CONFORMAÇÃO PLÁSTICA

Universidade Federal de Pernambuco

Centro de Tecnologia e GeociênciasDepartamento de Engenharia

Mecânica

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.

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

Rede CFC:

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – SISTEMAS DE DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)

4 Planos {1 1 1} e 3 direções <1 1 0>

12 sistemas de deslizamento (fácil).

Rede CCC:

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – SISTEMAS DE DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)

6 Planos {1 1 0} e 2 direções <1 1 1>

12 sistemas de deslizamento fácil.

Rede HC:

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – SISTEMAS DE DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)

1 Plano {0 0 0 1} e 3 direções <1 1 -2 0>

3 sistemas de deslizamento fácil.

Rede CCC:

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – SISTEMAS VARIANTES

6 Planos {1 1 2} e 2 direções <1 1 1>

6 Planos {1 2 3} e 2 direções <1 1 1>

12 sistemas de deslizamento fácil

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

Ex:Considere um deslizamento do vértice (0, 0, 0) até a região central de uma das faces (1/2, 1/2, 0).

wvuab 222 2

1

0

Módulo

a0

O vetor de Burguers que caracteriza este deslizamento é dado por:

A discordância nesta direção cujo módulo é é dado por:

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – VETOR DE BURGUERS

20

2

1

0

41

41 aab

20ab

1102

0ab

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:

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – VETOR DE BURGUERS

1112

0ab

2

30ab

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 Espontânea

s

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CCC

Τ // [1 0 0]

Considerando as discordâncias e :d1

d 2

1121 10ad 111

220ad

1012022

1112

11221 0

000 1 aaaadd

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 e e respondam:a) Qual a discordância resultante?b) Em que plano está contido?

d3

d 4

111240ad 111

230ad

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CCC

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CFC

011210ad

011220ad

1001102

01221 0

00 1 aaadd

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

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);

Experimento realizado por Seegar com monocristais de alumínio

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.

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – ENCRUAMENTO EM MONOCRISTAIS

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.

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 DOS CONTORNOS DE GRÃO

Hall e Petch mostraram que:

Quanto maior o tamanho do grão menor a resistência.

Considere o seguinte experimento com alumínio (99,9% puro) deformado severamente:

ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO – INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO

Dkie2

1

Resultado obtido: HV(1) > HV(2) > HV(3)

H – hardnessV - Vickers

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

ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO – INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO Comparativo entre G e g:

Região “δ“

Curva σ x ε:

ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO – INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO

G

g

εG

εg

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 – TRABALHABILIDADE DOS MATERIAIS

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

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).

ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO – TENSÃO DE ESCOAMENTO

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).

Compressão sem atrito:

Para um instante qualquer:

Em processos de conformação ΔV = 0 → V = V0 = cte.

ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO – DETERMINAÇÃO DA TENSÃO DE ESCOAMENTO

A

Pe 4

2

DA

hPfPh

h ee hDhDDhDhD ,

4

440

2

0

0

2

022

0

2

0

DP

e 2

4

Casos reais (Práticos):

ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO – DETERMINAÇÃO DA TENSÃO DE ESCOAMENTO

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.

Aula no quadro

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

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

)(.

Definiçãodt

d

Para o forjamento

.

)(1

1

0

00

shV

VhhV

VVerticalVelocidade

dt

dh

dt

dhdhd

ESTIMATIVA DOS ESFORÇOS

AK TP

_

Constante de restrição

Tensão de escoamento

média (σ = f(T))

Área transversal

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

2º caso: D/h pequeno

Tensões residuais que poderão ser aliviadas durante a recristalização.

A grande altura impede que a deformação seja sentida na região central da peça.

Tensões residuais que só poderão ser aliviadas por recristalização.

Após

Após

DIAGRAMA CARGA VS. REDUÇÃO DE H – EFEITO DA RELAÇÃO D/H.

Valores muito pequeno de h → risco de barreiras se tocarem.

Valores muito grande de h → risco de flambagem.

(D/h) ≈ 1/2 → Relação próxima da ideal.

EFEITO DO ACABAMENTO SUPERFICIAL

DEFEITOS PRODUZIDOS POR TENSÃO INDUZIDA

Superfícies com T abaixo de TR (temperatura de recristalização):

Trincas longitudinais produzidas quando a tensão local excede a tensão de ruptura.

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.

Processo de extrusão Alguns dos possíveis perfis de extrusão

Container

Êmbolo ou pistão

Material

Matriz

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

Matriz de face cônica: Usada para extrusão de materiais de alta resistência.

Obs.: A conicidade diminui a região de fluxo restringido.

FERRAMENTAS DA EXTRUSÃO (MATRIZES)

OUTROS TIPOS DE EXTRUSÃO – EXTRUSÃO POR IMPACTO

Fabricação de rebites, pinos e hastes para parafuso.

Processo de extrusão por impacto em dois estágios

Etapas do processo de extrusão por impacto

EXTRUSÃO DE REVESTIMENTO

Revestimento Plástico, cerâmico, etc.

EXTRUSÃO DE PRÉ-FORMA

Escovas para motores CC, eletrodos, grafites, perfis, etc.

EXTRUSÃO DE PERFIS VAZADOS

Matriz de extrusão para tubos sem costura

Parte anteriorParte posterior (perfil)

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

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 pré-aquecido 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.

DESEMPENHO DO LUBRIFICANTE

ESTIMATIVAS DE ESFORÇOS DE EXTRUSÃO

AAKA

F

F 00 ln

Área do tarugo (inicial)

Constante de extrusão

Área do perfil extrudado

A0/AF – Razão de extrusão

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

Caixa porta-ferramenta da trefila.

Lubrificante seco: sabão seco em pó a base de Na, Li

ou Ca

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.

Processo de soldagem do fio máquina.

A ser removido por

esmerilhamento.

SEQUENCIAMENTO DE REDUÇÃO

Critério: deformação homogênia.

Na prática são empregados reduções entre 17 e 22%, excluindo-se a primeira e a última.

Todos os grão alongam-se homogeneamente na direção da deformação.

Ex: 6,35→6,035(5%) →5,009(17%) →4,16(17%)

→3,45(17%) →3,20(≈7%). 6,35 →6,035(5%) →4,707(22%) →3,671(22%)

→3,20(13%). A última sequência deve ser a

escolhida (menor número de passes), desde que a deformação em cada passe seja homogênia.

SEQUENCIAMENTO DE REDUÇÃO

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

Influência do ângulo da fieira na energia dissipada.

UT = UP + UA + UR α*- ângulo ótimo.

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.

Condição ideal para trefilação:

TENSÕES RESIDUAIS (TEXTURA DE DEFORMAÇÃO)

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.

h0 hf

PR

FA

Compressão e cisalhamento no processo de laminação.

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 laminador

(deformações elásticas)

Relativo ao material

(deformação plástica)

Molejo de um laminador:

Variação da tensão de escoamento

para σ0’.

ASPECTOS GEOMÉTRICOS DA LAMINAÇÃO

.)(

.

22

)(

22

2

22

)()(

).()()cos(

2

RhhR

tgRR

Ltg

tgsenPP

Lh

RLR

Max

P

R

PP

LimiteNoR

h

R

hh

hRh

rolosdosPuxamentodeCondiçãoR

hR

Geometria da laminação: contato metal/rolo.

Tensões que atuam no rolos cilíndricos: Condição de puxamento dos rolos.

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;

Efeito da tração avante e tração a ré.

De acordo com a condição de escoamento de Von Mises (σ1 - σ3 = σ0

’), com aplicação das tensões avante e a ré:

..

'

0

31

AR

AR

p

pe

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.