Os processos de fabricação mecânica podem ser agrupados em...
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Os processos de fabricação mecânica podem ser agrupados em 5 grupos principais.a) Fundição
b) Usinagem
c) Soldagem
d) Metalurgia do pó
E) CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Esquema geral dos processos de conformação
• Variáveis envolvendo matéria prima, ferramenta, processo e produto– Matéria prima:
• Composição química• Microestrutura• Propriedades mecânicas• Acabamento superficial
– Ferramenta:• Geometria• Dimensões• Material empregado• Acabamento superficial
– Equipamento:• Capacidade• Velocidade• Forma de atuação
– Processo:• Temperatura• Lubrificação• Taxa de deformação
– Produto:• Microestrutura• Propriedades mecânicas• Acabamento superficial• Geometria e dimensões.
Leitura – Processos de Conformação
Classificação dos processos de conformação
Classificação dos processos de conformação
Deformação plástica: aspectos fenomenologicos
Tensão
AP
Deformação
0
lnLL
Modulo de Young
EDeformação elástica: ao retirar a força, o material
metálico volta às dimensões iniciais – a quantidade de deformação elástica é pequena – os átomos se
afastam das posições originais, sem, no entanto, ocuparem novas posições
Deformação plástica: os átomos do material metálico são deslocados permanentemente das posições originais e passam a ocupar novas posições.
Lei da Constancia do volume
h0.b0.l0=h1.b1.l1
0 lbh A deformação global será
A soma das velocidades de deformação será
0... lbh
Conceitos de cristalografia e discordâncias
• Destacam-se a seguir alguns tópicos considerados importantes para o estudo da deformação plástica dos metais
– Estruturas cristalinas dos metais• Cúbica de corpo centrado
– Cúbica simples
– Cubica de corpo centrado
– Cubica de faces centrado
– Hexagonal simples
– Hexagonal compacto
• Direções e planos preferências de deslizamento
y
x
z
[100]
(100)
+a1
+c
+a3
+a2 -a2
-a1
-a3
-c
c
a
)0112(
)0001(
)0101(
*apesar de apresentar um elevado numero de sistemas, eles não são tão compactos como o CFC ou o HC
As camadas de átomos deslizam umas sobre as outras ao longo dos planos de átomos que se formam nas estruturas cristalinas
Esses planos são chamados de planos cristalinos
Número de sistemas de escorregamento e sua influência na deformabilidade dos metais
• Os metais com estrutura C.F.C. tem 12 sistemas de alta densidade atômica.Ex:Cu, Al, Pb, Ag Au etc...
• Os metais C.C.C. tem 48 sistemas mas com menor densidade atômica. De maneira geral, esses metais deformam menos até a ruptura que os metais C.F.C.Ex:Fe α, Mo, W, Cr Nb
• Os metais HC possuem planos de alta densidade atômica mas em número apenas de 3, o que os torna materiais normalmente frágeis.
Vazio
Imperfeição de Schottky Imperfeição de Frenkel
Imperfeições nas estruturas cristalinas
Discordância em cunha Discordância em espiral
Defeito superficial cristalino
Discordâncias: são planos incompletos de átomos gerados no momento da cristalização devido a ,á formação dos planos vizinhos.
Quando uma discordância encontra um contorno de grão ela tem que mudar de direção já que o sistema de escorregamento também muda.
Efeito da temperatura na conformação mecânica
Tf Escala Kelvin
0 TF 0,3 TM 0,5 TQ 1,0 Escala Homóloga
Leitura – Introdução à conformação mecânica
Trabalho a frio
Encruamento devido ao trabalho a frio
Mudanças na microestrutura
Estrutura celular em material deformado 10% (a) e 50% (b), (c) níquel com 5,5% de alumínio deformado 2,7% a 293 K (d) níquel puro deformado 3,1% a 293 K.
Variação das propriedades mecânicas em função da deformação a frio
*DIETER apresenta alguns valores para densidades de discordâncias:· de 105 a 106 cm-2 para um metal totalmente recozido· de 1010 a 1012 cm-2 para um metal trabalhado a frio
Trabalho a frio
Trabalho a quente
Recozimento
• Recuperação• Recristalização (recristalização primaria “nucleação de novos grãos”)• Crescimento de grão (recristalização secundaria)
Processo de recristalização
Encruamento nos metais
• Quando se deforma um metal em baixas temperaturas ( trabalho a frio) ele se torna mais duro e mais resistente ao mesmo tempo em que se torna menos dútil ou mais frágil.
• %Tf= (Ao – Af / Ao) x 100• O encruamento é explicado
pela interação dos campos de deformação das discordâncias, que são aumentadas pela deformação, exigindo cada vez mais força para seguir deformando.
Recozimento
Efeito do recozimento em função da temperatura
Recozimento estático e recozimento dinâmico
Recozimento
Modificações na estrutura celular de discordâncias.
Recozimento
Microestruturas de estágios de recristalização e crescimento de grão em latão previamente deformado a frio 33%: a) como deformado, b) recozido por 3s a 580 oC, c) recozido por 4s a 580 oC, d) recozido por 8s a 580 oC, e) recozido por 15 min a 580 oC e f) recozido por 10 min a 700 oC
Tens
ão d
e re
sist
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a (M
Pa)
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de
grão
(m
m)
Dut
ilida
de (
% A
long
amen
to)
Temperatura de recozimento (ºC)latão
Novos grãos
Dutilidade
Resistência mecânica
Grãos deformados e recuperados
RP RCR CG
• Recristalização: consiste na nucleação de uma região livre de deformação, cuja matriz pode transformar a matriz deformada em um material livre de deformação
Recozimento
Efeito da temperatura na microestrutura de um aço inoxidável 304 deformado às temperaturas de (a) 973 K, (b) 1023 K (c) 1073 K (d). 1173 K.