Aula 1 - Fabricação Mecânica

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Profa. Ma.: Juliana Rodrigues de Oliveira
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO - PF
Profa.: Mestra Juliana Rodrigues de Oliveira
e-mail: juliana.oliveira3@docente.unip.br
Disciplina : Processos de Fabricação
Profa. Ma.: Juliana Rodrigues de Oliveira
Aula 02 - Objetivos :
• Definir o Processo de conformação mecânica – Laminação
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Definições
➢ A laminação é o processo pelo qual modifica-se a
geometria/dimensões de um corpo metálico pela passagem entre dois
cilindros:
➢ Diminuição da seção aumento do comprimento e/ou da
largura.
LAMINAÇÃO
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Emprego dos produtos laminados
✓ Na construção civil (casas, apartamentos, prédios industriais,
pontes, viadutos).
✓ Na indústria mecânica, na usinagem para a produção em série de
grandes quantidades de peças como parafusos, brocas, pinos, eixos,
barras de seções diversas e chapas trabalhadas (furadas, cortadas,
fresadas, retificadas).
LAMINAÇÃO
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Vantagem 
➢ É o processo de transformação mecânica de metais mais utilizado.
➢ Alta produtividade
➢ Controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante
preciso.
➢ Matéria prima para outros processos
LAMINAÇÃO
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➢ Os esforços envolvidos : na laminação o material é submetido a
tensões compressivas elevadas, resultantes da ação de prensagem
dos rolos e a tensões cisalhantes superficiais, resultantes do atrito
entre os rolos e o material.
➢ As forças de atrito são também responsáveis pelo ato de “puxar” o 
metal para dentro dos cilindros. 
LAMINAÇÃO
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Esforços na laminação
LAMINAÇÃO
V aumenta durante processo 
= cilindro – Ponto Neutro
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Esforços na laminação – estabelecimento de relações
✓ O comprimento de arco de cada cilindro, “na região de” contato com
a tira, chamamos de arco de contato (AB).
✓ No ponto neutro, onde a velocidade da tira é igual à velocidade do
cilindro, não ocorre deslizamento.
✓Quando a tira entra no vão dos cilindros, sua velocidade é menor que
a do cilindro (V0< Vf), portanto temos um deslizamento à ré.
LAMINAÇÃO
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Esforços na laminação – estabelecimento de relações
✓ Na saída do vão dos cilindros a tira se move mais rapidamente que o
cilindro (V0< Vf), de forma que temos então um deslizamento avante.
✓A diferença de velocidade de saída menos a velocidade do cilindro é
definida como avanço.
LAMINAÇÃO
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✓ Sendo a quente ou a frio, a laminação parte dos lingotes que,
passando pelos laminadores, pode transformar em produtos de uso
imediato como trilhos, vigas e perfis
✓ Pode também transformar em produtos intermediários que serão
usados em outros processos de conformação mecânica, como os
tarugos, que passarão por forjamento, extrusão e trefilação. E, as
chapas que serão estampadas para a fabricação de automóveis, ônibus,
fogões e geladeiras.
LAMINAÇÃO
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Laminação a quente
Laminação a frio
LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
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Processo de conformação pela laminação
Qualidade do produto depende:
✓ Da pela que está sendo laminada
✓ Do sistema de laminadores e de sua rigidez
Pode-se realizar vários passes para a obtenção do produto e quanto
menor a redução por passe melhor a qualidade
LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
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➢ As deformações plásticas são provocadas pela pressão dos cilindros 
sobre o material
➢ Sendo o arraste por atrito
➢ O comportamento da deformação está em função das tensões 
resultantes da pressão dos cilindros sobre o material. 
LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
Curva Tensão versus Deformação
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Condições do processo:
✓ Velocidade de laminação
✓ Tensões de estiramento
✓ Sistema de Controle e espessura 
✓ Reduções aplicadas
✓ Cilindros utilizados
LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
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Laminador
✓ cilindros (ou rolos),
✓mancais,
✓uma carcaça chamada de gaiola ou quadro para fixar estas partes
✓motor para fornecer potência aos cilindros e controlar a velocidade de
rotação.
LAMINAÇÃO
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Composição das instalações para realizar a laminação
✓ Fornos de aquecimento e reaquecimento de lingotes;
✓ Placas e tarugos
✓ Sistema de roletes para deslocar os produtos
✓ Mesas de elevação e basculamento
✓ Tesouras de corte
✓ E o laminador
LAMINAÇÃO
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Os cilindros
✓ Eles podem ser fundidos ou forjados
✓ Ferro fundido ou aço especial, depende das condições de trabalho
✓ Podem ser lisos, para a produção de placas e chapas ou com canais,
para perfis.
✓ São comumente constituídos de aço-liga (0,85%C, 1%Mn, 1%Cr,
0,25%Mo) e fabricados por fundição, com tratamentos térmicos
posteriores de recozimento, têmpera e revenido.
LAMINAÇÃO
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A literatura propõe as seguintes recomendações para um projeto
eficiente de um cilindro de laminação:
✓ Quanto menor for o número de passes, menor será o custo de
fabricação do cilindro
✓ Uma temperatura de trabalho maior permite uma maior intensidade
de redução com menor desgastes dos cilindros.
LAMINAÇÃO
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A literatura propõe as seguintes recomendações para um projeto
eficiente de um cilindro de laminação:
✓ Um diâmetro maior dos cilindros permite uma maior intensidade de
redução, sem fratura de cilindro e, uma maior facilidade de entrada da
peça com uma área de contato maior. Exige, contudo, maior potência
motora, provoca maior espalhamento e reduz a deformação na direção
da laminação.
LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
Tipos de laminadores
✓laminador duo
✓ laminador duo reversível
✓ laminador trio
✓ laminador quádruo
✓ laminador Sendzimir
✓ laminador universal.
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LAMINAÇÃO
Laminador duo
✓ Neste laminador o cilindro inferior é fixo e o cilindro superior pode
mover-se, durante a operação.
✓O sentido do giro dos cilindros não pode ser
invertido e o material só pode ser laminado em
um sentido.
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LAMINAÇÃO
Laminador reversível
✓A inversão da rotação dos cilindros permite que a laminação ocorra
nos dois sentidos de passagem entre os rolos
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LAMINAÇÃO
Laminador trio
✓ Os cilindros sempre giram no mesmo
sentido. Porém, o material pode ser laminado
nos dois sentidos, passando-o alternadamente
entre o cilindro superior e o intermediário e
entre o intermediário e o inferior.
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LAMINAÇÃO
Laminador quádruo
✓A medida que se laminam materiais cada vez mais finos, há interesse
em utilizar cilindros de trabalho de pequeno diâmetro.
✓ Estes cilindros podem fletir, e devem
ser apoiados por cilindros de encosto.
✓Pode ser reversível ou não.
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LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
Laminador Sendzimir
✓ Quando os cilindros de trabalho são muito finos, podem fletir tanto
na direção vertical quanto na horizontal e devem ser apoiados em
ambas as direções.
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LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
Tipos de laminador para laminação convencional
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LAMINAÇÃO
LaminadorUniversal
✓ Dispõe de dois pares de cilindros de trabalho, com eixos verticais e
horizontais,
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LAMINAÇÃO
Laminador Universal
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LAMINAÇÃO
Classificação quanto à temperatura - Laminação a quente
✓ Na laminação a quente, a peça inicial é normalmente um lingote
fundido (processado previamente em lingotamento contínuo).
✓A temperatura de trabalho situa-se acima da temperatura de
recristalização do metal da peça, a fim de reduzir a resistência à
deformação plástica em cada passagem e permitir a recuperação da
estrutura do metal, evitando o encruamento para os passes posteriores.
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LAMINAÇÃO
Classificação quanto à temperatura - Laminação a quente
✓ Dessa forma, a laminação a quente normalmente se aplica em
operações iniciais (operações de desbaste) onde são necessárias
grandes reduções de seções transversais.
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LAMINAÇÃO
Escolha pela laminação a quente:
✓ Utilizada para materiais que tenham baixa plasticidade a frio.
✓ Serve como etapa de preparação para laminação final, a frio.
✓ Permite grandes reduções de espessura.
✓ Forças de laminação menores que as da laminação a frio
✓ Produz acabamento superficial pobre.
✓ Resulta em tolerâncias dimensionais largas.
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LAMINAÇÃO
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LAMINAÇÃO
Analisando a microestrutura durante o processo
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LAMINAÇÃO
Classificação quanto à temperatura - Laminação a frio
✓ Na laminação a frio, a peça inicial para o processamento é um
produto semi-acabado, normalmente previamente laminado a quente.
✓ Como a temperatura de trabalho situa-se abaixo da temperatura de
recristalização, o material da peça apresenta uma maior resistência à
deformação e um aumento dessa resistência com a deformação
(encruamento), não permitindo com isso, elevadas reduções da
seção transversal.
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LAMINAÇÃO
Classificação quanto à temperatura - Laminação a frio
✓A realização de tratamentos térmicos de recozimento entre uma e
outra sequência de passes, pode ser necessário em função do programa
de redução estabelecido e das propriedades exigidas do produto final.
✓ Portanto, a laminação a frio geralmente é aplicada para as operações
finais (normalmente operações de acabamento).
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LAMINAÇÃO
Escolha pela laminação a frio – características:
✓ Requer material com boa plasticidade a frio.
✓ Normalmente é precedida por laminação a quente.
✓As reduções de espessura são limitadas pelo encruamento.
✓As forças de laminação são bem maiores que as da laminação a
quente.
✓ Produz acabamento superficial entre bom ou ótimo.
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LAMINAÇÃO
Escolha pela laminação a frio - características:
✓ Resulta em tolerâncias dimensionais mais estreitas que a laminação a
quente.
✓Empregada para produzir folhas e tiras com acabamento superficial e
com tolerâncias dimensionais superiores quando comparadas com as
tiras produzidas por laminação a quente.
✓O encruamento resultante da redução a frio pode ser aproveitado para
dar maior resistência ao produto final.
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LAMINAÇÃO
Escolha pela laminação a frio - características:
✓ Ocorre o fenômeno do encruamento (“strain hardening”).
✓ Os grãos alongam-se na direção do esforço mecânico aplicado.
Antes Depois
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LAMINAÇÃO
Exemplo das etapas de laminação a frio em chapas
✓Desbaste inicial dos lingotes em blocos, tarugos ou placas.
1. Aquecimento dos lingotes: É realizado para tornar o material
suficientemente plástico para a operação de laminação com reduções
grandes de secções e transformar o lingote em placas.
2. A placa é reaquecida e passa então por um laminador que quebra a
camada de óxido que se formou no aquecimento. Nessa operação usa-
se também jato de água de alta pressão
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LAMINAÇÃO
Exemplo das etapas de laminação a frio em chapas
3. A placa é conduzida a um outro laminador que diminui a espessura e
também aumenta a largura da placa original. Na saída dessa etapa, a
chapa também passa por um dispositivo que achata suas bordas e por
uma tesoura de corte a quente.
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LAMINAÇÃO
Exemplo das etapas de laminação a frio em chapas
4. Finalmente, a placa é encaminhada para o conjunto de laminadores
acabadores, que pode ser formado de seis laminadores quádruos. Nessa
etapa ela sofre reduções sucessivas, até atingir a espessura especificada.
Características do produto final:
✓ excelente acabamento superficial
✓ boas propriedades mecânicas
✓ controle dimensional do produto final bastante rigoroso.
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LAMINAÇÃO
Durante o processo de laminação a frio:
✓Na laminação a frio não ocorre a formação de cascas de óxido como na
laminação a quente, no entanto as pressões e forças motoras são muito
maiores para a mesma redução de espessura na laminação a frio.
✓Os níveis das forças crescem à medida que a peça vai realizando os
passes, devido ao encruamento do material.
✓A durabilidade do cilindro depende de uma boa refrigeração, pois os
cilindros são aquecidos pelo material durante o processo de laminação.
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LAMINAÇÃO
Durante o processo de laminação a frio:
✓A lubrificação durante a laminação a frio é muito importante,
principalmente, de chapas finas. O lubrificante é aplicado em grande
quantidade sobre os cilindros e sobre a chapa, tem como função: extrair o
calor desenvolvido pela deformação da chapa de modo a evitar um
aquecimento excessivo dos cilindros, e facilitar o escorregamento dos
cilindros sobre a chapa .O uso de óleo solúvel é mais empregado.
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LAMINAÇÃO
Durante o processo de laminação a frio:
✓ O posicionamento das gaiolas deve ser dispostas de maneira a garantir
a obtenção de vários passes com a menor movimentação e no mínimo de
tempo possível.
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LAMINAÇÃO
Durante o processo de laminação a frio:
A disposição das gaiolas podem ser: (a)linear, (b) escalonada, (c)
contínua, (d) semicontínua.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos
✓ Vazios – Podem ter origem nos “rechupes” ou nos gases retidos
durante a solidificação do lingote. Eles causam tanto defeitos de
superfície quanto enfraquecimento da resistência mecânica do produto.
✓Gotas frias – são respingos de metal que se solidificam nas paredes da
lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao
lingote e permanecem no material até o produto acabado na forma de
defeitos na superfície.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos
✓ Vazios – Podem ter origem nos “rechupes” ou nos gases retidos.
✓Gotas frias – são respingos de metal que se solidificam nas paredes da
lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao
lingote e permanecem no material até o produto acabado na forma de
defeitos na superfície.
✓Trincas – aparecem no próprio lingote ou durante as operações de
redução que acontecem em temperaturas inadequadas.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos
✓Rugosidade - afeta toda a largura da chapa – é constituída de
partículas de carepa engastadas na superfície, que desaparecem depois
da decapagem e deixam um aspecto áspero.
✓ Marcas de cilindros - tem origem numa irregularidade na superfície
do cilindro de trabalho e que, a cada rotação, são reproduzidas na
superfície do metal.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos✓ Ondulações ‐ resultam de tensão muito baixa, má planicidade ou
perfil assimétrico da tira do acabador.
✓ Dobras - são oriundas de reduções de espessura muito elevadas.
✓ Inclusões - são oriundas do processo de fundição (óxidos, cinzas,
escórias, pedaços do refratário do forno de fundição, ou qualquer outro
tipo de contaminação sólida inadequada no metal a ser laminado).
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos
Normalmente são óxidos metálicos muito mais duros do que os rolos
laminadores e provocam a deformação ou marcação definitiva.
✓ Segregações - acontecem pela concentração de alguns elementos nas
partes mais quentes do lingote, as últimas a se solidificarem. Elas
podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como também
fragilização e enfraquecimento de seções dos produtos laminados.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos
✓ Dobras - são provenientes de reduções excessivas em que um
excesso de massa metálica ultrapassa os limites do canal e sofre
recalque no passe seguinte.
✓ o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de seção, em
consequência de deficiências no equipamento, e nas condições de
temperatura sem uniformidade ao longo do processo.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos - PLANOS LAMINADOS
✓ Encurvamento - surge como resultado de uma condição de assimetria
na passagem que decorre das posições, diâmetros, condições
superficiais e velocidades dos cilindros de trabalho.
✓arco transversal - decorre da presença de tensões internas e pode
atingir, total ou parcialmente, a largura da chapa; a sua origem é
atribuída à flexão dos cilindros de trabalhos de forma diferenciada, que
cria níveis de deformação plástica diferentes em cada lado da chapa;
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos - PLANOS LAMINADOS
✓ retorcimento - é consequência de tensões internas atuando na direção
intermediária entre a direção de laminação e a direção transversal à
laminação; a causa provável é o desalinhamento dos cilindros de
trabalho entre si e em relação ao rolo tensor na saída do laminador.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos - PLANOS LAMINADOS
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LAMINAÇÃO
Defeitos de superfície dos produtos PLANOS LAMINADOS
✓ cascas - material escamoso sobreposto e irregular contendo inclusões
não-metálicas ou de óxidos.
✓ carepas - pequenas descontinuidades que aparecem como numerosas
cascas na direção da laminação.
✓ costuras - riscos paralelos à direção de laminação.
✓orifícios - descontinuidades pequenas ou grandes atingindo os dois
lados da chapa.
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LAMINAÇÃO
Defeitos de superfície dos produtos PLANOS LAMINADOS
✓ marcas de cilindros - elevações e depressões de diversas formas.
✓ linhas de distensão - riscos paralelos entre si e posicionados a 45°
com a direção de deformação.
✓ casca de laranja - rugosidade superficial com a aparência da
denominação.
✓ ferrugem - resíduos de produtos de corrosão.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos na forma de PERFIS
✓ Os defeitos mais comuns são os erros de forma como: falta de
material, formação de nervuras, desencontro das duas metades da
secção, abaulamento, flambagem e retorcimento. Esses defeitos
decorrem do descontrole no ajuste e posicionamento dos cilindros de
laminação e das guias auxiliares e, ainda, do projeto errado da
sequência de passes e de ciclos de aquecimento e resfriamento.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos na forma de PERFIS
✓ Além dos defeitos de forma, podem estar presentes também defeitos
de superfície como superposições, costuras, rugas, marcas, riscos e
escamas.
✓Esses podem ter origem no ajuste, posicionamento e acabamento
superficial dos cilindros e das guias, na presença de cascas de óxidos
e na sequência de passes.
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LAMINAÇÃO
Características e Defeitos dos produtos na forma de PERFIS
✓As condições de esfriamento após a laminação podem conduzir à
formação de trincas externas e internas nos perfis e o controle dos
ciclos de aquecimento e resfriamento permite evitar os defeitos de
natureza microestrutural, como o excessivo crescimento de grãos,
precipitação de fases e perda de componentes da liga.
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LAMINAÇÃO
Defeitos de Forma na Laminação de Tarugos
a)Blocos Losangulares – desalinhamento das ranhuras dos cilindros,
aquecimento não uniforme do lingote, laminação numa passagem maior
do que a secção do bloco contido, laminação de esquadriar com uma
relação de lados maior do que 1,5.
b) e c) Blocos com colarinhos – deslizamento de ranhuras e penetração
da peça lateral da ranhura.
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LAMINAÇÃO
Defeitos de Forma na Laminação de Tarugos
d) Blocos Torcidos – desalinhamento das passagens, cilindros não
paralelos, penetração da peça na lateral, aquecimento desuniformes.
e) Blocos Cambados – diferença de folgas entre as extremidades
laterais da ranhura do cilindro.
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LAMINAÇÃO
Defeitos de Forma na Laminação de Tarugos
g) e (f) Blocos Bojudos – paredes das ranhuras excessivamente gastas.
Tarugos com uma Nervura Lateral – guias da entrada assimétricas em
relação ao eixo vertical da passagem.
h) Tarugos com duas Nervuras Laterais – excesso de metal entrando no
espaço entre os cilindros.
Profa. Ma.: Juliana Rodrigues de Oliveira
LAMINAÇÃO
Defeitos de Forma na Laminação de Tarugos
i) Tarugos com duas Nervuras Laterais – excesso de metal entrando no
espaço entre os cilindros.
j) Tarugos com Colarinhos – desalinhamento das ranhuras, rotação
insuficiente da peça antes de entrar na passagem;
k) Tarugos com Cantos Incompletos – falta de metal entrando na
passagem;
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LAMINAÇÃO
Defeitos de Forma na Laminação de Tarugos
i) Tarugos Retangulares - desalinhamento das ranhuras;
m) Tarugos Bojudos – paredes das ranhuras excessivamente gastas.