metal liquefeito é forçado, sob pressão, para o molde, é indicada para a fabricação de peças de pequenas dimensões e ligas de baixo ponto de fusão. (A) Verdadeiro. (B) Falso. Resposta: A Caiu no concurso! INMETRO Pesquisador - Tecnologista em Metrologia e Qualidade - Engenharia de Materiais - 63 No estiramento de metais, o material a ser conformado é forçado por compressão através do orifício de uma matriz. (A) Verdadeiro. (B) Falso. Resposta: B 40

43 Caiu no concurso! INMETRO Pesquisador - Tecnologista em Metrologia e Qualidade - Engenharia de Materiais - 64 No forjamento de matriz fechada, uma força atua sobre duas ou mais partes de uma matriz que possuem a forma acabada, de tal modo que o metal é deformado na cavidade entre essas partes da matriz. (A) Verdadeiro. (B) Falso. Resposta: A Caiu no concurso! INMETRO Pesquisador - Tecnologista em Metrologia e Qualidade - Engenharia de Materiais - 65 O trabalho a quente apresenta vantagens em relação ao trabalho a frio, pois produz melhor acabamento superficial, sendo o controle dimensional mais preciso. (A) Verdadeiro. (B) Falso. Resposta: B 41

44 Caiu no concurso! CREA/SC Agente Fiscal - Civil ou Mecânica e Metalúrgica ou Eletricista - 37 Após a leitura do enunciado apresentado a seguir, identifique a afirmação correta: O processo de fabricação que consiste em se puxar uma peça metálica através de uma matriz que possui um orifício cônico mediante a aplicação de uma força de tração no lado de saída do material é chamado de: (A) Estiramento. (B) Encruamento. (C) Laminação. (D) Extrusão. Resposta: A 42