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Descreve os conceitos básicos da confromação mecânica - teoria geral
Tipologia: Slides
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IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima
IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima Classificação dos Processos de Fabricação Mecânica A classificação dos processos de fabricação dependem da área em que se analisa. Muitas classificações podem ser elaboradas, mas, de forma geral, os processos de fabricação, na área metal-mecânica, pode ser agrupados em 5 grupos distintos :
IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima Os processos de conformação mecânica podem ser classificados de acordo com diversas características: a) Quanto ao tipo de esforço predominante; b) Quanto a temperatura de trabalho; c) Quanto a forma do produto final; d) Quanto a região deformada; e) Quanto ao tipo de fluxo do material (estacionário ou intermitente); f) Quanto ao tipo de produto obtido (acabado ou semiacabado).
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O esforço predominante no processo de conformação pode ser: a) Conformação por compressão direta; b) Conformação por compressão indireta; c) Conformação por tração; d) Conformação por cisalhamento; e) Conformação por flexão.
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b) Processos de conformação por compressão indireta: São processos onde a força externa pode ser trativa ou compressiva, mas a conformação evetivamente se dará pela reação das paredes da matriz sobre a peça, gerando uma compressão indireta. Os exemplos clássicos destes processos são a trefilação (força externa trativa) e a extrusão (força externa compressiva).
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c) Processos de conformação por tração: São processos onde o metal é tracionado, resultando em mudanças de formas físicas. Exemplo desta variável de processo é o estiramento de chapas.
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e) Processos de conformação por flexão: São processos onde o metal é sofre a ação de um momento fletor. São exemplos destes processos o dobramento de chapas, a calandragem e a fabricação de tubos com costura.
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Em relação a temperatura de trabalho, a conformação pode ser feita a frio, a morno, a quente e no estado semi-sólido. A conformação a quente é aquela onde o processo se dá a temperaturas superiores a temperatura de recristalização do material. Na prática, as temperaturas consideradas “ a quente ” (TQ) ficam entre a temperatura de recristalização (TR) e 70% da temperatura de fusão (TF).
Cada material possui uma temperatura de recristalização específica, de acordo com a metalurgia de cada liga. Essa temperatura, normalmente, situa-se a 0,5 TF. Por exemplo, no caso dos aços-carbono, esta temperatura se situa próximo a 750 ºC. No caso do chumbo, a temperatura de recristalização é coincidente com a temperatura ambiente.
IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima O processo intermediário é o processo “ a morno ” (TW). Assim, diz-se que o processo a morno se situa nas seguintes faixas de temperatura:
O processo semi-sólido , ou tixoconformação (TS), as temperaturas são bastante próximas as temperaturas de fusão, com o metal escoando quase que como um líquido de alta viscosidade. As temperaturas empregadas neste processo variam entre:
IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima A temperatura é uma das variáveis mais importantes do processo de conformação. Em geral, uma conformação a quente proporciona um aumento da deformabilidade dos metais, permitindo que formas mais complexas sejam obtidas. De forma correlata, um aumento de temperatura faz diminuir a necessidade de força de conformação de um processo, diminuindo gastos com energia, possibilitando o emprego de máquinas de menor capacidade de carga e maior produtividade. Por outro lado, o processo a quente provoca oxidação superficial nos metais, gerando perda de material. Nos aços, esta oxidação é conhecida por carepa , a qual é extremamente friável, ou seja, desprende-se da superfície do metal com muita facilidade.
IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima Devido a efeitos de contração do metal quente, a precisão dimensional das peças conformadas a quente também é prejudicada. Via de regra, uma peça conformada a quente precisa, posteriormente, de processos de calibração, que podem ser desde processos de usinagem, até a própria conformação a frio. Na conformação a frio, devido a ausência de temperatura envoolvida no processo, não ocorre a oxidação superficial. Com isso, peças com bom acabamento superficial e alta precisão dimensional podem ser obtidas.
IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima Outra vantagem do processo de conformação a frio é o endurecimento obtido pelo encruamento dos grãos. Ao se deformar mecanicamente um material a frio, microscopicamente também se deforma os grãos, promovendo um aumento de resistência mecânica e de dureza dos materiais, porém, perdendo deformabilidade. Esta é a explicação para o ganho de resistência que se tem um latas ou tubos extrudados, e pode ser útil em diversas aplicações, sobretudo aplicações que impossibilitem o tratamento térmico posterior, como o caso de peças obtidas de chapas metálicas. A deformabilidade, aliás, é uma desvantagem do processo a frio. Ao se optar por deformar a frio um metal, para se obter uma peça, é importante que se saiba que a deformabilidade é limitada neste processo. Caso a deformação seja grande, em geral, opta-se pelo processo de conformação a quente.
IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima Caso a recristalização não se forme de maneira dinâmica, os grãos permanecem deformados, porém, com tensões internas aliviadas pelo trabalho a quente. Nestes casos, tratamentos térmicos podem ser utilizados para promover a recristalização posterior destes materiais previamente deformados, se assim for de interesse do processo.
IFC – Câmpus Luzerna Prof. Dr. Diego Rodolfo Simões de Lima O meio termo destes processos é a conformação a morno. Este processo aumenta a deformabilidade do material, diminuindo a necessidade de força para a conformação, porém mantendo-se a oxidação controlada, o que confere às peças boa precisão dimensional e bom acabamento superficial.
