TRABALHO - Conformação Mecânica

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CENTRO UNIVERSITÁRIO MAURÍCIO DE NASSAU
CURSO DE GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA
 
 
METALURGIA DA CONFORMAÇÃO PLÁSTICA
RECIFE
2018
MARCIONILO HENRIQUE DA SILVA CHAGAS – 01176966 – 8NA
– CONFORMAÇÃO MECÂNICA
 
 
RECIFE
2018
INTRODUÇÃO 
A conformação plástica tem como principais objetivos, a obtenção da carga de conformação para uma determinada peça e/ou as condições de aplicação desta carga por meio da descrição matemática do problema de conformação. Também é do interesse a prevenção de eventualidades que podem ocorrer no processo de conformação que degradem a qualidade do material após a conformação (trincas, rasgos, rugosidades).
Em ambos os casos, existem diversas características do processo (temperatura, força aplicada, número de operações de conformação, etc.) que são determinantes na quantidade de energia (força) empregada no processo e também para as características do produto final. O processo pode ocorrer com o material a temperaturas baixas, normalmente próximas à ambiente (conformação a frio), ou em temperaturas próximas à temperatura de fusão do metal (conformação a quente) ou ainda em temperaturas intermediárias (conformação a morno). 
 
RECIFE
2018
METALURGIA DA CONFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS
	Os processos de conformação plástica são comumente classificados em operações de trabalho a frio e trabalho a quente. O trabalho a frio é a deformação realizada abaixo da temperatura que provoca a recristalização do metal e trabalho a quente é a deformação realizada acima da temperatura que provoca a recristalização do metal. A temperatura de recristalização é a menor temperatura na qual uma estrutura deformada de um metal trabalhada a frio é restaurada ou é substituída por uma outra nova livre de tensões, após a permanência nesta temperatura por tempo determinado.
Trabalho a frio os processos de conformação em sua grande maioria oferecem produtos semiacabados. Devido a fatores como dificuldade de escoamento para formar produtos com seções complexas, tolerâncias dimensionais e geometrias abertas devido à contração térmica, distorção por tensionamento interno, alterações dimensionais devido à recuperação elástica, normalmente esses produtos sofrem um trabalho posterior de acabamento seja por usinagem ou mesmo em muitos casos, por processo de conformação. Os produtos obtidos apresentam tolerâncias dimensionais, rugosidade superficial e tolerâncias geométricas próximas às obtidas em processos de acabamento por usinagem. Esse é um aspecto importante na prática industrial nos casos em que o emprego de acabamento posteriores à conformação pode acarretar a queda da qualidade geral do produto. 
Destacadas as vantagens do trabalho a frio, cabe também ressaltar as possíveis desvantagens relacionadas aos custos de ferramenta, equipamentos e preparação, bem como aos limites de conformabilidade que são bem mais reduzidos quando comparados aos do trabalho a quente. Assim, na maioria dos casos, a conformação a frio é empregada como etapa de acabamento (por exemplo, na laminação a frio de folhas), ou com pequenas reduções de seção transversal em inúmeros passes para obtenção de seções relativamente simples (como na trefilação de fios ou na extrusão de recalque a frio de eixos), ou na conformação de peças prontas a partir de chapas (como estampagem a frio). A microestrutura se altera com o trabalho a frio: os grãos deformados se tornam alongados e adquirem uma orientação cristalográfica preferencial de acordo com a direção do processo de conformação. Essa microestrutura alterada pela deformação plástica, e por tratamentos térmicos posteriores, é denominada textura. A resistência à corrosão do metal deformado plasticamente a frio também é alterada; a energia interna acumulada pelo encruamento eleva a resistividade química do metal, reduzindo sua resistência à corrosão. 
Já no trabalho a quente o amaciamento simultaneamente com o encruamento que é eliminado pela recristalização do metal, e a tensão de escoamento permanece constante e decresce à medida que aumenta a temperatura. De um ponto de vista prático o trabalho a quente, que é o estágio inicial da conformação da maioria dos metais e ligas, apresente um certo número de vantagens, mas também de problemas, como listado em seguida. 
Vantagens: 
1 – Menor nível de energia requerido para deformar o metal, já que a tensão de escoamento decresce com o aumento da temperatura;
2 – Aumento da capacidade do metal para escoar sem se romper; 
3 – Refino da granulação grosseira (típicas de peças fundidas), proporcionando grãos menores e recristalizados; 
4 – Eliminação de bolhas e poros; 
5 – Aumento da ductilidade e da tenacidade do metal trabalhado em relação ao fundido bruto. 
Desvantagens: 
1 – Necessidade de equipamentos especiais (fornos), e gasto de energia para o aquecimento das peças; 
2 – Formação e incrustações de óxidos prejudiciais para o acabamento superficial; 
3 – O desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é difícil; 
4 – Necessita de grandes tolerâncias dimensionais por causa da expansão e contração térmica. 
MECANISMOS DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
Quando, na solicitação mecânica de um corpo metálico, atinge-se a tensão limite de escoamento, o corpo inicia um processo de deformação permanente ou deformação plástica. Dois mecanismos estruturais básicos podem estar presentes no cristal durante o processo de deformação plástica: escorregamento e maclação. No escorregamento uma parte do cristal move-se em relação a outra parte, segundo determinados planos e direções cristalográficos, conhecidos como planos e direções de escorregamento.
 Na maclação uma parte do cristal inclina-se em relação a outra parte a partir de um plano limite das duas partes, denominado plano de maclação. Admitindo-se esse plano como um espelho, verifica-se que uma parte do cristal se torna imagem gêmea da outra parte. A parte do cristal deformada mantém o mesmo reticulado da outra parte original, apesar dos deslocamentos dos átomos, nesse caso, corresponderem a distâncias não-múltiplas da distância Inter atômica. 
Na maclação, ao contrário do escorregamento, muitos planos se movimentam mantendo uma regularidade onde os átomos de um plano deslocam-se de uma mesma distância em relação aos átomos de outro plano. Na realidade a presença do defeito cristalino denominado discordância conduz o cristal real a um comportamento caracterizado por ter uma tensão limite de escoamento muito menor que o cristal perfeito. 
A menor tensão necessária para provocar a deformação plástica decorre da facilidade apresentada pela discordância em se movimentar, provocando o deslocamento de uma parte do cristal em relação a outra parte. Para se movimentar, a discordância exige apenas um pequeno rearranjo atômico na vizinhança da região onde se localiza. Os mecanismos de deformação plástica se manifestam através da ação de uma tensão cisalhante atuando em planos de escorregamento (ou maclação), denominada tensão crítica de cisalhamento.
Fratura dúctil A fratura de um corpo sólido consiste na separação desse corpo em duas ou mais partes sob a ação de esforços mecânicos (tração – carga de tração uniaxial). Os dois tipos básicos de fratura são: fratura frágil, caracterizada pela rápida propagação da trinca após alguma ou nenhuma deformação plástica, e fratura dúctil, com lenta propagação da trinca precedida de intensa deformação plástica. Então, a principal diferença entre os dois tipos é que a propagação da fratura dúctil está associada à intensa deformação plástica. 
A fratura frágil, nos materiais cristalinos, ocorre comumente através de determinados planos cristalográficos, através do fenômeno de clivagem. 
A clivagem consiste na separação de planos de átomos, através da solicitação mecânica, devido à perda de coesão entre os átomos. A energia de fratura é entãoquase que totalmente utilizada para vencer a força de coesão entre os átomos de cada lado do percurso da trinca. 
A fratura dúctil, conduzida por tensões de cisalhamento que provocam deformações plásticas, apresenta uma aparência macroscópica fosca e fibrosa, e os mecanismos de nucleação e propagação estão intimamente ligados à presença de vazios internos (poros), de inclusões e de barreiras ao movimento de discordâncias no material do corpo solicitado. 
Na conformação plástica dos metais o tipo de fratura que pode ocorrer é normalmente de natureza dúctil. Deve-se, no entanto, diferenciar os mecanismos de nucleação e de propagação das trincas que conduzem a fratura. Por exemplo, um metal pode sofrer uma redução de secção de 40% e logo a seguir fraturar repentinamente. 
Analisando-se mais detalhadamente, entretanto, verificasse que a nucleação da trinca é, realmente, de natureza dúctil, mas a propagação é de natureza frágil. A relação que se pode estabelecer entre fratura dúctil e os processos de conformação plástica é semelhante à relação existente entre fratura.