Apostila Aco Inox Conformacao

8/9/2019 Apostila Aco Inox Conformacao

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Conformao dos aos

inoxidveis

Eduardo Luiz Alvares MesquitaEng Mecnico - ACESITA

Lo Lucas RuganiEng de Minas e Metalurgista - ACESITA

Consultoria:

Engenheiro Ademar Kag - Dir. da GRAPAIX Ind. e Com. Ltda

Engenheiro Roberto MendesBorges -Diretor da KPBInd. e Com. Ltda

Engenheiro Lo Loureiro Parolo - Diretor da KPB Ind. e Com. Ltda

DEZEMBRO - 1997


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NDICE

1. IN TRODUO .........................................................................................................5

2. O AO INO X E SUA CONFORM AO ......................................................................5

3. TRAAGEM .............................................................................................................8

4. PROCESSOS DE CONFORMAO...........................................................................10

4.1 - CONCEITOS BSICOS................ .................. ................. ................. .................. ...........10

4.2 - PROCESSOS DE CORTE........................... ................. ................. .................. .................13

4.3 - PROCESSOS DE FURAO ................ ................. .................. ................. ................. ......22

4.4 - PROCESSOS DE DOBRAMENTO ................. ................. ................. .................. ..............28

4.5 - PROCESSO DE CURVAMENTO................. ................. ................. .................. .................32

5. CONSIDERAES FINAIS.......................................................................................39

6. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................41


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1. INTRODUO

Esta apostila compe com outras (Manuseio, Transportes, Estocagem, Soldagem,Estampagem e Acabamentos), o Curso bsico e modulado Noes Bsicas deCaldeiraria e Serralheria em Ao Inox.

Este curso foi estruturado para levar fundamentao terico-operacional ao parquereprocessador do ao inox no Brasil, com o objetivo de promover a qualidade dos produtosconfeccionados em inox.

Neste mdulo, Conformao dos Aos Inox idveis, pretende-se fazer umaabordagem aos processos de corte, furao, dobramento, calandragem e curvamento detubos sem a pretenso de esgotar o assunto. O objetivo principal o de auxiliar as empresasj estabelecidas na busca do seu aperfeioamento e de introduzir outras neste promissorsegmento: o mercado dos produtos de ao inox.

2. O AO INOX E SUA CONFORMAO

Ao inox o termo empregado para identificar famliasde aoscontendo, no mnimo, 11% decromo, que lhes garantem elevada resistncia oxidao - conhecida popularmente comoferrugem. O cromo, disperso no ao de forma homognea, em contato com o oxignio doar forma uma fina camada, contnua e resistente (50 angstrons; 1 angstron = 10 -8 cm) em todaa sua superfcie, que o protege contra ataques corrosivos do meio ambiente.

De uma maneira geral, esta resistncia aumenta medida que mais cromo adicionado aoao. Apesar de invisvel, estvel e finssima, esta pelcula (chamada de camada passiva) altamente aderente ao ao inox, defendendo-o contra a ao de meios agressivos.

Alm do cromo, outros elementos podem ser adicionados ao ao inox (nquel, molibdnio,titnio, nibio, etc.) com o objetivo de elevar sua resistncia corroso e melhorar suas

propriedades fsicas e mecnicas. De acordo com os elementos de liga contidos, os aosinoxidveis so agrupadosem famlias de aoscom caractersticassemelhantese destinadosa aplicaes especficas. Basicamente, distinguem-se 3 famlias de aos inoxidveis:

Aos martensticos;

Aos ferrticos;

Aos austenticos.

Os aos inoxidveis martensticos so aos magnticos que podem atingir altas durezas portratamento trmico, alm de excelente resistncia mecnica. So utilizados em cutelaria,

instrumentosde medida, lminasde corte, correntespara mquinas, discosde freio, etc. Essesaos no sero abordados nesta apostila.

5Conformao dos aos inoxidveis


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Os aos inoxidveis ferrticos tambm so aos magnticos. Normalmente so endurecveispor conformao a frio e utilizados basicamente no estado recozido. So utilizados embaixelas, foges, geladeiras, pias, sistemas de exausto de gases em motores de exploso,

recheio de colunas de destilao, moedas, etc.Aos tpicos: AISI 430 e AISI 409.

Os aos austenticos so aos no-magnticos que podem ser endurecidos por trabalhomecnico. Apresentam resistncia corroso melhorada pela adio do nquel e sofacilmente conformados a frio, devido uma combinao favorvel de propriedadesmecnicas.

So utilizados para fins estruturais, equipamentos para indstria alimentcia, aeronutica,ferroviria, petrolfera, qumica e petroqumica, papel e celulose, construo civil, etc. O ao

tpico desta famlia o AISI 304.A caracterstica bsica dosaos inoxidveis a sua elevada resistncia corroso. So aosfceis de serem trabalhados, aceitam deformaes permanentes sem comprometimento desuas caractersticas, so versteis e de fcil limpeza e manuteno por apresentaremsuperfcie lisa e, em aplicaes arquitetnicas e de decorao, apresentam aspecto estticoatraente valorizando ambientes.

A grande maioria dos atributos dos aos inoxidveis conferida pela camada passivaanteriormente descrita. Ela apresenta um papel fundamental eliminando-se a necessidade derevestimentosprotetivosexternoscomo fosfatizao e pintura, galvanizao, bicromatizao,

etc., procedimentos largamente utilizados para melhorar resistncia a corroso aos aoscarbono.

A camada passiva se auto-regenera em presena de oxignio quando, por exemplo, danificada por um risco ou arranho.

Nesses casos, esta regenerao no garante a homogeneidade da camada passiva e, emsituaes crticas e muito agressivas, pode se desenvolver o fenmeno de corroso no pontoarranhado. Portanto recomenda-se cuidado extremo para a manuteno desta pelcula.

A ACESITA garante a integridade da camada passiva emtodosos aosinoxidveis quesaem

da Usina. Recomenda-se aos reprocessadores e ao parque manufatureiro dos aosinoxidveis adotar medidas adicionais, tabela a seguir, para evitar danos camada passivadurante o manuseio, processamento e estocagem de bobinas, chapas e produtosintermedirios.

6 Conformao dos aos inoxidveis


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Etapas Cuidados

1. Recebimento, manuseio

Evitar amassados e arranhes oriundos degrampos, correntes e dispositivos de fixaopara manuseio. recomendado revestir esteselementos com feltro ou plsticos.

2. Estocagem de bobinas e chapas

Estocar sempre em lugar limpo, seco e longede aos carbono. O ideal que o inox sejaestocado em galpes sem goteiras e compiso de borracha.

Usar equipamentos de estocagem emovimentao protegidos por plstico,madeira ou feltro, evitando marcar asuperfcie do ao.

3 . Manuseio

Evitar danos superfcie do material. Usar luvas limpas durante o manuseio. Evitar contato com substncias externas,

graxas, leos e gorduras. Evitar o contato com ao carbono ou outros

aos para evitar contaminao do ao inox.

4. Fabricao

Sempre que possvel, utilizar ferramentas eequipamentos exclusivos para trabalhar oao inox.

No sendo possvel, todos os equipamentose ferramentas devero ser limpos antes desua utilizao para trabalhos com o aoinox.

Estocagem de chapas Estocagem de bobinas

Fig (1)



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Todos os aos inoxidveis podem ser conformados.

Define-se a conformao como um conjunto de tcnicas/ procedimentos necessrios para

transformar uma superfcie plana - chapa, por exemplo - em produtos de formas e utilizaodefinidas, como: cantoneiras, perfis, tubos, pias, cubas, mesas de fogo, etc.

De uma maneira geral, osaos inoxidveis podem ser conformados pelos mesmos processosutilizados para se trabalhar o ao carbono. Pequenas adaptaes no processo sonecessrias em funo de peculiaridadesnaspropriedades mecnicasdos aos inoxidveis,conforme ser detalhado no item 4.1.

Neste manual, sero abordados as operaes de traagem e os processos de corte, furao,dobramento, calandragem de chapas e dobramento de tubos.

3. TRAAGEM

So operaes que normalmente precedem as operaes de conformao. Trata-se demarcao de curvas, retas ou pontos sobre a chapa para visualizao dos locais a seremcortados, furados, dobrados, etc.

Os equipamentos e instrumentos de traagem mais utilizados so: bancada de trabalho,riscador, compasso, puno, rgua, esquadro, graminho, transferidor e suta.

Os instrumentos de traagem devem ser guardados em local adequado, sempre limpos enunca em contato com ao carbono.

Quando em uso, nunca devem estar espalhados sobre a chapa a ser traada, para evitaracidentes e riscos desnecessrios chapa.

Bancada de trabalho a mesa de trabalho onde sero executadas as operaes de traagem. Ela deveestar sempre limpa, ser plana e estar forrada com feltro ou borracha. Suasdimensesdevem ser adequadas ao operrio e superiores s dimenses das chapas que serotraadas. Aps o uso, a bancada sempre deve ser limpa e coberta para evitarqualquer tipo de contaminao. Desta forma, estar sempre pronta para o uso futuro.

Riscador e compassoDevem ser de ao inox temperado ou no mnimo ter a ponta em ao inox. Emtraagens que no necessitem de preciso, podem ser substitudos por lpis.



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CompassoFig. (2)

PunoO puno poder ser de ao liga tempervel, facilmente encontrado no mercado,pois o local onde feita a marcao ser eliminado pelo furo. Deve-se evitar oencruamento da zona a ser perfurada, quando do puncionamento do furo, que nodeve ser muito profundo. prefervel utilizar puno com ponta em pirmide

triangular em vez do puno cnico.

Puno de ponta piramidalFig. (3)



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Rgua s, esquadros, graminhos, transferidores e sutasEsses instrumentos devem ser de ao inox temperado da srie martenstica. Estodisponveis no mercado numa ampla gama de bitolas

Fig (4)

4. PROCESSOS DE CONFORMAO

4.1 - CONCEITOS BSICOS

Os processosde conformao dos diversos metais so realizados a partir de suasrespectivascaractersticas mecnicas. Particularidades relativas ao comportamento estrutural de cadaliga metlica definem os esforos mnimos necessrios para o dimensionamento dosequipamentos e ferramentas a serem utilizados.



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Com o ao inox no diferente: osprocessos de sua conformao mecnica so semelhantesaos dos aos carbono, cuja tecnologia de domnio geral. As diferenas de comportamentomecnico existentes entre as duas ligas, ao carbono e ao inox, definem diferentes

parmetros de utilizao de equipamentos em cada caso.O comportamento estrutural dos aos inoxidveis, a exemplo dos aos carbono, definidopela curva tenso-deformao. Um corpo de prova do material com dimensespadronizadas submetido a um esforo de trao crescente at a sua ruptura.

Fig (5)

O ensaio revela dois domnios bem definidos:

o domnio elstico (0-A) onde as deformaes no so permanentes. Cada tensocorresponde a uma deformao prpria de cada ao. Cessado o esforo, o corpo de

prova retorna s dimenses iniciais; o domnio plstico (B-C) onde para cada tenso corresponde uma deformao

permanente. Uma vez cessado o esforo, em qualquer momento deste domnio, ocorpo de prova no retorna s dimenses iniciais;

na transio entre os dois domnios (A-B), existe um ponto para o qual o corpo deprova sofre deformao sem nenhum acrscimo de tenso. Diz-se que o materialescoa neste ponto. Nosaos inoxidveis, esta transio no to visvel e define-seo limite de escoa mento (LE) como o ponto na curva determinado pela intercecode uma paralela reta que define o domnio elstico (0-A) a 0,2% de deformao

permanente.


0 DEFORMAO

AoCarbono

Inox 430

Inox 304

C

BATENSO


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O ponto C determina o fim do ramo plstico e definido como limite de resistncia (LR).

A curva tenso-deformao tpica para cada ao. O LE dos aos carbono (1008) so

ligeiramente mais elevados do que os aos inox (tipos 430 e 304) para a condio de aosrecozidos. Porm, o LR dos aos inoxidveis so superiores aos dos aos carbono.

A reside uma diferena bsica que vai influir em todos os processos de conformao ondeocorrem deformaes permanentes: o ramo plstico B-C para os aos inoxidveis muitomaior do que para os aos carbono. Isto significa que eles suportam deformaes maioressem ocorrer falha do componente. Dentre os aos inoxidveis, os aos austenticos (porexemplo o 304) apresentam este ramo plstico maior do que os aos ferrticos (por exemplo o430) sendo especificados para conformaes profundas.

Nas operaes de conformao onde ocorrem corte e, no caso de dimensionamento de

parafusos, rebitese pinosde fixao, que so submetidos a esforoscortantes, a tenso paraa qual ocorre a ruptura chamada de tenso de cisalhamento. Esta tenso cerca de 65a 70% do LR para os aos inox e de 55 a 60% para os aos carbono.

Uma das diferenas marcantes de comportamento s solicitaes entre osvrios tipos de ao o encruamento - aumento das caractersticas (dureza, limites de escoamento, deresistncia e de cisalhamento) pelo efeito de trabalho mecnico.

Veja abaixo comparao dosencruamentos de aosaustentico (301), ferrticos (430 e 409)e baixo carbono (1008)

Fig (6)



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Essas diferenas de comportamento ao trabalho mecnico a frio, fig (6), demonstram que osesforos necessrios para a conformao dos aos inoxidveis so consideravelmentemaiores que os exigidos para os aos carbono. Alm dos aos inox apresentarem o LR

superior aos dos aos carbono em condies equivalentes, tanto o LE quanto seu LR crescema uma taxa maior que o crescimento dos aos baixo carbono.

4.2 - PROCESSOS DE CORTEBasicamente, os processos de corte so operaes que envolvem:

Cisalhamento - guilhotinas, tesouras e discos rotativos de vrios tipos;

Abraso - discos de corte, serras de vrios tipos e corte por jato dgua;

Fuso - plasma e corte a laser.

Corte por cisalhamentoO corte por cisalhamento executado colocando-se a chapa e/ ou o material a sercortado entre duasfacasde corte de ao especial. A faca inferior fixa e a superior dotada de movimento ascendente/ descendente. O esforo cortante produzido pelomovimento descendente da faca superior que, ao penetrar no material a ser cortado,cria:

uma zona de deformao; o corte por cisalhamento;

uma regio fraturada com ruptura por trao;

uma rebarba.

Fig ( 7 )



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A profundidade de penetrao depende da ductilidade e espessura do material a ser cortado.Quanto mais dctil o metal a ser cortado, maior a penetrao da faca. Contudo, metaisdcteis e muito macios (especialmente chapas finas) tendema curvar-se na operao de corte

por cisalhamento resultando em grande volume de rebarba.A qualidade do corte por cisalhamento depende fundamentalmente da qualidade das facasde corte e da regulagem das folgas entre as facas. importante observar:

Qualidade das facas

Tipo de Servio FacaDureza

(Rockw ell C)

Corte em material fino (at 4,8 mm) Ao AISI D-2 60

Corte em material mdio (entre 4 ,8 e 6 ,4 mm) Ao AISI A-2 60

Servios pesados Ao AISI S-5 57

Folgas (funo da espessura a ser cortada)

Espessura da chapa a ser cortada(mm)

Folga(% da espessura a ser cortada)

e > 1,57 5%

e 1,57 3%

Para cortes por cisalhamento com facas circulares (slitting) devem ser ajustadas folgashorizontais e verticais. As folgas horizontais variam de uma montagem para outra. Uma boa

prtica adotar-se, inicialmente, uma folga igual a 8% da espessura da chapa a ser cortada.

As folgas verticais dependem da dureza do material. Materiais duros exigem folgas menoresque osmateriais mais macios. A folga vertical positiva para cortes emmateriais de at 1,15mm de espessura, devendo ser mnima para manter as bordas livres de rebarbas. Paraespessuras maiores, as facas so separadas por folga vertical negativas.

Fig. (8)



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Outra possibilidade de corte com facascirculares o corte por disco rotativo onde o ponto decorte tambm um ponto piv para a chapa. O formato circular das facas no ofereceobstruo ao movimento da chapa para a esquerda ou para a direita, o que permite cortes

tanto em linha reta como circulares ou irregulares. Dependendo da sobreposio das facas,pode ser feito um corte inclinado na chapa resultando numa aresta afiada ou num cantochanfrado. O corte da chapa em blanks circulares requer o uso de suporte de fixao quepermita a rotao da chapa. Para um corte em linha reta em tesoura rotativa utiliza-se umdispositivo de encosto reto montado na parte de trs das facas de corte.

Tipos de cortes com facas circularesFig (9)

Recomenda-se os seguintes materiais para facas circulares rotativas:

Tipo de Servio FacaDureza

(Rockw ell C)

Corte em material fino (at 4,8 mm) Ao AISI D-2 58 a 60

Corte em material mdio (entre 4,8 e 6,4 mm) Ao AISI A-2 58 a 60

Servios pesados Ao AISI S4, S-5 50 a 58

Velocidades de corte:

Espessura da chapa (e) Velocidade de corte (m / m in)

e 6,4 mm 2,4 a 6,7

6,4 < e 25 mm 1,5 a 3,0

Para aumento da vida til das facas recomenda-se usar como lubrificante, leo para serviopesado solvel em gua ou um leo a base de petrleo com 15 a 20% de querosene.



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Equipamentos que cortam por cisalhamento

Guilhotinas

Capa cidades de corte:Relaes entre aos carbono e aos inoxidveis austenticos

M ateria l Espessuras (mm)

Ao Carbono 1,60 1,98 2,78 3,57 4,76 6,35 7,94 9,53 12,7 15,9 19,0 25,4

Ao inoxaustentico 1,11 1,27 1,98 2,78 3,57 4,76 6,35 7,14 9,53 12,7 15,9 19,0

Tipos de guilhotinas

Tipo Descrio Capacidades

Mecnica

Executa corte em chapas de ao sobre um traado oucom uso de limitador mecnico (stop) chamado deencosto, incorporado mquina. O conjunto de potnciade uma guilhotina mecnica constitudo por motor,volante, coroa sem fim acionada pelo volante e umaembreagem que liga a coroa sem fim ao eixo e alm deum mecanismo acionado pelo pedal.

para chapas comespessuras

inferioresa 13 mme comprimentosat 3000 mm

Hidrulica

Apresentam cursos mais longos que as guilhotinasmecnicas. So acionadas por um conjunto moto-bombaque fora o leo para dentro do cilindro empurrando opisto. O movimento do pisto aciona o mecanismo quesustenta a faca superior. As guilhotinas hidrulicas soprojetadas com capacidade de carga fixa. No devemser cortados materiais que superem a capacidade de

corte do equipamento.

Para chapas comespessuras at 25

mm ecomprimentos at

4000 mm

Pneumtica Usadas exclusivamente para chapas finas 1,2mm deespessura x 1500 mm de comprimento



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Tesouras


Manual

Ferramenta manual que executa os mesmos movimentosde uma tesoura de costura. Largamente empregada emcaldeirarias e serralherias, na execuo de corte emchapas finas (e 1,2 mm) e de pequenas dimenses (at300 mm). Para se evitar a formao excessiva derebarbas deve-se sempre manter ajustada a folga entreas facas de corte (3% da espessura da chapa). Executacorte retilneo com acabamento uniforme , com tempo ecusto de operao reduzidos. No deve ser utilizada emcorte de barras e tubos.

Espessurasinferiores a1,20 mm

Vibratria manual

Ferramenta eltrica ou pneumtica manual que executaos mesmos movimentos de uma tesoura de costura. adequada a cortes de chapas finas (e 1,2 mm) depequenas dimenses (at 300 mm). uma mquinaverstil, podendo cortar peas planas em vriosformatos, permitindo a execuo de peas especiais. Elano exige esforo fsico do operador, sendo necessrioscuidado e habilidade para no sair fora do traado.

Espessurasinferiores a1,20 mm

Vibratria

universal

Mquina tipo pescoo de cisne para cortes em chapasfinas (e 3,0 mm). Corta de maneira semelhante tesoura de uso domstico, com movimentos alternativos

automticos de vai e vem da faca superior. Executacortes pequenos ou grandes, circulares ou retilneos emqualquer ponto da chapa.

Espessuras

inferiores ouiguais a 3,0 mm

Corte por abra soO corte por abraso executado pela frico de uma ferramenta de corteno materiala ser cortado. Neste tipo de corte, so arrancadas partculas do material a sercortado (cavacos ) com conseqente aumento de temperatura da zona cortada.Quando a espessura da pea a ser cortada muito grande, existe a necessidade deserem utilizados fluidos de refrigerao. Este tipo de corte pode ser executado pordois tipos de equipamentos: Serras e discos abrasivos.

Corte por serra sOs aos inoxidveis podem ser cortados por todos os tipos de serras, manuais emecanizadas. Recomenda-se o uso de lminasde corte de ao -rpido para qualquertipo de equipamento. O corte efetuado emmovimentos de vai e vem comamplitudee velocidade adequadas, com o retorno em vazio para evitar um rpidoendurecimento da superfcie a ser cortada. Recomenda-se o uso de lubrificante (leopara servios pesados solvel em gua, dentre outros) para qualquer tipo de serrautilizada, exceto para o caso de serra de fita de frico de alta velocidade.



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So os seguintes os tipos de serra disponveis no mercado:

Serras

Tipo Descrio

Serra manual

Utilizada para corte de peas finas e servios no repetitivos.Recomenda-se lminas de 32 dentes por polegada para peas com at1,60 mm de espessura e de 24 dentes por polegada para material comespessura compreendida ente 1,60 e 6,35 mm de espessura. Paraespessuras maiores, recomenda-se utilizar lminas de dentes grossospara facili tar a remoo dos cavacos e prevenir entupimento. Para umcorte suave necessrio manter pelo menos dois dentes em contatoconstante com a pea a ser cortada.

Serra mecnica

Utilizada para cortes de sees relativamente grossas em trabalhos

repetitivos ou no. O emprego de equipamento motorizado permitecortes mais profundos por amplitude de curso e requer o emprego delminas com dentes mais largos, usualmente de 8 a 12 dentes porpolegada. A velocidade de corte varia de 15 a 30 m/ min, dependendoda potncia disponvel e do tipo de lmina. A lmina deve serresfriada por mistura de leos para servios pesados solveis em gua.

Serra de fita

Largamente utilizada para corte de aos inoxidveis austenticos.Executa cortes retos ou com contorno irregular tanto em chapas quantoem barras e tubos. O emprego de lminas de aos rpidos possibilitamaior durabilidade e a utilizao de velocidades de corte maiores.N osmodelos mais recentes, operam-se velocidades de corte de 18 a 30m/ min para materiais acima de 1,60 mm de espessura e de 30 a 58

m/ min para materiais mais finos. O corte em materiais trabalhados afrio, dever ser executado em velocidades menores.



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Corte por discos abrasivosPara a seleo do disco de corte mais adequado, deve-se considerar o tipo dematerial a ser cortado, a seo do corte, o acabamento desejado e os equipamentos

de corte disponveis (corte refrigerado ou a seco).De uma maneira geral, os parmetros que devem ser analisados so:

Material do discovs

Material a ser cortado

Como regra geral, especifica-se para o corte de materiais macios,discos duros ou de gros grossos e, para materiais duros, discos molesou de gros mais finos. Discos fabricados com carbeto de silcio (Sic)apresentam maior rendimento em materiais de baixa resistncia trao (ferro fundido cinzento, materiais no ferrosos ou nometlicos). Para os aos, especificam-se discos fabricados em xido dealumnio (Al2O3) reforados por duas telas laterais.

Arco de contatodisco/ pea

O arco de contato entre pea e disco de corte determina o comprimentodo cavaco produzido. Cavacos grandes obstruem o caminho dos grosabrasivos na periferia do disco e reduzem a ao de corte.

Presso de corte

Em peas de paredes finas a presso unitria de corte aumenta,acarretando o desprendimento prematuro dos gros abrasivos eacelerando o desgaste das faces do disco. Por este motivo, recomenda-se usar discos de durezas elevadas.Inversamente, em peas de paredes mais grossas, onde o arco decontato aumenta, a presso unitria resultante ser mais baixa,recomendando-se discos de durezas mais baixas.

Acabamento

As caractersticas de corte livre dependem do tamanho do gro abrasivoe do grau de dureza do disco, determinando a gerao de calor e arebarba produzida. Quanto mais elevado o calor gerado, mais rebarba produzida pelo corte. Quanto mais fino o disco, menor ndice derebarba ele produz, pela menor quantidade de material removido pelocorte e, conseqentemente, menor gerao de calor.

Potncia da mquinade corte

Quanto maior a potncia disponvel, maior poder ser a pressoexercida, podendo-se empregar com xito, discos de dureza mais altascom maior economia.



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So os seguintes, os tipos de mquinas de corte por discos abrasivos no mercado

Mquinas de corte por abraso


Cut-off So mquinas eltricas ou manuais, portteis ou no.Discos comdimetros entre250 e 400 mm.

Oscilante

Este tipo de mquina equipada com mecanismocomplementar. Alm de apresentar movimento depenetrao no corte, apresenta tambm um movimentooscilante em outro sentido dentro de um plano horizontal.Admitem uso de discos entre 350 e 850 mm de dimetros.

Barras at 300mm de espessura

Horizontal

Estas mquinas, alm do movimento de penetrao dodisco sobre a pea, apresentam um movimento parafrente e para trs ao longo do corte no plano horizontal.Admitem discos com dimetros entre 300 e 350 mm eservem para cortar vidro e materiais no-metlicos.

Peas de

pequenas seesmenores ouiguais a 10 mm

RotativasNestas mquinas, alm de girar o disco de corte, a peatambm girada. Utiliza discos de dimenses pequenasentre 300 e 350 mm de dimetro.

Peas slidas outubos de at 550mm de dimetro

Corte por fusoCorte plasma -este tipo de corte foi desenvolvido para substituir o corte oxiacetileno(3000 C) que inadequado aosaosinoxidveis, almde apresentar velocidade de

corte muito superior.O processo consiste em se estabelecer um arco eltrico entre umeletrodo (catodo) e omaterial base a ser cortado (anodo). A ponta do eletrodo fica embutida no bocal degs que refrigerado por gua ou ar. O gs de plasma ionizado e direcionadoatravs do metal. Tanto o arco eltrico quanto o gs so forados a passar por umarea estreita da ponta do bocal. O jato concentrado de plasma atinge grandevelocidade e alta temperatura ( 30.000 0 C). Ao atingir o material base, este fundidoe removido pelo jato de gs.

Velocidade de corte (m/ min)Fig (10)



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A Fig (10) apresenta as velocidades de corte tpicas para corte por arco de plasma em aocarbono e inox, utilizando 6,8 m3/ h de ar a 345 kPa, em um equipamento simples. Estasinformaes representam o comportamento esperado em equipamentos em bom estado de

manuteno e utilizando-se prticas recomendadas. Outros fatores como desgaste de peas,qualidade do ar, flutuao da tenso da linha e a experincia do operador, devero afetar aperformance do sistema.

O gs de plasma uma mistura de gases argnio-hidrognio; argnio -hidrognio-nitrognioou nitrognio-hidrognio.

Existem quatro sistemas de corte por plasma: plasma de gs; plasma com fluxo de gssecundrio (dixido de carbono); plasma com injeo de gua eplasma sobre ou sob gua.

Para maiores detalhes, consultar a apostila Curso de Aos Inoxidveis editada para o

projeto:

REDE - Redirecionamento Educacionalparceria Sistema FIEMG - ACESITA

4.3 - PROCESSOS DE FURAO

Os processosde furao consistem emoperaes que envolvem osmesmosconceitosbsicosdos processos de corte:

Cisalhamento - puncionadeiras

Usinagem - furadeiras de brocas

Fuso - plasma

A escolha de um determinado processo est diretamente relacionada a

volume de produo (seriada ou artesanal);

repetitividade desejada;

forma e dimenso da pea;

disponibilidade de recursos.



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Furao por cisa lhamentoO mecanismo de furao por cisalhamento idntico ao do corte por cisalhamento,substituindo-se a faca superior por um puno com o formato do furo que se quer

produzir e a faca inferior por uma matriz fixa. As folgas entre puno e matriz nodevem superar 10% da espessura (5% por face) para impedir um escoamentoexcessivo do material para dentro da matriz. Para espessuras abaixo de 1,00 mm afolga deve estar situada ente 0,03 e 0,04 mm por face.

Com o objetivo de se reduzir a fora de cisalhamento necessria ao corte usa-se oartifcio de usinar, no puno, uma inclinao em um ngulo tal que a distncia entrea ponta do puno e a sua parte reta seja prxima da espessura da chapa.

Esta inclinao no puno tem tambm a finalidade de concentrar a regio dedeformao na parte que vai ser descartada (partecentral), mantendo a parte externa

sem deformao. Fig.(11)

Fig.(11)

A geometria da superfcie furada varia de acordo com as folgas entre a matriz e o puno.Com o aumento das folgas, aumenta-se o ngulo de fratura e a rebarba formada pelo corte, ediminui a parte polida (cisalhada). De acordo com as folgas adotadas, definem-se 5 tipos defuros mostrados na fig.(12).


Puno afiado para perfurao

Puno

Espessura da chapa


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Efeito das folgas na geometria da superfcie furadaFig. (12)

Para o ao inox, a folga especificada produz uma superfcie furada do tipo 4.

Na operao de uma seqncia de furos adjacentes, deve-se levar em conta a distnciamnima entre furos, que no deve ser inferior metade do dimetro do furo.

Caso a chapa se deforme aps o processo de furao, deve-se adotar algumas destasprovidncias:

substituir ao inox recozido por ao inox duro;

utilizar puno plano ou;

reduzir a folga matriz - puno.

importante salientar que este tipo de furao recomendado para furos de boa qualidadeem peas seriadas onde o custo do equipamento pode ser uma limitante.


Tipo 1Folga 23%

Tipo 2Folga 12,5 a 13,5%

Tipo 3Folga 9-11%

Tipo 4Folga 3-5%

Tipo 5Folga 1 a 2%

Caractersticas do

Permetro de Corte Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5

ngulo de Fratura.............. ..........Deformao ................ ................Corte..........................................Fratura........................................Rebarba .................. ................. ..

14-1610-20% t

10-20% t(b)70-80% t

Grande, Tenso+ Distoro

8-118-10%

15-25%60-75%

Normal, SomenteTenso

7-116-8%

25-40%

50-60%Normal, Somente

Tenso

6-11%4-7%

35-55%35-50%

Mdia, Tenso+ Compresso

. . .2-5%

50-70% t(d)25-45% t(f)

Grande, Tenso+ Compresso


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Equipamentos que furam por cisalhamento

Puncionadeiras



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Furao por usinagemFurao por broca - o processo apresenta vantagem de baixo investimento e custooperacional compatvel em servios limitados e de pequena repetitividade onde no

se justifica o desenvolvimento de ferramental. Ideal para pequenas empresas eartesos.

Para a execuo de um furo perfeito, deve-se observar os seguinte itens:

o puncionamento do furo dever ser feito com puno de ponta piramidal e nomuito profundo para evitar endurecimento desnecessrio da parte a ser furada;

prefervel usar guias de furao dotadas de folga suficiente entre oembuchamento (da guia) e a pea a ser furada (mnimo uma vez o dimetro dofuro) de modo a no impedir o fluxo de cavacos;

a furadeira dever trabalhar a baixas rotaes e deve-se utilizar brocas de aoferramenta (HSS) com ponta de carboneto;

o avano deve ser suficiente para penetrar embaixo da superfcie endurecida afrio. Se for necessrio, reduza a velocidade e aumente o avano;

a furao deve ser iniciada e realizada sem nenhuma pausa. Entrada e reentradaaps sada, devem ser feitas em velocidade e avano plenos;

brocas com ngulo de hlice maior, melhoram o fluxo de cavacos;

a lubrificao da ferramenta deve ser feita com leos minerais sulfurizados ouleos emulsificados.

Como orientao geral, sugerem-se as afiaes de broca, a seguir:

Dimetro do furo Afiao da broca

7 < mm convencional (ngulo de aresta de corte de 135)

7 25 mm especial (broca de 3 pontas)

> 25 mm serra tipo copo

Para maiores detalhes, consultar a apostila Curso de Aos Inoxidveis editada para oprojeto:

REDE - Redirecionamento Educacionalparceria Sistema FIEMG - ACESITA



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Equipamentos e ferramentas que furam por abraso

Furadeiras


Furadeira porttilApresenta alta velocidade de corte. No indicada para furos acima de 7 mm dedimetro em aos inoxidveis.

Motor 1400W

Furadeira de bancada

Mquina utilizada para furao de peaspequenas com furos de at 16 mm de dimetroe com curso de at 75 mm, dependendo dofabricante.

Motor 2100W

Furadeira de coluna

Empregada para execuo de furos detamanho mdio com at 25 mm de dimetro,com curso de at 250 mm, dependendo dofabricante, com at 9 velocidades diferentes.

Motor 3500W

Furadeira radial

Para peas de grande porte com furos de at100 mm de dimetro, com curso de at 500mm, com mais de 9 velocidades diferentes ecom avano automtico da broca.

Motor 15000 W



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Brocas

Broca afiao convencional

Serra tipo copo



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Furao por fusoA furao por plasma tem todosos seus parmetros idnticos ao corte por plasma jdiscutido. Esse processo utilizado para fazer furos com formatos e tamanhos

diversos em locais de difcil acesso. particularmente recomendado para chapasespessas.O custo do equipamento e a gerao de rebarbas ao longo do permetro de cortetornam-se limitantes do processo.

4.4 - PROCESSOS DE DOBRAMENTO

O dobramento uma operao onde ocorre uma deformao por flexo. Quando um metal dobrado, a sua superfcie externa fica tracionada e a interna comprimida. Essas tenses

aumentam a partir de uma linha interna neutra, chegando a valores mximos nas camadasexterna e interna.

Em outras palavras, em um dobramento a tenso varia de um mximo negativo na camadainterna para zero na linha neutra e da sobe a um mximo positivo na camada externa (fig.(13). Desta forma, uma parte da tenses atuantes na seo dobrada estar abaixo do limitede escoamento (LE) e a outra parte supera este limite, conferindo pea uma deformaoplstica permanente. Uma vez cessado o esforo de dobramento, a parte da seo que ficousubmetida a tensesinferioresao LEpor ter permanecido no domnio elstico, tende a retornar posio anterior ao dobramento. Como resultado, o corpo dobrado apresenta um pequeno retorno elstico (springback) que deve ser compensado durante a operao dedobramento.

Fig (13)

O retorno elstico (efeito mola) uma funo da resistncia do material, do raio e ngulo dedobra e da espessura do material a ser dobrado. A tabela da figura 14 ilustra a relao entre

o raio de dobra e o retorno elstico para diferentestiposde aosinoxidveis austenticos. Osaos ferrticos normalmente apresentam menor retorno elstico que os aos austenticos


R= Raio do Punor = Raio da MatrizS = Abertura da Matriz

e = Espessura da Chapa


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porque apresentam menor encruamento. Como um guia prtico, o valor do retorno elstico normalmente proporcional a

(0,2 LE + LR)

onde LE o limite de escoamento e LR o limite de resistncia do ao inox.

Retorno elstico em dobramento de 90

Aos Inoxid veis Raio de Dobramento

1 e 6 e 20 e

ABNT304 recozidoABNT 301 meio recozido

24

413

1543

e = espessura do blankFig (14)

A espessura do material (e) a ser dobrado determina a abertura da matriz (s).

Admite-se como razovel trabalhar com aberturas mnimas correspondentes a 8 vezes a

espessura do material a ser dobrado.Por outro lado a abertura da matriz, normalmente emV, vai definir o raio da dobra (r). Paraaos carbono, o valor de r corresponde a cerca de 15% da abertura(s) da matriz.

Para os aos inoxidveis, devido ao seu maior encruamento, o valor de r dever serligeiramente superior a este valor.

O ngulo de dobra determinado pelo curso do puno regulado diretamente na prensaviradeira.

A fora necessria para se proceder o dobramento funo da largura do material a serdobrado (comprimento de dobra) e da abertura da matriz. Quanto maior o comprimento dedobra e menor abertura de matriz, maior a fora necessria para executar o dobramento.



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A figura 15 mostra a fora necessria para executar o dobramento do ao Inx ABNT304.

Tipos de dobramento

De fundo

Em vazio

Dobramento de fundoO puno penetra na abertura em V da matriz at o ponto em que o material atinge

seu fundo. O ngulo obtido no dobramento igual ao ngulo da matriz descontado oretorno elstico do material. O ngulo do puno no dita o ngulo de dobraacabada e nem o raio da ponta do puno produz o raio interno da dobra. O raio dadobra est diretamente relacionado ao tamanho da abertura em V da matriz. Quantomaior a abertura, maior ser o raio interno produzido. Em casos especiais, pode-seusar elevado nvel de presso na prensa viradeira, o que leva o material a tomar aforma do ngulo e do raio do ferramental que est sendo empregado. Neste tipo dedobramento, o ngulo de dobramento igual ao ngulo do puno. O raio internoda dobra produzido pelo raio da ponta do puno que penetra no material.


TON ELADA DE CARGA POR P LIN EAR PARA DOBRAR IN OX 304 RECOZIDO

Espessurada Chapa Largura do V da Matriz em polegadas

Bitola Pol 143

163

87

1612

58

34

78 1

1 18

201816

0,0360,0480,060

4.88.2

14.9

3.66.2

11.0

2.64.78.7

2.23.97.0

1.73.45.9

2.64.3

2.03.4 2.8 2.3

141211

0,0750,1050,120

18.4 14.3 11.826.0

9.820.329.8

7.315.022.0

5.412.417.2

4.710.014.0

3.98.7

11.6

3.37.19.7

103

16

14

0,1350,1880,250

22.542.5

10.435.8

15.429.961.1

13.225.451.6

Presso por comprimento (p) linear para dobrar inox tipo 304 recozidoFig (15)


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Dobram ento em vazioO material dobrado em trs pontos: o raio do puno e os dois cantosda aberturada matriz. O material nunca entra em contato com o fundo da abertura em V da

matriz. O raio interno de uma dobra emvazio funo da abertura da matriz: quantomaior for a abertura, maior ser o raio interno resultante. O curso do punodetermina o ngulo da dobra final. Neste tipo de dobramento, possvel produzir,com um nico conjunto de ferramentas, virtualmente qualquer ngulo de dobra, de180at o ngulo da matriz.

Detalhes da fixao do puno e da matriz em prensa viradeiraFig (16)

Para fazer o set-up da prensa viradeira, parte-se da espessura do material a ser dobrado.Ela vai definir a abertura apropriada da matriz (8 vezes a espessura). Fixa-se a matriz naprensa, nivelando-se o centro do puno com o fundo da abertura da matriz. Calibra-se ocurso do puno que vai definir o ngulo da dobra a ser obtida a partir de testespreliminares,levando-se em conta o retorno elstico do material.

A dobra muito sensvel abertura em V da matriz e ao curso do puno no dobramento emvazio. A figura 17 mostra, como exemplo, as variaes de ngulo resultantes de pequenasvariaes no curso do puno para matrizes com aberturas em V de 4 mm e de 32 mm.

Para umdobramento de 90em uma chapa # 20, uma variao de curso do puno de 0,05mm, acarreta uma variao de 4,67 no ngulo de dobra na matriz com abertura de 4 mm e



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uma variao de apenas 0,28 no ngulo de dobra obtido com uma matriz com abertura de32 mm.

Variao do ngulo de dobra com o curso do punoFig (17)

Como sugesto para uma boa prtica, as chapas de inox a serem dobradas devem estarrevestidas com a pelcula de polietileno ou PVC como preveno de possvel contaminao e

as ferramentas, se possvel, devem ser revestidas de cromo duro.

4.5 - PROCESSO DE CURVAMENTO

O processo de curvamento consiste em operaes que conferem pea uma deformaopermanente em raios previamente especificados. Por ser levado a efeito no regime plstico, aexemplo do dobramento, tambm neste processo observa-se o fenmeno de retorno elstico.Basicamente, este processo adequado para o curvamento de chapas, placas, barras, perfise tubos, com o emprego de equipamentos especficos. N este manual, trataremos de:

Curvamento de chapas

Curvamento de tubos

Curvamento de chapasAs operaes de curvamento de chapas e placas so levadasa efeito em calandras.Pela calandragem, podem ser obtidas chapas curvas com raios de curvamento pr-determinados como cilindros, cones, tronco de cones, bem como qualquer outrasuperfcie de revoluo. Dois tipos de calandras esto disponveis no mercado: a

calandra de passo e a calandra piramidal.



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Tipos de CalandraFig (18)

Na calandra de passo (fig 18-a), a folga entre os rolos alinhados ajustvel para vriasespessurase o rolo de trabalho pode se deslocar para a obteno de diferentesdimetros. Odimetro mnimo que pode ser obtido o do rolo superior acrescido de 50 mm. Este tipo decalandra adequado para grandes volumes de produo de peas de dimetros (raios)menores. So mais precisas que as calandras piramidais.

Na calandra piramidal, o rolo superior pode ser ajustado para exercer maior ou menorpresso, obtendo-se peas de dimetros e/ ou raios menores ou maiores. O dimetro/ raiomnimo obtido de cerca de duasvezeso dimetro do rolo superior para osaosinoxidveise de uma vez e meia para os aos carbono. O dimetro mximo da pea limitado pelaestabilidade da pea dobrada.

Para evitar contaminao, prudente a limpeza dos rolos da calandra antes de curvar aos

inoxidveis que devem estar protegidos pela pelcula de polietileno ou PVC.



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Equipamentos para curvamento de chapas

Calandras


Piramidal Composta de trs rolos em forma depirmide.

Conforma chapas de at 50 mm deespessura por at 3000 mm decomprimento.

Passo/ InicialComposta de trs rolos, sendo doissobrepostos no mesmo alinhamentovertical e o de trabalho.

Conforma chapa de at 50 mm deespessura por at 3000 mm decomprimento.

Curvamento de tubosO curvamento de tubos est relacionado deformao por flexo que induz tensesde compresso na camada interna e de trao na camada externa ao curvamento.

O diferencial de tensesentre a parte distendida e a parte comprimida responsvelpor uma reduo na seo do tubo conformado. Esta deformao depende dodimetro do tubo, da espessura da parede e do raio de curvatura.

A relao dimetro do tubo e a espessura de parede D/ t conhecida comoestabilidade estrutural do tubo. medida que D/ t cresce, menor a estabilidade

do tubo e maior a tendncia de achatamento na regio da dobra e de enrugamentona regio cncava.

Por exemplo, para tubosde dimetroscompreendidos entre 1 e 2 (25,4 50,8 mm)e raios de curvatura de duas vezes e meia o dimetro, a reduo de seo pelaoperao de curvamento da ordem de 2,5 a 3,0%.

As formas de minimizar este efeito sero detalhadas a partir do equipamentoutilizado no curvamento dos tubos que podem ser de trs tipos: por compresso, porrolos e por matriz rotativa.



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Curva mento por compressoO dobramento por compresso obtido atravs de uma prensa cujo puno exerceuma fora que flete o tubo contra dois cossinetes mveis e ajustveis (Fig.19)

Prensa tpica de dobramento de tubosFig. (19)

Curvamento por rolosNeste tipo de equipamento, a flexo do tubo obtida pela ao de trs rolos, doisfixos e um mvel regulvel destinado ajustagem do raio de curvatura. A direo derotao reversvel. (Fig.20)

Fig (20)



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Tanto neste equipamento quanto no anterior, a relao D/ t vai determinar a estabilidade e aconseqente tendncia ao achatamento. Para minimizar este fenmeno, utiliza-se o artifciode encher os tubos com material suporte. Os materiais suporte mais utilizados so:

areia;

madeira;

resinas.

Recomenda-se compactar convenientemente o material suporte dentro do tubo e tampar suasextremidades para evitar fuga durante a operao de curvamento.

Tanto no curvamento por compresso quanto no curvamento por rolos, recomenda-se um raiomnimo de cerca de seisvezeso dimetro para curvamentossemmateriais de enchimento e de

quatro vezes com enchimento de material suporte. O ngulo mnimo de dobra de 120.

Curvamento por matriz rotativa

O dobramento por matriz rotativa obtido fazendo com que o tubo seja dobrado em torno deuma matriz que pode assumir duas configuraes:

o mordente solidrio matriz fixa o tubo. O conjunto mordente-matriz gira emtorno do seu eixo, conformando o tubo (Fig 21).

mordente e matriz ficam estticos e a guia conforma o tubo em volta da matriz.

Neste processo, se necessrio, utiliza-se um mandril interno ao tubo para evitar suadeformao durante a operao de curvamento (Fig.21).

Fig.(21)

Nosdoiscasos, uma anlise prvia no baco da figura 22 define a necessidade da utilizao

ou no do mandril interno.



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N ormgrafos para determinar onde um mandril necessrio e o tipo correto a usarFig. (22)

A parte (A) do baco correlaciona a relao D/ t como raio de dobramento coma finalidadede se definir o tipo de mandril a ser utilizado. A parte (B) do baco correlaciona a relao D/ tcom o raio de curvatura para se definir a quantidade de esferas ou segmentos do mandrilarticulado.

Tipos de mandrilFig (23)



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Equipamentos para curvamento de tubos



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5. CONSIDERAES FINAIS

O ao inox pode ser cortado, furado, dobrado e calandrado da mesma forma e com osmesmos equipamentos que conformam os aos carbono. Contudo, algumas modificaes noprocesso so necessrias pela diferena de comportamento mecnico entre os aosinoxidveis e aos carbono.

Uma das diferenas mais marcantes o fato do ao inox apresentar endurecimentosensivelmente maior que os aos carbono e exigir, para a sua conformao, equipamentosmais robustos para conformar as mesmas espessuras.

Porm, em grande parte dos casos, o maior grau de encruamento dos aos inoxidveis podeser compensado pela sua excelente resistncia corroso atmosfrica, viabilizando oemprego de espessurasmenoresdo que aquelasespecificadas para osaoscarbono. E, comespessuras reduzidas, oscomponentese peas de aosinox ficam mais levese osesforosdeconformao podemse aproximar daquelesexigidos para a conformao dosaoscarbono.

Vale a pena enfatizar a absoluta necessidade de se proceder a limpeza criteriosa dosequipamentos e ferramentas que processam simultaneamente aos inoxidveis e aoscarbono. N este caso, recomenda-se o uso de ferramentasexclusivas para a conformao dosaos inoxidveis. Caso isto no seja economicamente vivel, imprescindvel adotar aprtica de limpar as ferramentas antes de iniciar o servio. Em qualquer situao, uma boaprtica conformar o ao inox com a pelcula protetora de PVC ou polietileno. Em suspeita de

contaminao por resduos de ao carbono, existe a necessidade de se proceder a suaremoo e restabelecer a camada passiva. O processo consiste em tratar as partesatingidaspor soluo levemente aquecida (50 a 60 C) de cido ntrico em concentrao de 20%. Naseqncia, a pea deve ser lavada e enxugada. Uma soluo alternativa submeter a peaao jateamento ou lixamento das partesafetadas para remoo da contaminao. O oxigniodo ar dever ser suficiente para recompor a camada passiva.

A tabela a seguir mostra o desempenho comparativo dos aos inoxidveis produzidos pelaACESITA, disponveis no mercado brasileiro:

AosLimite de

Escoamento(MPa)

Desempenho

Perfurao Dobramento Calandragem

Austenticos

301304304L316316L

250 a 370240 A 350240 A 350250 A 370240 A 350

CBBBB

BAAAA

BAAAA

Ferrticos 409430180 A 320250 A 430

AA/ B

AA

AA

Martenstico 420 250 A 450 B/ C C C/ DA= excelente B = bom C = razovel D = no recomendado.



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6. BIBLIOGRAFIA

Forming of Stainless Steel and Heat Resisting Alloys - Metal Handbook vol 14

Especificao de processos de dobramento - Bill Klein - Trabalho apresentado naFabtech East'96 - Filadelfia -USA e publicado na revista Mquinase Metais-Dez/ 96

Fabrication of Chromium - N ickel Stainless Steel - 300 series - International NickelPublication

Catlogos de fabricantes

As informaes contidas nesta publicao, resultam de testes de laboratrio e de consultas s refernciasbibliogrficas tradicionais e respeitveis.O desempenho dos aos inoxidveis em servio ou durante a fabricao de produtos, pode sofrer alteraescom mudanas de temperatura, PH, traos de elementos contaminantes, bem como em funo do estado deconservao e correta ajustagem dos equipamentos de soldagem ou conformao, sendo ainda a adequadaqualificao de mo-de-obra operacional de grande importncia no processo. Por estas razes, as informaes

Apostila Aco Inox Conformacao

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