Nova linha de produtos E D I Ç Ã O ESPECIAL UM INFORMATIVO BRASMETAL WAELZHOLZ Fita de aço relaminada Um produto especial para estampagem, conformação e corte Quando se trata de tolerâncias apertadas, superfície diferenciada, propriedades mecânicas homogêneas e específicas para sua aplicação, especificações e exigências que tornem seu produto especial ou a necessidade de melhor performance, o uso de tiras de aço relaminadas é altamente recomendado. Nesta edição preparamos para você, leitor e usuário de aços planos, um guia com as principais características da tira relaminada a frio, enfatizando suas propriedades e possibilidades de aplicação. Tiras relaminadas a frio são aprimoradas continuamente, resultado de investimentos em equipamentos modernos e da melhoria constante em processos de produção. Parcerias firmadas com os principais centros de excelência em metalurgia do país e do exterior colocam a Brasmetal Waelzholz à sua disposição para o aprimoramento de suas necessidades. Contate-nos, visite-nos, veja o nosso site em: www.brasmetal.com.br. Aproveite a leitura.
Laminados a frio: versatilidade Os aços ao carbono, particularmente os planos laminados, são de longe os materiais metálicos mais produzidos no mundo. O segmento mais importante da laminação dos aços planos laminados é o voltado à estampagem, dadas as qualidades de conformabilidade, mínima agressão ao meio ambiente, facilidade de reciclagem e baixo custo de produção e processamento. Encontramos os aços laminados em nosso cotidiano nos meios de transporte, nos utensílios domésticos, aparelhos fixos e portáteis, máquinas e equipamentos, em produtos e acessórios de nossos lares, em pequenos acessórios de nosso vestuário, apenas para dar alguns exemplos. O aço bruto, até se transformar em um produto final, passa por inúmeros processos. Quando relaminado a frio apresenta uma série de propriedades, sendo algumas oriundas da produção do aço bruto, outras provenientes da laminação a quente e outras, enfim, do próprio processo de relaminação. No quadro abaixo, destacamos as principais propriedades do aço antes da laminação a frio, ou seja, aquelas adquiridas durante a aciaria e processamento na laminação a quente. Mais adiante destacaremos a laminação a frio e as características a ela relacionadas. Área de Produção Etapas de Processo Variáveis de Processo Parâmetros Afetados Aciaria Fusão Composição química Propriedades mecânicas como: resistência à Metalurgia de panela Desoxidação tração, dutilidade Lingotamento Grau de pureza Nível de inclusões Tipo de fusão Potencial de envelhecimento Laminação Reaquecimento das placas Temperatura e tempo de reaquecimento Microestrutura a quente Laminação de desbaste da placa Precipitação (C, N) Laminação a quente (LTQ) Temperatura de acabamento Tamanho de grão Velocidade de resfriamento Textura Temperatura de bobinamento Anisotropia Processo de relaminação No Brasil e em muitos países, bobinas laminadas a quente, com espessura na faixa de 2,0 a 10,0 mm, são fornecidas para as empresas de relaminação. O processamento nas relaminações envolve etapas de decapagem, corte, laminação, recozimento e, em muitos casos, tratamentos de superfície. Determinadas qualidades podem ainda ser beneficiadas, ou seja, temperadas e revenidas em processos contínuos para atender aplicações específicas. As características dos aços laminados a frio são definidas através da composição química, condições de laminação a quente e a frio. A figura abaixo mostra o processamento desde bobinas a quente até a tira laminada a frio. No percurso padrão de produção são percorridas as etapas de: Decapagem Laminação Etapas adicionais para itens especiais: Corte de acabamento Aplainamento Tratamento de Laminação de desbaste Recorte Revestimento cantos/bordas Recozimento Embalagem Oscilamento Têmpera e Revenimento 02 BW News é uma publicação dirigida aos parceiros da Brasmetal Waelzholz Rua Goiás, 501 Diadema - SP CEP: 09941-690 Tel: 11-4070-9500 Novembro/2007 www.brasmetal.com.br Jornalista responsável: Rosa Regina Vitolo - MTB 21.824 Criação e produção: Le Pera Marketing Tel: 11-3345-2500 www.lepera.com.br
Decapagem Para a obtenção de uma superfície limpa, isenta de óxidos e poros, a bobina é inicialmente submetida a uma decapagem química para remoção dos óxidos superficiais (carepa). A linha de decapagem da Brasmetal Waelzholz possui características especiais e permite trabalhar com bobinas de até 1.500 mm de largura, espessura de até 12 mm e pesos de até 25 toneladas. Vista geral linha de decapagem Corte Etapa onde se realiza o corte longitudinal da bobina de forma a adequá-la em termos de largura conforme capacidade dos laminadores. Para que se possa obter um produto final dimensionalmente perfeito, além de o perfil transversal da tira variar pouco, as medidas do perfil devem se manter uniformes em todo o comprimento do rolo. Portanto, em etapa preliminar à laminação de desbaste, deve-se selecionar/especificar o laminado a quente de forma a apresentar um perfil transversal o mais uniforme possível, ou seja, o mínimo de cunha e coroamento. Deve-se ainda, nesta etapa, dimensionar adequadamente os refilos das bordas. Tesoura de corte de laminados a quente Laminação de Desbaste A laminação de desbaste é feita em modernos laminadores quádruos reversíveis que possuem controles automáticos de espessura, com os quais se assegura a manutenção de tolerâncias muito restritas de espessura ao longo de todo o comprimento da tira. O sensível e preciso sistema de regulagem da força de laminação e controle de espessura é capaz, durante a laminação, de corrigir a maior parte da variação da bobina proveniente da laminação a quente. A Brasmetal Waelzholz instalou em seus laminadores um dos mais modernos sistemas de regulagem de força e controle de espessuras. Por meio de retífica e abaulamento (bombê) associado ao emprego de recursos de flexão dos cilindros de laminação, pode-se atuar sobre a precisão dimensional e exatidão de planicidade da tira. Esta etapa, além de objetivar a adequação dimensional, visa a melhoria de acabamento de superfície através da redução a frio e atua como potencial termodinâmico para a etapa posterior de recozimento. Vista geral do laminador quádruo reversível 03
Recozimento Após a laminação de desbaste para se atingir as propriedades mecânicas e a microestrutura desejável, é necessário um recozimento de recristalização e/ou coalescimento. Este recozimento é realizado tradicionalmente em fornos do tipo campânula (sino), nos quais se utiliza gás de proteção como uma mistura de aproximadamente 95% de N2 e 5% de H2. Recentemente surgiram os fornos do tipo HPH (Hight Performance Hidrogen), onde se trabalha com atmosferas de 100% H2. Os fornos são concebidos de tal forma a impedirem a descarbonetação superficial do material. Os fornos da Brasmetal Waelzholz foram os primeiros no Brasil a operar com esta tecnologia. Laminação de Acabamento As tolerâncias finais de espessura, acabamento de superfície, planicidade da tira, assim como as características de resistência mecânica do aço, são obtidas através da laminação de acabamento. Nos laminadores de acabamento, através de modernas técnicas de medição e controle, é possível obter características uniformes no material ao longo de toda sua extensão. A melhoria da planicidade, como na laminação de desbaste, é feita através da combinação de retífica dos cilindros e o emprego de re cursos de flexão (abaulamento positivo e/ou negativo). Nesta etapa, mantém-se um grau de deformação uniforme para toda a tira, de modo a alcançar a resistência desejada no produto final. Outra característica de extrema importância nesta operação é o acabamento superficial. Forno de recozimento de alta convecção tipo HPH Vista do laminador quádruo reversível Recorte Etapa que tem como finalidade definir a largura final do produto, bem como o tamanho do rolo. Atenção especial nesta etapa deve ser dada ao acabamento de borda, sobretudo nos produtos onde será utilizada a largura final da tira. Pequenos defeitos, como rebarbas e trincas, podem levar à fratura da peça. Portanto, dependendo da solicitação da aplicação final, são necessárias operações adicionais de tratamento de bordas. A figura abaixo apresenta esquematicamente os principais tipos de acabamento. É importante destacar que somente os tipos 4 e 5 são adequados para obtenção de um raio definido para bordas. Processo de acabamento Tipo de Borda Vista geral da tesoura de acabamento 04 Tipo 1: Tira de aço simplesmente cortada longitudinalmente. Tipo 2: Bordas resultantes do corte (tipo 1), que são depois laminados em cilindros verticais, ocorrendo um leve arredondamento. Tipo 3: As bordas após corte são usinadas em equipamentos de elevada velocidade com o uso de ferramentas especiais. Tipo 4: Bordas usinadas após corte e laminados com cilindros verticais. Tipo 5: São materiais laminados com bordas naturais (não cortadas longitudinalmente) e laminados com cilindros verticais. A Brasmetal Waelzholz instalou uma tesoura de última geração com capacidade para corte de rolos com até 2.000 mm de diâmetro externo, know-how Fagor e sistema de corte shim-less da IKS - Klingenberg.
Características dos produtos relaminados A laminação a frio confere ao aço uma série de propriedades para as mais diferentes aplicações, o que o torna um produto de excelência pela versatilidade com que pode ser processado. Confira as principais características dos produtos relaminados: Tolerâncias dimensionais restritas e uniformes Importante atributo da tira relaminada é sua exatidão dimensional. Por ser laminada a frio, alcança tolerâncias de espessura da ordem de milésimos de milímetro. Isso permite ao usuário especificar tolerâncias restritas e, com isso, aumentar o aproveitamento de peças por quilograma de tira, além de trabalhar com segurança nos processos de estampagem, onde se exigem alta precisão e alta produtividade. Propriedades mecânicas homogêneas (faixas restritas) Ampla gama de dureza ou propriedades mecânicas medidas por resistência à tração e escoamento, variando desde uma condição extremamente mole (estampagem extraprofunda) a uma condição totalmente dura (encruada) estendendo-se a fitas temperadas. O importante desta característica é mencionar a possibilidade de se trabalhar com faixas restritas de variação de propriedades mecânicas que permite o uso do aço em aplicações especiais. A forma mais conhecida e utilizada para medir as propriedades mecânicas do aço é a dureza e o ensaio de resistência à tração. Entretanto, existem métodos mais precisos de avaliação das características de estampagem, através da determinação do coeficiente de encruamento (n) e índice de anisotropia (r) obtidos através do ensaio de tração. Um dos objetivos do desenvolvimento tecnológico no campo do aço é o de produzir partes e peças mais leves e delgadas, porém com maior resistência. A tira relaminada permite atingir esse objetivo por meio da utilização de aços especiais como os microligados. (vide BW News - edição de maio/2001) Acabamento de superfície especial Diferentemente dos materiais de qualidade comercial, o acabamento de superfície pode variar desde um acabamento fosco (1,8 µmra) até um acabamento de alto brilho, também denominado de espelhado (0,06 µmra). No caso específico dos materiais relaminados pode-se inclusive produzir uma tira com uma face fosca e outra brilhante, em função da aplicação final. Qualidade de forma apurada O produto relaminado tem como característica final forma apurada, ou seja, permite trabalhar com tiras de excelente planicidade, baixo desvio longitudinal (flexamento) e transversal (acanoamento), viabilizando seu uso em aplicações de extrema precisão e processos de alta velocidade de conformação. Medidas especiais/cantos e bordas trabalhadas Espessura - O aço relaminado pode ser processado para qualquer espessura, normalmente dentro de uma faixa de 0,15 mm a 7,0 mm. Essa é, sem dúvida, uma das maiores vantagens, pois permite ao usuário escolher a medida que melhor se adapta ao seu produto, mesmo em pequenas quantidades, otimizando tanto a peça a ser estampada quanto o desperdício gerado em vez de utilizar medidas padrões de mercado. Largura - Como no caso da espessura, a fita relaminada pode ser processada em qualquer largura dentro de uma vasta faixa de utilização, podendo variar de 5,0 a 700 mm. Adicionalmente as tiras podem ser submetidas a tratamento de cantos e bordas que permitem suas aplicações em processos específicos. Larguras inferiores a 5,0 mm podem ser obtidas através da laminação de arame. Nestes casos, o produto final já apresenta a borda arredondada e é fornecido em rolos oscilados. Comprimento - A tira relaminada pode ser fornecida em rolos, chapas ou tiras de comprimento definido, podendo até para materiais estreitos ser fornecidos em rolos oscilados proporcionando elevada produtividade. Aplicações típicas de produtos relaminados a frio 05
Tiras de aço relaminadas e revestidas Além dos acabamentos de superfície convencionais já descritos, a tira pode ainda ser revestida continuamente pelos mais diversos metais com finalidades técnicas, decorativas ou outros fins, inclusive com camadas diferenciadas. Dentre os revestimentos mais utilizados comercialmente, destacamos: Vista geral da linha contínua de revestimento Base de impressora (dir.) e fechadura (abaixo) Zinco É o mais difundido entre os revestimentos disponíveis, devido à excelente proteção contra corrosão. Quando revestido eletroliticamente, que é o caso de tiras relaminadas, utilizam-se normalmente espessuras de revestimento que podem variar de 2 a 10 µm. Para materiais finos, a proteção é dada mesmo com a borda de corte sem estar revestida devido ao efeito da proteção catódica do zinco em relação ao aço. Existem várias opções de acabamento de superfície como a brilhante, a fosca, a cromatizada amarela, azul ou preta e, para todos os acabamentos, existe ainda a possibilidade do uso de verniz AFP (Anti Finger Print). As principais características do revestimento de zinco são: Revestimento de sacrifício, que promove o efeito de proteção catódica; Pode ser usado como base de pintura, aumentando significativamente a resistência à corrosão; Boa conformabilidade. Exemplos de aplicações podem ser vistos nas indústrias de ferragens, automotivas, de microcomputadores, de eletrodomésticos, etc. Zinco-Níquel O revestimento é composto de uma liga de zinco com níquel cuja principal característica é a prolongada proteção contra corrosão. Comparado ao revestimento apenas de zinco, a proteção com mesma camada é cerca de três vezes superior em teste de névoa salina. Principais características apresentadas por esse revestimento são: Excelente resistência à corrosão, superior à do zinco, inclusive em temperaturas maiores, o que permite o uso de espessuras de revestimentos mais baixas; Maior dureza e baixo coeficiente de fricção, portanto, boa conformabilidade; Menor Powdering, ou seja, menor geração de pó de zinco durante conformação nas prensas; Boa soldabilidade, ocasionando menor desgaste de eletrodos no caso de solda a ponto. Exemplos de aplicações podem ser vistos nas indústrias têxteis, componentes de refrigeração, etc. Componente de compressor (esq.) e pente de tear (dir.) 06
Pincéis (esq.) e junta de motor (abaixo) Níquel Revestimento típico para peças expostas, que solicitam um acabamento especial. É aplicado a tiras de aço com excelente acabamento superficial de modo a ressaltar o brilho da fita e, por conseguinte, da peça. As principais características do revestimento são: Revestimento nobre para peças expostas; Usado como revestimento intermediário, por exemplo para impedir difusão entre cobre e estanho na indústria eletrônica; Alta resistência à corrosão em álcalis; Dureza elevada. Exemplos de aplicações podem ser vistos em pincéis, pilhas alcalinas, elementos de fixação, materiais de escritórios, etc. Cobre É um revestimento de múltiplo uso, uma vez que contempla as seguintes características: Aparência igual à do cobre, requisito de aparência; Aplicações em peças para fins elétricos; Melhoria de estampagem, já que o cobre é um excelente lubrificante. Exemplos de aplicações: juntas de motor, ilhoses, etc. Junta de motor (acima) e botões / ilhoses (esq.) Latão É um revestimento de liga cobre-zinco com finalidade decorativa. Tem como principais aplicações itens onde se substitui o latão. Pode também ser utilizado como meio de aderência entre metal e borracha. Exemplos de aplicações podem ser vistos na indústria de ferragens, armamento, etc. Dobradiça (esq.) e cartucho (dir.) Estanho É utilizado tipicamente em aplicações que requerem solda, dada a presença de uma liga eutética de baixo ponto de fusão. Esse tipo de revestimento apresenta como principais características: Chassis de auto-rádio (acima) e componentes eletrônicos (abaixo) Excelente soldabilidade; Baixo coeficiente de fricção; Boa dutilidade. É largamente utilizado na indústria eletroeletrônica em contatos elétricos e chassis de aparelhos eletroeletrônicos. 07
Fosfato de Zinco A fosfatização é um revestimento de conversão com a finalidade principal de diminuir o atrito durante o processo de estampagem. Quando aplicado em chapas de aço carbono, age como lubrificante nas operações de conformação, em especial as mais severas. Por ser um revestimento poroso apresenta características de retenção de lubrificantes durante a estampagem, de forma a reduzir significativamente o coeficiente de fricção, aumentando assim a vida útil das matrizes e ferramentas. O revestimento de fosfato permite ainda aumentar as velocidades de deformação, além de servir como excelente base para pintura e para adesão de borrachas. Pode ainda ser usado como isolante elétrico. As camadas são obtidas por processo químico de imersão, podendo ser otimizadas através de aplicação de sabão (estearato de sódio), formando um eficiente lubrificante para operações severas de conformação. Exemplos de aplicações podem ser vistos principalmente em processos de conformação severa. Rodízio (esq.) e rolamento de embreagem (dir.) Tiras de aço Relaminadas Temperadas e revenidas Aços de médio e alto teor de carbono, geralmente após conformação, são temperados e revenidos de forma que a estabilidade dimensional do produto por vezes se altera. Para aplicações em peças planas ou submetidas à baixa conformação, onde se exige alta resistência mecânica aliada à boa tenacidade, a tira de aço pode ser usada já na condição temperada assegurando assim a manutenção da estabilidade dimensional e reduzindo o ciclo de produção. Este processo, além de trazer vantagens técnicas, é mais econômico. Vários são os acabamentos de superfície possíveis. Destacamos o brilhante, polido, natural de têmpera e lixado. A faixa de propriedades mecânicas destes produtos é grande, podendo variar em função da composição química e processamento e atingir valores de resistência à tração de 800 até 2.200 N/mm 2. O diagrama abaixo ilustra aplicações em função de propriedades mecânicas de aços temperados e revenidos. Exemplos de aplicações são vistos em serras, molas, espátulas, etc. 08 Ferramentas (esq.) e molas (dir.) Vista geral da linha contínua de têmpera e revenimento