Conformação Plástica
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Transcript Conformação Plástica
Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências
Departamento de Engenharia Mecânica
CONFORMAÇÃO PLÁSTICA
Professor: Tiago de Sousa Antonino
SUMÁRIO
Metalurgia da Deformação
Aspectos Metalúrgicos da Mecânica do Contínuo
Cálculo de Esforços nos Processos de Conformação
Forjamento
Extrusão
Trefilação
Laminação
Conformação de Chapas
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
Modelo atômico:
Utiliza-se o modelo proposto por Bohr que considera o
átomo como sendo constituído por um núcleo em torno do
qual circulam os elétrons em órbitas bem definidas.
Ligação Metálica:
Produzida pela interação entre um núcleo de carga positiva
que atrai os elétrons (livres) compartilhados por diversos
núcleos.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
Modelo Cristalográfico:
Os
átomos são considerados como esferas rígidas
que ocupam posições no espaço gerando figuras
geométricas (sólido 3D) bem definidas (cristais).
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
Deformação:
Cisalhamento
entre planos (densos)
de maior distância entre si e
sempre numa direção compacta.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)
–
SISTEMAS
DE
Rede CFC:
4 Planos {1 1 1} e 3 direções <1 1 0>
12 sistemas de deslizamento (fácil).
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)
–
SISTEMAS
DE
Rede CCC:
6 Planos {1 1 0} e 2 direções <1 1 1>
12 sistemas de deslizamento fácil.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)
–
SISTEMAS
DE
Rede HC:
1 Plano {0 0 0 1} e 3 direções <1 1 -2 0>
3 sistemas de deslizamento fácil.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – SISTEMAS VARIANTES
Rede CCC:
6 Planos {1 1 2} e 2 direções <1 1 1>
12 sistemas de deslizamento fácil
6 Planos {1 2 3} e 2 direções <1 1 1>
12 sistemas de deslizamento fácil
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS
Discordâncias: Defeitos em linha que, inicialmente,
auxiliam a deformação (reduzindo a tensão de
cisalhamento) porém, à medida que interagem entre
si ou com partículas, formam barreiras que
gradativamente elevam a tensão necessária à
continuidade da deformação.
Vetor de Burguers: Característica principal de uma
discordância, fornecendo sua magnitude (módulo) e direção
de deslizamento.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – VETOR DE BURGUERS
b
a0
u2v2w2
1
2
Módulo
Ex:
Considere um deslizamento do vértice (0, 0, 0) até a região central
de uma das faces (1/2, 1/2, 0).
a0
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – VETOR DE BURGUERS
O vetor de Burguers que caracteriza este deslizamento é dado
por:
b
a0
1 1
4 4
1
2
a
0
2
A discordância nesta direção cujo módulo é
a0
b 2
110
b
a
0
2
é dado por:
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – VETOR DE BURGUERS
Se o deslocamento for do vértice (0, 0, 0) até o
centro do cubo (1/2, 1/2, 1/2), o módulo do
vetor de Burguers e a discordância associada a
este deslizamento será:
b
a
a0
b 2
0
3
2
111
Módulo
Discordância
associada
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – INTERAÇÕES ENTRE DISCORDÂNCIAS
As discordâncias interagem espontaneamente
desde que a energia da resultante for menor
ou igual à energia da discordância de origem.
Considerando-se
que
U
(energia
da
deformação) α |b|2, podemos escrever:
|b1|2 + |b2|2 ≥ |b3|2 (Associação)
|b1|2 ≥ |b2|2 + |b3|2 (Dissociação)
Reações
Espontâneas
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CCC
Τ // [1 0 0]
Considerando as discordâncias d 1 e d 2 :
d1
1 1
2 1
a
d2
0
d1 d 2
a 111
0
2
a0
a0 202 101
0
1
1
111
a0
2 1 2
2
a
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CCC
Representação esquemática da
interação entre discordâncias da
rede CCC.
Está contida no plano (0 1 0) que, por não ser um plano de deslizamento fácil,
ficará bloqueada (ou embarreirada).
Ex: Considerem as discordâncias d 3 e d 4 e respondam:
a) Qual a discordância resultante?
b) Em que plano está contido?
a 111
d3
0
2
d4
2 111
a
0
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CCC
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CFC
a
0
d1 2 110
d1 d 2
d2
2 110
a
0
a0
110 110 a0 100
2
2
a
0
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE HC
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – ANEL DE DISCORDÂNCIAS
Y e w – Discordâncias em cunha
Z e x – Discordâncias em hélice
Deslizamento Cruzado
Um anel de discordância xyzw sob
a ação de um carregamento
externo, se expande na direção [1 1 0]. Ao encontrar um obstáculo o
anel cruza (linha [1 0 -1]) e passa a
deslizar no plano (1 -1 1) na
direção [-1 -1 0]. Contornado o
obstáculo, o anel volta a deslizar
no plano de origem.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – ENCRUAMENTO EM MONOCRISTAIS
Experimento realizado por
Seegar com monocristais
de alumínio
Estágio I – Basicamente um único sistema de deslizamento é posto
em atividade. Os planos deslizam livremente sem interação de
discordâncias (escoamento planar);
Estágio II – Terminada todas as possibilidades de deslizamento de
um único sistema, outros sistemas passam a deslizar
simultaneamente, gerando barreiras (discordâncias bloqueadas);
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – ENCRUAMENTO EM MONOCRISTAIS
Obs.: A elevação da tensão necessária à
continuidade da deformação é chamada de
encruamento.
Estágio III – Em torno das discordâncias
bloqueadas é formado um campo de tensão que,
de tão intenso, produz a escalagem de algumas
discordâncias que voltam a deslizar em planos
paralelos (mecanismo de deslizamento cruzado).
A tensão de escalagem depende da temperatura
(atividade atômica). Quanto maior a temperatura
menor a tensão de escalagem.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
DEFORMAÇÃO EM MATERIAIS POLICRISTALINOS
Policristal:
Aglomerado
de monocristais que se
justapõem uns aos outros através de uma
interface com grande quantidade de defeitos
(discordâncias e lacunas).
A interface é denominada de contorno (de
grão) e os monocristais de grãos.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DOS CONTORNOS DE GRÃO
Sendo uma região de grande quantidade de
defeitos, os contornos de grão têm um papel
restritivo em relação a deformação.
Portanto,
quanto menor o tamanho de grão (maior
número de contornos) mais duro é o material.
A restrição à deformação depende do grau (ou
ângulo) de desorientação entre os monocristais
justapostos.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DOS CONTORNOS DE GRÃO
Justaposição de dois monocristais
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DOS CONTORNOS DE GRÃO
Baixo grau de desorientação:
Ângulos menores que 1º, onde a região de contorno pode
ser acomodada por um arranjo regular de discordâncias.
Este contorno é considerado de baixa energia (elástica) e
portanto demanda pouca energia para deformar-se.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DOS CONTORNOS DE GRÃO
Alto grau de desorientação:
Os ângulos entre os monocristais (grãos) que se justapõem
são elevados e o contorno tem elevada densidade de
defeitos. Sendo considerado um contorno de alta energia e
de difícil deformação.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO
Hall e Petch mostraram que:
k D
e
i
1
2
Quanto maior o tamanho do grão menor a resistência.
Considere o seguinte experimento com alumínio (99,9% puro)
deformado severamente:
Resultado obtido: HV(1) > HV(2) > HV(3)
H – hardness
V - Vickers
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO
Justificativa:
Em
grãos de grande tamanho a deformação
plástica não é homogênia ao longo de uma
diagonal.
Em materiais de grãos pequenos, a deformação é
mais homogênia, o gradiente de dureza não é
significativo.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO
Comparativo entre G e g:
Região “δ“
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO
Curva σ x ε:
g
G
εG
εg
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
TRABALHABILIDADE DOS MATERIAIS
Do ponto de vista termodinâmico, os processos
de conformação plástica podem ser
classificados como:
Trabalho
a quente: Aquele realizado sob condições
de temperatura e taxa de deformação nas quais os
efeitos da deformação (encruamento) são
eliminados instantaneamente após o processo.
Trabalho a frio: Aquele realizado sob condições de
temperatura e taxa de deformação nos quais os
efeitos da deformação não são restaurados.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
MANUTENÇÃO DA TRABALHABILIDADE
Estágio I (Recuperação) – Restauração de propriedades ligadas a defeitos pontuais
(propriedades físicas em geral).
Estágio II (Recristalização) – Restauração das propriedades mecânicas e da
microestrutura.
Estágio III – A alta temperatura favorece a difusão intergranular promovendo o
crescimento (efeito indesejável).
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
LIMITES DE TEMPERATURA
P3 > P2 > P1 (Potência
da Máquina)
Região de trabalho a
quente (entre as curvas
de Wisotérmico e de fusão
ou fragilização)
Região de trabalho a frio
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
TENSÃO DE ESCOAMENTO
A tensão necessária à manutenção do escoamento e depende
da temperatura e da taxa de deformação.
Para qualquer condição de T e (dε/dt) a tensão de escoamento
será sempre dado pelo valor instantâneo (função da
deformação).
Para um nível de deformação de ε1 a
tensão de escoamento será σ1, para um
nível ε2 a tensão será σ2 e assim por
diante (ponto sobre a curva).
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
DETERMINAÇÃO DA TENSÃO DE ESCOAMENTO
Compressão sem atrito:
Para um instante qualquer:
P
e A
A
D
2
e
4
4P
D
2
Em processos de conformação ΔV = 0 → V = V0 = cte.
D0
2
4
h0
D
4
2
2
h
D
2
Dh
0
h
0
e
4 Ph
D0 h0
2
e f P, h
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
DETERMINAÇÃO DA TENSÃO DE ESCOAMENTO
Casos reais (Práticos):
Barreiras de atrito ou áreas de
fluxo restringido.
Pequenas alturas em relação a D –
Risco de choque das barreiras de
atrito.
Grandes alturas em relação a D –
Risco de flambagem.
Em processos de conformação usa-se um valor
intermediário de D/h entre as condições de choque de
barreiras e flambagem. Na prática D/h ≈ 1/2.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO – LEI
POTENCIAL DO ENCRUAMENTO
Aula
no quadro
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
CONDIÇÃO DE ESCOAMENTO
Aula
no quadro
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
CRITÉRIO DE VON MISES
Aula
no quadro
CÁLCULO DE ESFORÇOS EM PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
PLÁSTICA – MÉTODO DA DEFORMAÇÃO HOMOGÊNEA
Aula
no quadro
CÁLCULO DE ESFORÇOS EM PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
PLÁSTICA – MÉTODO DO DIAGRAMA DE BLOCOS
Aula
no quadro
FORJAMENTO
É
o processo de fabricação por
conformação plástica no qual a forma do
componente fabricado é produzida por
esforços compressivos (intermitentes).
Modos de forjamento:
Forjamento
Livre
Forjamento em Matrizes
FORJAMENTO LIVRE (RECALQUE)
Realizado
entre
placas
planas
não
necessariamente paralelas e sem restrição
lateral.
FORJAMENTO LIVRE - UTILIZAÇÃO
Produção de pré-formas para etapas
posteriores (forjamento em matriz);
Melhoria (adequação) da estrutura metalúrgica
de materiais (tarugos) fundidos. Ver figura
abaixo.
Estrutura bruta de fusão
Estrutura após o forjamento
FORJAMENTO EM MATRIZES (FECHADA)
A partir de uma pré-forma, uma peça pode ser
acabada num forjamento em matriz;
A matriz é normalmente um bloco bi-partido,
onde a parte superior (punção) e a inferior
(bloco) têm cavidades que se complementam.
Punção
Bloco fixo
EQUIPAMENTOS DE FORJAMENTO
Prensa mecânica
Prensa hidráulica
Prensa mecânica ou martelo
de forjar
Prensa hidráulica ou prensa
de forjar
TAXA DE FORJAMENTO
.
d
( Definição)
dt
d
dh
h
0
VV
h
0
s .
1
1
h
0
Para o forjamento
dh
dh
V V (Velocidade Vertical)
dt
dt
ESTIMATIVA DOS ESFORÇOS
Área transversal
PK
_
A
T
Tensão de escoamento
média (σ = f(T))
Constante de restrição
TENSÕES INDUZIDAS (DURANTE FORJAMENTO)
Devido ao atrito (formação de áreas de fluxo
restringido) o escoamento fica confinado na
região central da peça.
Com estas considerações acima é
importante considerar a relação entre o
diâmetro e a altura (D/h).
HÁ DOIS CASOS A CONSIDERAR
1º caso: D/h grande
Após
Tensões residuais que poderão
ser
aliviadas
durante
a
recristalização.
2º caso: D/h pequeno
Após
A grande altura impede que a
deformação seja sentida na região
central da peça.
Tensões residuais que só
poderão ser aliviadas por
recristalização.
DIAGRAMA CARGA VS. REDUÇÃO DE H – EFEITO DA RELAÇÃO
D/H.
Valores muito pequeno de h →
risco de barreiras se tocarem.
(D/h) ≈ 1/2 → Relação
próxima da ideal.
Valores muito grande de
h → risco de flambagem.
EFEITO DO ACABAMENTO SUPERFICIAL
DEFEITOS PRODUZIDOS POR TENSÃO INDUZIDA
Superfícies com
recristalização):
T
abaixo
Trincas longitudinais produzidas quando a
tensão local excede a tensão de ruptura.
de
TR
(temperatura
de
Trincas circunferenciais produzidas por
tensões residuais que excedem o valor da
ruptura. (Após o processo)
TENSÕES RESIDUAIS DE ORIGEM TÉRMICA
Durante o resfriamento de peças com
geometrias complexas poderão surgir
gradientes de tensão provocando
empenos.
Trincas poderão surgir quando fortes
contrações acontecem.
EXTRUSÃO
Processo usado para fabricação de perfis de seções diversas
(vazadas ou compactas).
Neste processo, o perfil é formado por forças compressivas
indiretas que a matriz exerce sobre o material.
Container
Matriz
Material
Êmbolo ou pistão
Processo de extrusão
Alguns dos possíveis perfis de extrusão
TIPOS DE EXTRUSÃO – EXTRUSÃO DIRETA
Processo de extrusão direta
Carga vs. Deslocamento do êmbolo no
processo de extrusão direta
TIPOS DE EXTRUSÃO – EXTRUSÃO DIRETA
0 – i: Acomodação do material no container e
deformação elástica (material e equipamento);
Ponto i: Início da extrusão (rompimento);
i – f: Redução gradativa da área resistente
(atrito) diminuindo o valor da carga;
A partir de f: As áreas de estagnação (fluxo
restringido) são tocadas e o valor da carga
cresce assintoticamente com o deslocamento
do êmbolo.
EXTRUSÃO INDIRETA
Processo de extrusão indireta
Carga vs. Deslocamento do êmbolo no
processo de extrusão indireta
EXTRUSÃO INDIRETA
Vantagem:
Não existe movimento relativo
entre o material e o container (atrito
confinado na matriz);
Desvantagem:
Limitação
de
comprimentos.
FERRAMENTAS DA EXTRUSÃO (MATRIZES)
Matriz de face plana: Usada para extrusão de
materiais dúcteis.
Paralelo (redução)
Ângulo de alívio
FERRAMENTAS DA EXTRUSÃO (MATRIZES)
Matriz de face cônica: Usada para extrusão de
materiais de alta resistência.
Obs.: A conicidade diminui a região de fluxo
restringido.
OUTROS TIPOS DE EXTRUSÃO – EXTRUSÃO POR
IMPACTO
Fabricação de rebites, pinos e hastes para
parafuso.
Etapas do processo de extrusão por
impacto
Processo de extrusão por impacto em
dois estágios
EXTRUSÃO DE REVESTIMENTO
Revestimento Plástico, cerâmico, etc.
EXTRUSÃO DE PRÉ-FORMA
Escovas para motores CC, eletrodos, grafites,
perfis, etc.
EXTRUSÃO DE PERFIS VAZADOS
Parte posterior (perfil)
Parte anterior
Matriz de extrusão para tubos sem costura
Sentido de extrusão
EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA
Desvantagem do processo: Necessidade de
uma pré-forma na extremidade.
Dificuldade operacional: selo
mecânico.
EXTRUSÃO EM CANAL ANGULAR
Método usado para refino de grãos;
O grão é cisalhado diversas vezes e chega a
atingir a escala nanométrica.
LUBRIFICAÇÃO NA EXTRUSÃO
Sem lubrificação:
Gerando
casca cilíndrica;
Uso de antiaderente (liga quase cristalina).
Com lubrificação:
Lubrificantes para Extrusão
BT (ambiente < T < 1000ºC)
AT (T > 1000ºC)
Graxas, MoS2, Asfalto, mica
betonita, etc.
Vidro (micro-esferas) e pós de
rochas a base de feldspato.
DESEMPENHO DO LUBRIFICANTE
A lubrificação é eficaz quando o perfil de
velocidade e as linhas de fluxo são paralelas.
Linhas de
fluxo
Perfil de
velocidade
DESEMPENHO DO LUBRIFICANTE
A lubrificação é inadequada quando os perfis
de velocidade e as linhas de fluxo sofrem
curvatura ao longo do container.
DESEMPENHO DO LUBRIFICANTE
A lubrificação ineficaz ou a ausência desta gera linhas de fluxo
e perfis de velocidade extremamente perturbados. (lubrificação
pegajosa).
Obs.: Efeito semelhante (lubrificação pegajosa) é quando o material préaquecido é colocado num container frio. Durante a deformação (“casca dura miolo mole”) será gerado gradientes de tensão e, por consequência, de
deformação que perturbarão as linhas de fluxo e perfis de velocidade.
ESTIMATIVAS DE ESFORÇOS DE EXTRUSÃO
Área do tarugo
(inicial)
F
A K ln
0
A0
AF
A0/AF – Razão
de extrusão
Constante de extrusão
Área do perfil
extrudado
DEFEITOS DE EXTRUDADOS
Riscos produzidos por desgaste no
paralelo da matriz
Rugas produzidas por desalinhamento
da matriz
TREFILAÇÃO
Processo usado para produção de fios e arames e, eventualmente,
pode ser usado para corrigir dimensões de tubos e perfis vazados;
O processo consiste em tracionar-se um fio através de uma
ferramenta cônica (fieira) objetivando-se a redução da seção;
Neste processo, a redução é feita pela reação da matriz sobre o
material auxiliado pela estricção.
Esforços desenvolvidos durante
o processo de trefilação.
A FIEIRA
Ferramenta utilizada no processo de trefilação.
A FIEIRA
Lubrificante seco:
sabão seco em pó a
base de Na, Li ou Ca
Caixa porta-ferramenta da trefila.
MATÉRIA PRIMA PARA A TREFILA
Fio máquina (ϕ = 5,50 e 6,34mm) → produto
siderúrgico produzido por laminação a quente;
O fio máquina apresenta um fina “carepa”
constituída de diversos óxidos;
Esta
carepa muito dura, quando não removida, atua
como abrasivo, reduzindo drasticamente a vida útil da
fieira;
Tradicionalmente, a eliminação desta carepa de
óxidos é realizada por um processo de decapagem
química ou mecânica.
DECAPAGEM QUÍMICA
T=40ºC
Solução a 20% de
H2SO4 ou HCL
As bobinas são neutralizadas
(CaO) ou banho passivador a
base de cianeto de sódio (10%).
Secagem numa estufa →
Para trefilaria
DECAPAGEM MECÂNICA
A flexão alternada quebra toda a carepa de
óxido. Como garantia, o fio máquina sofre uma
escovação final.
Decapagem mecânica do fio máquina.
Escovação
mecânica
PROCESSAMENTO DO FIO MÁQUINA (APÓS DECAPAGEM)
Apontamento: feito por laminador ou desgaste
em rebolo;
Soldagem (emenda) de topo: Tornar possível a
trefilação contínua de várias bobinas.
A ser removido por
esmerilhamento.
Processo de soldagem do fio máquina.
SEQUENCIAMENTO DE REDUÇÃO
Critério: deformação homogênia.
Todos
os
grão
alongam-se
homogeneamente na direção da
deformação.
Na prática são empregados reduções entre 17 e 22%,
excluindo-se a primeira e a última.
SEQUENCIAMENTO DE REDUÇÃO
Ex:
6,35→6,035(5%)
→5,009(17%)
→3,45(17%) →3,20(≈7%).
6,35
→6,035(5%) →4,707(22%)
→3,20(13%).
→4,16(17%)
→3,671(22%)
A última sequência deve ser a escolhida
(menor número de passes), desde que a
deformação em cada passe seja homogênia.
EQUIPAMENTO PARA TREFILAÇÃO
Equipamento usado para trefilação.
Trefiladora de cabeçotes múltiplos.
TRABALHO REDUNDANTE
Trabalho redundante: É o gasto suplementar de energia, além
daquela produzida pelo atrito;
Considerando-se uma redução numa fieira de atrito desprezível, o
trabalho redundante pode ser determinado da seguinte forma:
Esforços em tração uniaxial (σU) e
em trefilação (σT).
TRABALHO REDUNDANTE
Deformação plástica (ε) por tração uniaxial (σU);
Deformação plástica (ε) por trefilação (σT);
Com (σT) é possível deformar-se (ε*) por tração
uniaxial;
A área sob a curva produzido pela diferença
entre ε* e ε é proporcional à energia por
unidade de volume do trabalho redundante
(UR).
INFLUÊNCIA DO ÂNGULO DE REDUÇÃO
UT = UP + UA + UR
α*- ângulo ótimo.
Influência do ângulo da fieira na energia dissipada.
TENSÕES RESIDUAIS (TEXTURA DE DEFORMAÇÃO)
Deformação excessiva:
Alongamento majoritário de
grãos da região central.
Após sucessivos passes com
esta condição.
TENSÕES RESIDUAIS (TEXTURA DE DEFORMAÇÃO)
Pequenas deformações:
Alongamento majoritário dos
grãos da superfície.
Após sucessivos passes com
esta condição.
Obs.: A baixa profundidade da
deformação deve-se ao baixo valor
da reação (P) na fieira.
TENSÕES RESIDUAIS (TEXTURA DE DEFORMAÇÃO)
Condição ideal para trefilação:
Deformação homogênea
dos grãos em todos os
passes.
TRATAMENTOS TÉRMICOS INTERMEDIÁRIOS
Recozimento (para recristalização):
Aços de baixo
carbono e ligas
não ferrosas
Aços de alto
carbono
LAMINAÇÃO
É um processo usado para fabricação de chapas, lâminas ou folhas
(laminados planos) ou tarugo, vergalhões e perfis (laminados não
planos).
Neste processo, a conformação é feita por esforços compressivos
combinados a esforço de cisalhamento devido à rotação dos cilindros.
Do ponto de vista termodinâmico a laminação pode ser considerada a
quente (T>TR) ou a frio (T<TR). TR – Temperatura de Recristalização.
PR
FA
h0
Compressão e cisalhamento no processo de laminação.
hf
LAMINAÇÃO A QUENTE
Sequência no processo de laminação a quente.
COMPONENTES BÁSICOS DE UM LAMINADOR
TIPOS DE LAMINADORES
São classificados em função do número de
rolos (ou cilindro):
Laminador
Duo;
Laminador Trio;
Laminador Quádruo.
LAMINADOR DUO
Constituído por dois cilindros que giram no
sentido da laminação.
Uso: Operação de desbaste onde pequenas
reduções são empregadas.
Representação esquemática de um laminador duo.
LAMINADOR DUO
Variante – Duo reversível – Os rolos giram nos
dois sentidos (vai e volta) possibilitando uma
dupla redução no mesmo laminador.
Uso:
desbaste – fábricas de pequeno
comprimento.
LAMINADOR TRIO
Empregado para reduções intermediárias.
Como sofrem flexões menores que no caso
anterior, reduções maiores podem ser
empreendidas.
FLEXÃO DO CILINDRO DE LAMINAÇÃO
Rolo fletido pelo empuxo (reação
do material sobre o cilindro)
Flexão produzida pelo empuxo do material sobre os rolos.
FLEXÃO DO CILINDRO DE LAMINAÇÃO
Área de contato
Quanto maior o diâmetro do cilindro (maior área de contato) maior o empuxo.
Por outro lado, quanto menor o diâmetro maior é a flexão do cilindro. Como
resolver este problema?
LAMINADOR QUÁDRUO
Aplica-se a qualquer etapa do processo, do
desbaste ao acabamento.
Rolo de apoio
(minimizar a flexão)
Rolos de redução
(pequenos diâmetros
grandes reduções)
LAMINADORES
Laminadores para perfis especiais.
CONTROLE DE LAMINADORES
Relativo ao material
(deformação plástica)
Relativo ao
laminador
(deformações
elásticas)
Molejo de um laminador:
Variação da tensão de
escoamento para σ0’.
ASPECTOS GEOMÉTRICOS DA LAMINAÇÃO
Geometria da laminação: contato metal/rolo.
h Rh
L
R
2
P cos( ) P R sen( ) (Condição
Rh
tg( )
tg( ) L h
h
R 2 R 2
Tensões que atuam no rolos cilíndricos: Condição de
puxamento dos rolos.
2
2
LP R
2
P
R
P
2
h
R h ( No Lim ite)
R
de Puxam ento dos rolos) tg( ).
h
.
R
h R .
2
Max
CONSIDERAÇÕES SOBRE O PONTO NEUTRO (PN)
Em “E” a velocidade do rolo é
maior que a do material;
Em “S” a velocidade do rolo é
menor que a do material;
Entre “E” e “S” deve existir
um ponto cuja velocidade
relativa, entre o rolo e o
material, é nula. Este ponto é
denominado de ponto neutro.
DESLOCAMENTO DO PN
Tração avante – Desloca o PN para entrada dos rolos;
Tração a ré – Desloca o PN para a saída dos rolos;
De acordo com a condição de
escoamento de Von Mises (σ1 - σ3 =
σ0’), com aplicação das tensões avante
e a ré:
e p .
p .
1
R
A
3
'
0
Efeito da tração avante e tração a ré.
R
A
DEFEITOS DE LAMINADOS
Considerando-se LP/h0 < 0,60
Tensões induzidas após a laminação.
DEFEITOS DE LAMINADOS
Considerando-se LP/h0 >0,65
DEFEITOS DE LAMINADOS
Defeitos de laminação produzidos pela flexão dos rolos:
Defeitos produzidos por flexão positiva
dos rolos.
Defeitos produzidos por flexão negativa
dos rolos.