Processos Metalúrgicos de Conformação

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<p>22 .</p><p>II - PROCESSOS METALÚRGICOS DE CONFORMAÇÃO</p><p>1.Introdução</p><p>Nem sempre a estrutura de um metal obtido por fundição é adequado para determinadas aplicações</p><p>que exigem altas resistências à tração e ductilidade, como é o caso, por exemplo, de perfis</p><p>estruturais, chapas que serão conformadas, fios, cabos, etc.</p><p>Para obtenção de propriedades mais compatíveis com estes tipos de aplicação, os metais passam</p><p>por outros tipos de processamento, que se caracterizam por trabalharem o metal através da</p><p>aplicação de pressão ou choque.</p><p>Este trabalho visa duas coisas: obtenção do metal na forma desejada e melhoria de suas</p><p>propriedades mecânicas, o que é obtido com o rompimento e refino da estrutura dendrítica presente</p><p>nos metais fundidos.</p><p>Embora, de forma geral esses processos produzam produtos classificados como primários, tais como</p><p>chapas, barras e perfis, eles podem dar origem, também, a produtos acabados, tais como trilhos,</p><p>arames, tubos, etc.</p><p>Os processos metalúrgicos de conformação são: A laminação, a trefilação, o forjamento e a extrusão.</p><p>2. Conformação a Quente e a Frio</p><p>Dependendo do processo, o metal pode ser trabalhado a quente ou a frio:</p><p>Podemos definir como trabalho a quente aquele feito acima da temperatura de recristalização do</p><p>metal e trabalho a frio como aquele realizado abaixo desta temperatura, ou seja, na maioria dos</p><p>casos, à temperatura ambiente. Vide o esquema da figura 29.</p><p>(-)</p><p>Material se</p><p>2.1. Características do</p><p>• Grãos deformados duran</p><p>• Nesta mudança os grã</p><p>aumenta a tenacidade do</p><p>• O metal aumenta sua re</p><p>existentes são segregada</p><p>• O trabalho a quente é</p><p>realização, porém que re</p><p>• O metal pode ser deform</p><p>dos cristais elimina ruptu</p><p>que no trabalho a frio.</p><p>• A temperatura de trabal</p><p>evitar a formação de gran</p><p>• As temperaturas altas ox</p><p>podem ser mantidas.</p><p>2.2. Características do</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>Temperatura deRecristalização</p><p>(+)</p><p>encrua Material se recristaliza</p><p>Figura 29</p><p>Trabalho a Quente:</p><p>te o processo, logo mudam para novos grãos não deformados.</p><p>os podem ser afinados através de rompimento e reformação, o que</p><p>metal.</p><p>sistência à tração em determinada direção, uma vez que as impurezas</p><p>s em fibras com orientação definida.</p><p>mais fácil e rápido, exigindo máquinas de potência menor para sua</p><p>sistam às altas temperaturas do processo.</p><p>ado em formas extremas quando quente, porque a reformação contínua</p><p>ras e trincas. Conseqüentemente as deformações são mais profundas</p><p>ho deve ser acima da de recristalização, mas não muito elevada para</p><p>ulometria grosseira.</p><p>idam e formam carepa na superfície do metal e tolerâncias rigorosas não</p><p>Trabalho a Frio:</p><p>23</p><p>• O trabalho a frio é normalmente precedido do trabalho a quente, remoção de carepa, limpeza da</p><p>superfície e possivelmente decapagem.</p><p>• Com este tipo de trabalho obtêm-se tolerâncias rigorosas, bom acabamento superficial e boas</p><p>propriedades mecânicas.</p><p>• O trabalho a frio deve ser efetuado acima do limite de escoamento do material para que a</p><p>deformação seja permanente.</p><p>• Quando um metal é trabalhado a frio os seus cristais são internamente deformados, provocando</p><p>aumento de dureza e da resistência mecânica, perda de ductilidade e aumento das tensões</p><p>residuais que, muitas vezes, poderão levar à ruptura da peça. Vide a figura 30.</p><p>• Isso pode ser evitado através de um tratamento térmico de recozimento ou normalização que faz</p><p>o metal retornar às suas condições originais ou próximo delas.</p><p>• As máquinas para execução de trabalhos a frio devem poder exercer forças muito maiores do que</p><p>as projetadas para trabalhos a quente, portanto devem ser mais robustas.</p><p>Figura 30</p><p>2.3. Noções sobre a Fabricação de Aços</p><p>A principal matéria-prima para fabricação do aço é o gusa líquido que consiste em ferro líquido</p><p>contendo, em solução, carbono, silício, manganês, fósforo e enxofre. Outro material usado é a sucata</p><p>proveniente das linhas de laminação e também da própria aciaria.</p><p>O gusa líquido proveniente do alto-forno e a sucata são misturados no forno conversor, onde são</p><p>convertidos em aço.</p><p>O processo de conversão consiste na oxidação dos elementos dissolvidos no ferro líquido com a</p><p>conseqüente formação de óxidos que constituirão a escória, juntamente com a cal e a fluorita</p><p>adicionadas. Para que isto ocorra, oxigênio é soprado no banho. O grau de oxidação e a</p><p>conseqüente eliminação ou redução de determinados elementos químicos é função do tempo de</p><p>sopro.</p><p>Após o sopro é retirada amostra do banho e da escória para efetuar-se a análise preliminar. Com</p><p>base nesta análise são efetuadas as adições à panela, durante o vazamento do aço, para controlar a</p><p>oxidação do ferro e para colocar a composição química do mesmo, dentro da especificação</p><p>solicitada.</p><p>O oxigênio dissolvido no banho mais o oxigênio do ar reagem com as adições, formando óxidos.</p><p>Parte dos óxidos (de alumínio, de silício, de manganês e de ferro), sendo partículas sólidas imersas</p><p>no ferro líquido, sofrem, empuxo, deslocando-se para a superfície na panela e formando uma crosta.</p><p>Outra parte não tem tempo ou condições de emergir e ficará retida no interior do aço solidificado.</p><p>O aço líquido é vazado da panela para as lingoteiras onde se inicia o processo de solidificação do</p><p>mesmo.</p><p>O nível de oxigênio do banho, associado à técnica de desoxidação fará com que o lingote obtido seja</p><p>de um aço acalmado ou efervescente. Vide a figura 31.</p><p>Para a fabricação de aços acalmados, durante o vazamento, é feita uma adição de desoxidantes que,</p><p>praticamente, eliminam todo o oxigênio dissolvido no aço. Assim o aço líquido ao solidificar não</p><p>conterá gases dissolvidos.</p><p>A solidificação do aço inicia na periferia do lingote, nas partes que estão em contato com as paredes</p><p>da lingoteira e pelo topo por irradiação. Com o resfriamento há a contração do metal que dará origem</p><p>a vazios na parte superior do lingote. As inclusões não metálicas, que são insolúveis, tanto no aço</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>24 .</p><p>líquido como no sólido vão se concentrando à medida que a solidificação progride terminando por</p><p>localizarem-se no vazio, devido a ser esta a última parte a solidificar do lingote.</p><p>Durante o processo de laminação estes vazios contendo inclusões não soldam devendo, portanto,</p><p>serem descartados.</p><p>Nos aços chamados efervescentes este vazio, que faz com que parte do lingote seja perdido, é</p><p>distribuído através de todo o lingote em pequenas bolsas que não concentram todas as inclusões,</p><p>soldando-se durante o processo de laminação e permitindo, portanto, um maior aproveitamento do</p><p>lingote.</p><p>Para isto, a técnica de desoxidação na panela é controlada de forma a deixar certa quantidade de</p><p>oxigênio dissolvida no aço. A solubilidade do oxigênio e do carbono é bem menor no ferro sólido que</p><p>no líquido. Assim, na transformação de líquido para sólido, carbono e oxigênio precipitam formando</p><p>bolhas de monóxido de carbono (CO).</p><p>Estas bolhas criam correntes na parte líquida do lingote, agitando e prolongando o tempo de</p><p>solidificação. Devido a isto o topo do lingote permanece líquido por mais tempo e os vazios formados</p><p>pela contração são preenchidos por metal líquido proveniente daquela região, ficando apenas</p><p>pequenos vazios não preenchidos, distribuídos ao longo do lingote.</p><p>Como esses vazios soldam durante a laminação, não há necessidade do descarte de parte do</p><p>lingote.</p><p>Existem ainda, os aços semi-acalmados e os estabilizados que são variações dos dois tipos que</p><p>descrevemos.</p><p>Após a operação de lingotamento o lingote resfria até que o seu topo atinja um estado de</p><p>solidificação que permita resistir a desmoldagem. Depois do estripamento, que é nome pelo qual é</p><p>conhecida esta operação, os lingotes vão para os fornos-poços para homogeneização de</p><p>temperatura, donde saem para serem laminados.</p><p>Lingote de</p><p>aço acalmado</p><p>Lingote de aço</p><p>efervescente</p><p>Figura 31</p><p>3. Laminação</p><p>Figura 32</p><p>3.1. Introdução</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>25</p><p>A laminação consiste em modificar a seção de uma barra</p><p>é a mesma em todas as direções, o que é uma</p><p>característica desejável para algumas engrenagens, anéis de pistão, camisas para cilindros de</p><p>motores, etc.</p><p>• O metal líquido possui a capacidade de escoar em seções finas, de projeto complicado,</p><p>possibilitando assim a obtenção de formatos que seriam bastante difíceis de obter-se por outro</p><p>processo.</p><p>2. Processos de Fundição</p><p>O processo mais tradicional é o da fundição em areia, que até hoje é dos mais usados. Este processo</p><p>é o mais adequado para o ferro e o aço que têm altas temperaturas de fusão, podendo também ser</p><p>usado, para o alumínio, latão, bronze e magnésio. Outros processos que se destacam pela sua</p><p>utilização são:</p><p>• Fundição em casca (Shell Molding);</p><p>• Fundição em moldes metálicos (por gravidade ou sob pressão);</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>7</p><p>• Fundição centrífuga;</p><p>• Fundição contínua;</p><p>• Fundição de precisão (cera perdida, moldes cerâmicos).</p><p>3. Fundição em Areia Verde</p><p>Para se fundir uma peça em areia necessitamos, inicialmente, preparar o molde para vazamento do</p><p>metal fundido e, para isso, precisamos ter: o modelo da peça, os respectivos machos e a areia</p><p>misturada de forma adequada para elaboração do molde.</p><p>Na figura 10 é mostrado um esquema da seqüência de etapas do processo de fundição em areia</p><p>verde.</p><p>Modelo</p><p>da Peça</p><p>Preparação</p><p>dos Machos</p><p>Preparação</p><p>do Molde</p><p>Preparação</p><p>da Areia</p><p>Montagem</p><p>da Caixa</p><p>Vazamento</p><p>do Metal</p><p>Desmoldagem</p><p>da Peça</p><p>Corte</p><p>de Canais</p><p>Inspeção</p><p>da Peça</p><p>Usinagem</p><p>da Peça</p><p>Tratamento</p><p>Térmico</p><p>Rebarbação</p><p>da Peça</p><p>Quando necessário.</p><p>Peça Pronta</p><p>Figura 10</p><p>3.1. Modelos e Caixas de Macho</p><p>Um modelo é uma “cópia” da peça feita de madeira, metal ou outro material adequado (plásticos,</p><p>resina epóxi, cera, gesso, etc.) sobre o qual é compactado o material de moldagem, dando forma à</p><p>cavidade do molde que receberá o material fundido. O modelo é feito de acordo com o desenho da</p><p>peça a ser fundida, com as seguintes modificações:</p><p>• Aumento nas dimensões para compensar a contração do metal durante seu resfriamento no</p><p>estado sólido.</p><p>• Aumento nas dimensões, de forma a deixar o sobremetal necessário nas superfícies que deverão</p><p>ser usinadas posteriormente.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>8</p><p>• Inclinação nas paredes verticais, chamada de ângulo de saída, para propiciar a fácil retirada do</p><p>modelo de dentro do molde, sem arrastar areia.</p><p>• Quando a peça contiver furos, criar saliências, chamadas marcações de machos, que deixarão</p><p>buracos na areia do molde, para fixação dos machos, que darão origem aos furos.</p><p>Opcionalmente, pode ser acrescentado ao modelo da peça, o sistema de alimentação (canais e</p><p>massalotes).</p><p>3.1.1. Classificação dos modelos</p><p>Os modelos podem ser classificados nos tipos apresentados na figura 11</p><p>• Modelo Solto Monobloco</p><p>É o tipo mais simples. Geralmente apresenta uma superfície</p><p>plana que servirá de apoio na moldagem. Os canais e</p><p>massalotes podem ser acrescentados como apêndices ou</p><p>serem cortados à mão, no molde.</p><p>É usado apenas para peças simples ou pequenas</p><p>séries de produção, devido ao baixo rendimento na</p><p>moldagem.</p><p>• Modelo Solto Múltiplo</p><p>Este tipo é usado para peças mais complexas onde, para que o</p><p>modelo seja retirado do molde sem arrastar a areia, há</p><p>necessidade de sua divisão em três ou mais partes exigindo,</p><p>portanto, caixas de moldagem com mais de duas partes.</p><p>• Modelo tipo Chapelona</p><p>A chapelona consiste de um gabarito, que reproduz uma</p><p>seção da peça, feito com uma prancha de madeira,</p><p>reforçada nas beiradas e fixada à uma haste metálica, que</p><p>permite a obtenção de moldes circulares ao girar-se a</p><p>prancha em volta da haste.</p><p>A chapelona é usada para peça de formato circular, que não</p><p>exijam grande precisão dimensional.</p><p>• Modelo em placa</p><p>Neste caso o modelo é fixado à uma placa, visando,</p><p>uma maior precisão na moldagem, já que as placas</p><p>apresentam geralmente pinos ou furos que servem</p><p>como guias para fixação nas respectivas caixas de</p><p>moldagem. Além disso, este tipo de modelo permite a</p><p>utilização de máquinas de moldar, o que resulta em um</p><p>grande aumento na velocidade de obtenção dos</p><p>moldes.</p><p>• Modelo Solto Bipartido</p><p>É feito em duas partes que podem ser ou não iguais. A</p><p>superfície que as separa será a linha de divisão do</p><p>molde (tampa e fundo da caixa). O alinhamento entre</p><p>as duas partes do modelo é obtido através de encaixe</p><p>por cavilhas.</p><p>Sempre que possível a superfície de separação entre</p><p>as duas partes do modelo deverá ser plana,</p><p>de forma a permitir sua colocação sobre uma placa,</p><p>para facilitar a moldagem.</p><p>Placa</p><p>Peça</p><p>Meio-Molde</p><p>Figura 11</p><p>3.1.2. Material para construção dos modelos</p><p>A decisão sobre o material que se deve utilizar no modelo depende de vários fatores, tais como:</p><p>• Quantidade de peças a serem fundidas</p><p>• Precisão dimensional necessária e acabamento superficial desejado</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>9</p><p>• Tamanho e formato do fundido</p><p>Os principais materiais usados para a fabricação de modelos são a madeira, o alumínio, as resinas</p><p>plásticas, o aço, o isopor e o gesso entre outros.</p><p>3.1.3. Contração de solidificação</p><p>Como é sabido, todo metal ou liga fundido ao solidificar-se sofre contração.</p><p>A contração pode ser dividida em duas:</p><p>• Aquela observada quando o material resfria-se ainda no estado líquido (contração líquida).</p><p>• Aquela observada durante o resfriamento do material já no estado sólido (contração sólida).</p><p>Para compensar a líquida devem ser previstos massalotes e para compensar a contração sólida o</p><p>modelo deverá ter suas dimensões aumentadas, em relação às da peça que se quer obter.</p><p>A tabela 2 dá o índice percentual de contração sólida de alguns metais.</p><p>MATERIAL CONTRAÇÃO</p><p>Aços 1,5 a 2,0%</p><p>Ferro fundido cinzento 0,8%</p><p>Ferro fundido dúctil 0,8 a 1,0%</p><p>Alumínio 355 e 356 1,5%</p><p>Alumínio 13 1,0%</p><p>Cobre-Cromo 2,0%</p><p>Bronze ao Estanho 1,0%</p><p>Bronze ao Silício 1,0%</p><p>Bronze ao Manganês 1,5%</p><p>Bronze Alumínio 1,5%</p><p>Tabela 2</p><p>3.1.4. Ângulos de saída</p><p>Ângulo de saída é a tolerância que se dá às paredes laterais do modelo para poder extraí-lo do molde</p><p>sem o arraste de areia. Numericamente o ângulo poderá variar entre 0,5º e 2º e, em alguns casos,</p><p>como em marcações de machos, poderá chegar a 5º</p><p>3.1.5. Machos</p><p>A função básica de um macho é ocupar espaços no molde, não permitindo a entrada do metal, dando</p><p>origem assim a furos e outras partes ocas da peça, como pode ser visto na figura 12. Entretanto, um</p><p>macho também pode ser usado para completar uma parte mais delicada de um molde, que não</p><p>poderia ser produzida com a areia verde do molde, por ser esta menos resistente que as empregadas</p><p>na fabricação de machos.Vide a figura 13.</p><p>Os machos são feitos de areias endurecidas e podem ser reforçados com estruturas de arame,</p><p>quando necessário.</p><p>Eles devem, também, permitir a contração das peças quando do resfriamento do metal e não devem</p><p>apresentar dificuldades para serem removidos da peça pronta.</p><p>Figura 12</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>10</p><p>Figura 13</p><p>3.3. Areias para Confecção de Moldes e Machos</p><p>3.3.1. Principais propriedades</p><p>As areias devem reunir uma série de propriedades que garantam a obtenção de peças fundidas</p><p>isentas de defeitos. As principais são as seguintes:</p><p>• Moldabilidade:</p><p>Capacidade que deve ter a areia de moldagem de adotar fielmente a forma do modelo, e de mantê-la</p><p>durante o processo de fundição.</p><p>• Refratariedade:</p><p>É a capacidade do material de moldagem de resistir à temperatura de vazamento do metal sem que</p><p>haja fusão dos grãos de areia.</p><p>• Estabilidade Térmica Dimensional:</p><p>O material de Moldagem não deve sofrer variações dimensionais quando submetido às mudanças de</p><p>temperatura que ocorrem nos moldes por ocasião do vazamento do metal fundido.</p><p>• Inércia química em relação ao metal líquido:</p><p>Em princípio, o material de moldagem não deve reagir com o metal líquido ou com os gases</p><p>presentes na cavidade do molde.</p><p>• Permitir</p><p>esmagamento:</p><p>É a qualidade que deve ter a areia de moldagem de ceder, quando submetida aos esforços</p><p>resultantes da contração da peça ao solidificar-se. Se o molde (ou o macho) não permitir o</p><p>esmagamento poderá ocorrer o rompimento das peças ou a formação de "trinca à quente”.</p><p>• Resistência mecânica à quente:</p><p>As paredes do molde e machos devem manter a resistência mecânica, mesmo quando aquecidas,</p><p>para resistir aos esforços devidos ao impacto e empuxo exercidos pela massa de metal que enche o</p><p>molde.</p><p>• Permeabilidade aos gases:</p><p>É a propriedade, que deve ter o molde de deixar passar o ar, os gases e os vapores existentes ou</p><p>gerados em seu interior, por ocasião do vazamento do metal. Os gases presos no interior dos moldes</p><p>podem dar origem a defeitos, tais como as cavidades originadas por bolhas.</p><p>• Desmoldabilidade:</p><p>É a facilidade com que se pode retirar uma peça do interior do molde, de modo a obter-se um fundido</p><p>isento de resíduos e material de moldagem.</p><p>3.3.2. Composição das areias de moldagem</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>11</p><p>• Tipos de areia para a confecção de moldes</p><p>As areias de sílica são as mais utilizadas nas operações de moldagem. Elas são compostas</p><p>basicamente de sílica, um aglutinante e água. Vide a figura 14. A sílica (SiO2) tem grãos</p><p>arredondados de vários tamanhos. Sua permeabilidade diminui quanto mais fino for o grão e quanto</p><p>mais variados forem os tamanhos de grão.</p><p>Figura 14</p><p>Para uma boa porosidade a sílica deve ter grãos uniformes e não muito finos.</p><p>A proporção de sílica varia de 80 a 95% nas areias de moldagem e seu ponto de fusão é de 1.650ºC.</p><p>Os aglutinantes mais usados são a argila e a bentonita. As argilas, que são silicatos de alumina que</p><p>formam ao umedecer-se, uma massa plástica que liga os grãos de sílica. A resistência da areia</p><p>aumenta com a proporção da argila, mas sua porosidade diminui, pois a massa formada pela argila é</p><p>impermeável. Seu ponto de fusão é de 1.250ºC.</p><p>Por motivos de permeabilidade e temperatura de fusão as areias muito argilosas são utilizadas</p><p>apenas para fundição de metais de baixo ponto de fusão, tais como o alumínio (700ºC).</p><p>A proporção de umidade varia entre 5 a 10%. Esse conteúdo de água influencia na plasticidade,</p><p>permeabilidade e resistência dos moldes e, portanto, deve ser constantemente verificado e mantido</p><p>dentro do nível ideal.</p><p>A bentonita é um mineral que se encontra sob forma de um pó finíssimo, que umedecido forma uma</p><p>massa muito compacta. A quantidade de bentonita para preparação da areia é muito menor que de</p><p>argila (1 a 5%), o que torna a permeabilidade da areia muito maior.</p><p>• Tipos de areia para a confecção de machos</p><p>Para a fabricação de machos, além da sílica e da bentonita são juntados outros aglutinantes para</p><p>favorecer o endurecimento da areia. Estes aglutinantes podem ser:</p><p>• Óleos (principalmente óleo de linhaça) e materiais cereais (farinha de trigo, de milho, etc.).</p><p>Os machos preparados com esses aglutinantes são endurecidos em estufa, apresentando boa</p><p>resistência e fácil desmoldagem. São conhecidas como areias estufadas</p><p>• Resinas sintéticas (uréia, fenólica ou furânica), conhecido, também como macho de shell</p><p>A aplicação de resina sintética como aglutinante permite maior rapidez de preparação do macho</p><p>(menos tempo de estufa), facilidade de retirada dos machos, eliminação de gases e melhor</p><p>acabamento.</p><p>• Silicato sódico + Anidrido Carbônico (CO2)</p><p>Consiste em misturar-se sílica seca com um aglutinante a base de silicato sódico, preencher as</p><p>caixas de machos com este preparado e seca-lo em seguida, de forma contínua, fazendo passar CO2</p><p>pela massa.</p><p>O CO2 provoca uma reação química que endurece a areia pela formação de um gel coloidal de</p><p>silício.</p><p>Esse processo elimina a necessidade de estufa e possui uma grande rapidez de preparação,</p><p>eliminando também, devido a sua grande resistência, a necessidade de suportes e armaduras</p><p>interiores. Vide a figura 15.</p><p>Existem mais uma série de tipos de areia para aplicações especiais, que não serão objeto deste</p><p>trabalho.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>12</p><p>CO2</p><p>Caixa de macho</p><p>Figura 15</p><p>3.3.3. Preparação das areias de moldagem</p><p>As areias, por estarem em contato com o metal fundido, perdem suas propriedades, de forma que</p><p>constantemente elas devem ser recicladas.</p><p>A areia que se utiliza normalmente é composta de: areia velha, areia nova, água e pó de carvão.</p><p>O pó de carvão é usado para impedir a formação de uma capa superficial de óxido sobre a peça</p><p>fundida, além de aumentar a porosidade e melhorar o acabamento.</p><p>Estas areias devem ser preparadas em máquinas misturadoras e são utilizadas como areias de</p><p>moldagem propriamente ditas, para cobrir o modelo, distinguindo-se das areias de enchimento, que</p><p>são usadas unicamente para encher as caixas e, como não estão em contato direto com o modelo</p><p>não influem no acabamento das peças fundidas. As areias de enchimento podem ser de qualidade</p><p>inferior, ou mesmo areia velha.</p><p>A areia de fundição pode ser reciclada, com aproveitamento quase total.</p><p>3.3.4. Misturadores de areia</p><p>São equipamentos utilizados para o preparo das areias de moldagem, através da mistura de todos</p><p>seus componentes. A areia é introduzida em uma caçamba, onde é revolvida por um conjunto de</p><p>facas e misturada através dos mós (rodas) podendo ser, a seguir, transferida para uma segunda</p><p>caçamba onde é homogeneizada a mistura. Essa mistura vai saindo de forma contínua e em altas</p><p>quantidades.</p><p>3.4. Métodos de Moldagem</p><p>3.4.1. Manual</p><p>A moldagem manual é um método mais lento, porém ele</p><p>é ainda usado para moldagem em bancada ou no chão,</p><p>quando se têm modelos soltos, ou ainda quando se está</p><p>produzindo peças experimentais ou muito grandes. Vide</p><p>a figura 16.</p><p>Figura 16</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>13</p><p>3.4.2. Moldagem à Máquina</p><p>Figura 17</p><p>• Máquina de moldar por impacto e compressão</p><p>Nessa máquina, como podemos observar na figura 17, todo o conjunto é elevado por um pistão</p><p>pneumático que o deixa cair no fim do curso, em queda livre, dando-se a compactação da areia</p><p>através do impacto. Em seguida, é completada a quantidade de areia necessária para encher a caixa</p><p>e uma prensa termina o trabalho de compactação da areia.</p><p>Para a moldagem, o modelo em placa é preso à mesa da máquina e a caixa do molde é encaixada</p><p>sobre ele, através de pinos guias. Após repetidas operações do pistão e da ação da prensa, a areia</p><p>fica compactada e a caixa com o molde é retirada da máquina através de pinos extratores.</p><p>• Máquina de Moldar por Projeção de Areia</p><p>Indicada especificamente para peças de grandes</p><p>dimensões que não podem ser moldadas pelas</p><p>máquinas de impacto e compressão. Este processo</p><p>provoca uma certa abrasão no modelo e, portanto é</p><p>aconselhável que a areia de faceamento seja socada</p><p>manualmente. Vide a figura 18.</p><p>Figura 18</p><p>3.5. Sistema de Alimentação</p><p>A função de um sistema de alimentação é a de permitir o enchimento completo da cavidade do</p><p>molde, prevenindo a ocorrência de defeitos tais como: inclusão de areia ou escória e falhas internas</p><p>na peça. O sistema de alimentação deve ser projetado de maneira que a solidificação do metal se</p><p>processe do ponto mais distante da alimentação para o ponto mais próximo. Vide a figura 19.</p><p>3.5.1. Elementos básicos</p><p>Figura 19</p><p>• Bacia de vazamento</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>14</p><p>Tem a função de permitir o vazamento do metal líquido da panela sem que haja derramamento. Por</p><p>este motivo possui uma seção maior. Além disso ela ficará sempre cheia, permitindo que ocorra uma</p><p>separação entre a escória e o metal, por diferença da densidade.</p><p>• Canal de descida</p><p>Além de permitir a passagem do metal líquido, ele procura diminuir a turbulência do metal durante a</p><p>descida, daí seu formato cônico. Ele deve ter altura suficiente para que todo o molde seja preenchido</p><p>com o metal fundido.</p><p>• Canal de distribuição</p><p>Tem a função de distribuir o metal pelos vários</p><p>canais de ataque. Possui um prolongamento após o</p><p>último canal de ataque que serve para conter o primeiro metal líquido que entra no molde e que</p><p>carrega consigo sujeira e areia. Assim esse metal não atinge nenhum canal de ataque e não irá</p><p>estragar a peça com inclusões.</p><p>• Canais de ataque ou alimentação</p><p>A sua correta distribuição por vários pontos da peça é que garantirá um gradiente favorável de</p><p>temperatura evitando distorções por diferenças de temperatura nos diversos pontos.</p><p>• Massalotes</p><p>O massalote é colocado no sistema de alimentação para conter o “rexupe” (vazio interno), que de</p><p>outra forma estaria localizado na peça.</p><p>O rexupe ocorre devido à peça se solidificar de fora para dentro. Assim forma-se uma casca que</p><p>passa a impedir o fluxo de metal líquido para o interior da peça, não permitindo a compensação da</p><p>diminuição do volume de metal, que ocorre devido à contração no estado líquido.</p><p>O metal vazando na cavidade do molde deve começar a solidificar-se a uma distância extrema dos</p><p>massalotes. Desta maneira os vazios devido à contração de resfriamento movem-se</p><p>progressivamente pela peça até atingir os massalotes, que devem ser a última região a solidificar-se</p><p>e, portanto, conter o rexupe devido à contração do metal líquido.</p><p>3.5.2. Localização da entrada do canal de alimentação no molde</p><p>À princípio o metal poderá encher o molde entrando por três posições diferentes: Por cima, por baixo</p><p>ou na altura da divisão das caixas, conforme mostrado na figura 20. Cada uma delas tem suas</p><p>vantagens e desvantagens, como comentado a seguir:</p><p>Figura 20</p><p>• Alimentação por cima</p><p>Há a formação de um gradiente favorável de temperatura, porém o jato de metal tende a erodir o</p><p>fundo do molde.</p><p>• Alimentação na divisão das caixas</p><p>Maior facilidade para a abertura do canal. Entretanto é preciso cuidado para não dirigir o jato de metal</p><p>contra paredes do molde ou dos machos.</p><p>• Alimentação por baixo</p><p>A favor temos o escoamento laminar do metal e o enchimento do molde de baixo para cima, que não</p><p>causa problemas de erosão. Por outro lado, é mais difícil de ser cavado o canal e o gradiente de</p><p>temperatura é desfavorável, favorecendo a formação de "rexupe" na peça.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>15</p><p>3.5.3. Resfriadores</p><p>Quando, por causa da complexidade da peça, a solidificação não puder ser dirigida adequadamente</p><p>para o massalote, pode-se utilizar resfriadores. Estes são pedaços de metal inseridos no molde que,</p><p>em contato com metal fundido, irão diminuir sua temperatura e acelerar a solidificação daquele ponto</p><p>da peça.</p><p>Os resfriadores podem ser externos, quando não farão parte da peça, ou internos, quando são do</p><p>mesmo metal da peça e serão incorporados à mesma.</p><p>3.5.4. Ventilações</p><p>São pequenos furos feitos na areia do molde, com arame ou estilete, para facilitar a saída de gases e</p><p>vapores, sempre que a permeabilidade da areia não for suficiente para isso.</p><p>3.5.5. Simulação de resfriamento</p><p>Existem softwares que simulam o resfriamento dentro do</p><p>molde, de uma determinada peça, permitindo através da</p><p>diferenciação de cores, determinar-se a melhor localização</p><p>dos canais de alimentação, massalotes, etc. Dessa forma</p><p>podemos otimizar o projeto do sistema de alimentação,</p><p>garantindo menor gasto de metal e ótima qualidade para a</p><p>peça. Vide a figura 21</p><p>Figura 21</p><p>3.6. Desmoldagem</p><p>A retirada da peça de dentro do molde deve ser feita após sua solidificação, não sendo obrigatório o</p><p>resfriamento até a temperatura ambiente.</p><p>Normalmente usam-se máquinas de desmoldar, que consistem de uma grelha vibratória aonde o</p><p>molde é colocado.</p><p>Com a vibração a areia solta-se da peça e cai, através da grelha, sobre uma esteira rolante, que a</p><p>conduz para ser preparada para novo uso.</p><p>3.7. Remoção de Canais e Massalotes</p><p>Os canais e massalotes são cortados da peça através de impacto, serras, discos abrasivos ou chama</p><p>oxiacetilênica, dependendo do caso.</p><p>3.8. Rebarbação e Limpeza</p><p>Peça pequenas normalmente são rebarbadas através da colocação das mesmas em tambores</p><p>rotativos juntamente com material abrasivo.</p><p>Peças maiores podem ser jateadas com areia ou granalha de aço, ou esmerilhadas com rebolos e</p><p>pontas montadas.</p><p>3.9. Tratamento Térmico</p><p>Quando se deseja melhorar a usinabilidade do material e aliviar as tensões originadas durante o</p><p>resfriamento das peças fundidas, elas devem ser submetidas a um tratamento de recozimento.</p><p>3.10. Usinagem</p><p>Furos de dimensões reduzidas, roscas, detalhes complexos, maior precisão dimensional e melhor</p><p>acabamento devem ser obtidos através de usinagem. Para tanto devem ser previstos sobremetal e</p><p>marcações de referência para balizamento da usinagem.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>16</p><p>4. Fundição em Casca - "Shell Moulding"</p><p>Este método de moldagem é feito usando-se um molde de paredes delgadas. Este é uma espécie de</p><p>envoltório (casca), feito de uma mistura composta de areia de quartzo de granulometria fina</p><p>aglomerada com resina fenólica ou furânica.</p><p>A mistura tem a propriedade de sinterizar-se formando uma casca permeável, ao entrar em contato</p><p>com a superfície do modelo metálico aquecido a cerca de 200 graus C.</p><p>4.1. Preparação do Molde</p><p>O preparo do molde empregando este método consiste em preparar-se a casca, sempre feita em</p><p>duas metades e, em seguida, uni-las através de cola ou grampos, formando o molde.</p><p>A figura 22 dá a seqüência esquemática para a elaboração de um molde tipo casca.</p><p>3 1 4 2</p><p>6 5</p><p>Figura 22</p><p>Seqüência da operação:</p><p>• No recipiente da máquina carrega-se a mistura de moldagem (1).</p><p>• A placa de modelar metálica, devidamente aquecida até uma temperatura de 150º a 230º C é</p><p>presa sobre o recipiente da máquina (2).</p><p>• O recipiente gira de 180ºC, com a mistura de moldagem ficando sobre o modelo metálico</p><p>aquecido. Permanece nesta posição durante 15 a 20 segundos. Durante este período de tempo</p><p>forma-se na superfície do modelo uma casca de 6 a 10 mm de espessura .(3).</p><p>• O recipiente gira novamente voltando a sua posição anterior. A casca permanece aderida ao</p><p>modelo e o excesso de mistura de moldagem volta para o fundo do recipiente (4).</p><p>• A placa de modelar com a casca formada, é retirada do recipiente e colocada no forno de cocção,</p><p>onde é mantida durante 30 a 40 segundos a uma temperatura entre 250º a 300ºC (5).</p><p>• A casca sinteriza-se e solidifica-se, sendo retirada da placa com a ajuda de pinos extratores.</p><p>• Os moldes são obtidos através da colagem ou colocação de presilhas, que unem suas duas</p><p>partes (6).</p><p>• No caso de peças maiores, os moldes devem ser mergulhados em areia ou granalhas de ferro, ou</p><p>ainda mantidos entre guarnições metálicas, a fim de contrabalançar a pressão hidrostática exercida</p><p>pelo metal fundido.</p><p>4.2. Vantagens e Aplicações do Processo</p><p>Com o Shell Molding podem-se obter peças de ferro fundido, aço e metais não ferrosos com pesos</p><p>desde dezenas de gramas até aproximadamente 200 Kg.</p><p>A precisão do processo, que varia de 0,2 a 0,5 mm, aliada a um excelente acabamento superficial,</p><p>permite que, em muitos casos, a usinagem posterior seja dispensada. Além disso a superfície da</p><p>peça moldada fica tão limpa que não necessita de tratamento mecânico de limpeza.</p><p>Peças fundidas de paredes delgadas e com muitos detalhes, também são facilmente obtidas por este</p><p>processo. Os moldes de shell podem ser preparados com antecedência e estocados por longo</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>17</p><p>tempo. Trata-se de uma tecnologia simples e fácil de mecanizar e automatizar, daí sua crescente</p><p>aplicação.</p><p>5. Fundição em Moldes Permanentes</p><p>Denomina-se fundição em molde permanente a qualquer processo de fundição em que o metal</p><p>líquido é vertido em molde, geralmente metálico, que possa ser utilizado um grande número de</p><p>vezes, sendo por isso denominado permanente, ao contrário dos processos vistos anteriormente</p><p>(areia e shell), onde o molde é usado uma única vez.</p><p>Existem dois processos básicos para a fundição em moldes permanentes:</p><p>• Por gravidade</p><p>• Sob</p><p>pressão</p><p>5.1. Fundição em Moldes Metálicos Alimentados por Gravidade</p><p>Também conhecido pelo nome de fundição em coquilha, neste processo o molde metálico é</p><p>preenchido unicamente pela ação da gravidade. Neste caso a matriz (molde) pode ser aberta e</p><p>fechada manualmente ou automaticamente. Os machos usados podem ser metálicos ou de areia. Os</p><p>de areia são usados quando, devido a sua complexidade, fica difícil sua retirada da peça pronta, ou</p><p>quando não se exige grande precisão e acabamento do furo.</p><p>5.1.1. O Processo</p><p>Os moldes são geralmente feitos de ferro fundido, aço ou bronze, dependendo da durabilidade</p><p>esperada e da temperatura de fusão do metal da peça. A vida de um molde varia entre 3.000 a</p><p>10.000 peças para fundição de ferro, e pode chegar até 100 mil peças para fundição de metais</p><p>moles.</p><p>Para a fundição em coquilha o molde deve ser aquecido previamente, a fim de evitar-se o choque</p><p>térmico que resultaria de um resfriamento muito rápido. É também aplicado um desmoldante interno</p><p>que, além de facilitar a posterior desmoldagem e melhorar o acabamento da peça, poderá controlar o</p><p>resfriamento da mesma. Assim, existem dois tipos de revestimento: Os comuns, a base de grafite e</p><p>os isolantes a base de argila. Esse último impede o rápido resfriamento de paredes muito finas,</p><p>diminuindo os riscos de trincas provocadas pela contração brusca da peça.</p><p>5.1.2. Aplicações e vantagens</p><p>Atualmente a fundição em coquilha é amplamente usada para metais não ferrosos (chumbo, zinco,</p><p>alumínio, magnésio, estanho, cobre e suas ligas) e, em menor intensidade, para ferro fundido.</p><p>O tamanho das peças geralmente não ultrapassa 25 Kgf, podendo no entanto atingir até cerca de 200</p><p>Kgf.</p><p>As peças obtidas nos moldes metálicos têm uma estrutura de grão fino e propriedades mecânicas</p><p>elevadas, mas devido ao resfriamento rápido surgem tensões nas camadas superficiais das peças,</p><p>tornando necessário, na maioria das vezes, submetê-las a um tratamento térmico de recozimento.</p><p>O acabamento obtido é perfeito, conseguindo-se precisão da ordem de 0,1 mm.</p><p>Os gases formados devem escapar do molde através de orifícios capilares colocados na emenda das</p><p>duas partes do mesmo.</p><p>A peça deve ser desmoldada imediatamente após a sua solidificação para evitar que sua contração</p><p>aconteça no interior do molde, o que poderia provocar trincas na peça, pois o molde metálico não é</p><p>deformável, para poder acompanhar a contração da peça.</p><p>A coquilha pode usar machos de areia, ou metálicos, conforme a necessidade. A figura 23 mostra</p><p>uma coquilha para fundição por gravidade de um pistão para motor de combustão interna, de liga de</p><p>alumínio. No exemplo o macho metálico é desmontável a fim de poder ser retirado depois da fundição</p><p>da peça.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>18</p><p>Figura 23</p><p>5.2. Fundição sob Pressão</p><p>A fundição sob pressão, como no processo de fundição em moldes permanentes por gravidade,</p><p>utiliza moldes metálicos pré-aquecidos, também chamados de matrizes, só que a alimentação do</p><p>metal fundido é feito sob pressão.</p><p>A pressão assegura um bom preenchimento da cavidade do molde com o metal, reproduzindo</p><p>seções bastante finas e detalhadas, garantindo a isenção de porosidade nas seções da peça.</p><p>A produtividade desse processo é extremamente elevada, podendo chegar a produzir até 1000 peças</p><p>por hora.</p><p>5.2.2. O Processo</p><p>A fundição sob pressão é sempre feita através de máquinas apropriadas, que fecham e travam as</p><p>matrizes, injetam o metal sob pressão para dentro dos moldes, enquanto que os gases que estavam</p><p>em seu interior são expulsos através de ventilações na emenda das duas partes, que compõem o</p><p>molde. Logo que a peça se solidifica, as matrizes se abrem e o fundido é ejetado através de pinos</p><p>extratores. Enquanto as matrizes estão abertas elas são limpas e lubrificadas para a próxima</p><p>operação.</p><p>5.2.3. Máquinas para obtenção de peças por fundição sob pressão</p><p>Figura 24</p><p>Máquinas de câmara quente</p><p>Estas máquinas são empregadas para obtenção de peças de ligas metálicas, com temperatura de</p><p>fusão mais baixo. A figura 24 mostra uma máquina de ação por êmbolo, usada para a fusão de</p><p>chumbo, estanho, zinco e ligas de ponto de fusão até cerca de 450° C.</p><p>No recipiente de ferro fundido despeja-se o metal líquido, cuja temperatura é mantida constante</p><p>através de aquecimento do banho. O metal líquido enche a cavidade do cilindro e do canal de</p><p>alimentação, através de orifício existente.</p><p>Com a descida do êmbolo do cilindro pneumático, o metal é pressionado para dentro do molde.</p><p>Quando a peça solidifica-se o êmbolo levanta-se e o metal líquido desce novamente para seu nível</p><p>original. A última operação da máquina é a abertura das matrizes e a ejeção da peça.</p><p>O rendimento dessas máquinas é elevado e elas podem ser totalmente automatizadas. A pressão</p><p>sobre o metal pode variar de 6 a 100 atm.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>19</p><p>A desvantagem deste tipo de máquina é que suas peças estão em parte mergulhadas no metal</p><p>fundido, o que limita os metais que podem ser fundidos, uma vez que temperaturas acima de 500ºC,</p><p>favorecem a formação de películas de óxido nas paredes do cilindro, impedindo o livre movimento e</p><p>causando grande desgaste do cilindro e do êmbolo.</p><p>Máquinas com câmara fria.</p><p>Essas máquinas podem ser usadas para ligas de alta</p><p>temperatura de fusão, tais como as de cobre, ou para</p><p>ligas que atacam o ferro como as de alumínio ou</p><p>magnésio.</p><p>Nesta máquina o metal fundido não está em contato com</p><p>a câmara de pressão de forma contínua, mas unicamente</p><p>é introduzida em cada injeção a quantidade necessária de</p><p>metal em estado pastoso. O cilindro transmite a pressão</p><p>necessária para a injeção e serve para a manobra de</p><p>fechamento e abertura da matriz. A pressão nesse tipo de</p><p>máquina pode variar entre 200 e 2000 atm e a produção</p><p>pode atingir 500 peças por hora. Vide a figura 25.</p><p>Figura 25</p><p>5.2.4. Aplicações e vantagens do processo</p><p>Com este processo produzem-se pequenas peças para a indústria de eletrodomésticos,</p><p>automobilística, eletrônica, aeronáutica, etc., a partir de ligas de chumbo, alumínio, estanho,</p><p>magnésio, cobre e principalmente zinco (ZAMAK) devido a seu baixo custo, baixo ponto de fusão e</p><p>boas propriedades mecânicas.</p><p>A peça extraída do molde não exige elaboração mecânica adicional, podendo-se obter orifícios finos</p><p>e roscas de precisão, devido ao excelente acabamento, e da precisão conseguida no processo, que</p><p>varia de 0,1 a 0,01 mm.</p><p>A estrutura do metal das peças moldadas, em conseqüência do rápido resfriamento no molde</p><p>metálico, é de grão fino, com elevadas propriedades mecânicas. Consegue-se obter paredes</p><p>bastante finas, de até 1 mm de espessura.</p><p>O peso do fundido é limitado, geralmente não passando de 5 Kgf.</p><p>Como foi visto este processo é adequado para alta produção, pois de outra maneira torna-se</p><p>antieconômico, devido ao preço do ferramental e maquinaria.</p><p>6. Fundição Centrífuga</p><p>Neste processo o metal líquido é introduzido no molde, que gira com rapidez e, sob a ação da força</p><p>centrífuga, é pressionado contra suas paredes. Desta maneira o processo não deixa de ser um tipo</p><p>de fundição sob pressão, onde essa é controlada pela velocidade da rotação do molde.</p><p>6.1. O processo</p><p>Na fundição centrífuga o eixo de rotação pode estar na posição vertical ou horizontal.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>20</p><p>Posição Vertical</p><p>Neste caso haverá a formação de um “furo cônico” (efeito de Corolis) no centro do</p><p>molde. Daí este processo só ser usado para a produção de peças de pequena altura,</p><p>quando o efeito é minimizado, ou para a produção de um conjunto de pequenas peças,</p><p>quando então o centro do molde é ocupado pelo sistema de alimentação, conforme</p><p>mostrado na figura 26.</p><p>Figura 26</p><p>• Posição Horizontal</p><p>Com o eixo de rotação na posição horizontal as paredes da peça cilíndrica tornam-se de espessura</p><p>igual em todo seu comprimento, mas para que isso aconteça é necessário um determinado número</p><p>de rotações. O número de</p><p>rotações não deve ser inferior ao dado pela seguinte fórmula:</p><p>Figura 27</p><p>n > 5520/√ γ.R</p><p>Onde: n é a rotação mínima em rpm; R é</p><p>o raio da peça em cm e γ é o peso</p><p>específico em g/cm3.</p><p>Este processo é usado principalmente na</p><p>fundição de tubos de ferro e aço fundido,</p><p>pois o tubo é formado sem a necessidade</p><p>de macho. Vide a figura 27.</p><p>6.2. Aplicações e Vantagens do Processo</p><p>A aplicação mais racional da fundição centrífuga é na elaboração de peças metálicas ocas que têm</p><p>formas simples de corpos de revolução (tubos, cilindros, blanks para engrenagens, etc.).</p><p>Neste tipo de fundição podem ser usados moldes metálicos ou de cerâmica.</p><p>As peças obtidas através de moldes metálicos, geralmente devem ser submetidas a recozimento</p><p>para alívio de tensões.</p><p>7. Fundição de Precisão (Processo da Cera Perdida)</p><p>É um processo de moldagem que utiliza um molde produzido por um modelo de cera, o qual é</p><p>derretido e retirado do molde durante o seu cozimento em forno.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>21</p><p>Figura 28</p><p>7.1. O Processo</p><p>O primeiro passo para obtenção da peça fundida consiste em fazer-se o modelo em cera. Para isto</p><p>injeta-se cera líquida em uma matriz de madeira ou metálica e espera-se até que a mesma endureça</p><p>por resfriamento.</p><p>Uma vez obtido o modelo, reveste-se o mesmo com uma pasta refratária especial para a confecção</p><p>deste tipo de molde.</p><p>O molde é então levado ao forno, onde a pasta endurece ao mesmo tempo em que a cera derrete e</p><p>evapora-se deixando livre o oco do molde para o vazamento do metal. Este molde é usado uma única</p><p>vez, visto que, para retirada da peça pronta é preciso quebrá-lo. Vide a seqüência do processo na</p><p>figura 28.</p><p>7.2. Aplicações e Vantagens do Processo</p><p>Ideal para peças pequenas (até 5 Kgf) e complexas que exijam ótimo acabamento e boa precisão</p><p>dimensional.</p><p>Consegue-se uma produção relativamente elevada, com um mínimo de investimento em</p><p>equipamento e ferramental.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>22</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>8. Fundição Contínua</p><p>Figura 28</p><p>8.1. O Processo</p><p>O metal é vazado, de forma contínua, através de uma bica de enchimento e desce por um veio, até</p><p>atingir uma coquilha de grafite resfriada, que dá o formato desejado ao metal e, ao mesmo tempo,</p><p>promove a sua solidificação. O perfil obtido dessa forma avança até uma tesoura de corte, onde é</p><p>cortado em tamanho apropriado.</p><p>8.2. Aplicações e Vantagens do Processo</p><p>Usado para a produção de barras e perfis fundidos que, normalmente, serão usados como matéria-</p><p>prima para a produção de peças usinadas.</p><p>de metal pela passagem entre dois</p><p>cilindros, deixando entre eles uma distância menor que a espessura inicial da barra. Vide a figura 32.</p><p>Os produtos são arrastados pelo cilindro sob o efeito de forças de atrito, que se originam na</p><p>superfície de contato dos cilindros e do metal laminado.</p><p>Ao passar entre os cilindros o metal sofre deformação plástica. A espessura é reduzida enquanto que</p><p>a largura e, principalmente, o comprimento são aumentados.</p><p>Em condições normais o resultado obtido é o alongamento do material, sendo seu alargamento</p><p>relativamente pequeno, devido às forças de atrito existentes ao longo do cilindro.</p><p>3.2. Condições de Agarramento e Arrastamento do Produto</p><p>Quando o produto a ser laminado é empurrado contra os cilindros é originada uma força de atrito AT</p><p>e uma força normal AN, correspondente.</p><p>A força normal AN, exercida pelo cilindro sobre o produto, origina uma componente horizontal AC que</p><p>se opõe ao arrastamento. A força de atrito AT dá uma componente horizontal AB dirigida no sentido</p><p>do arrastamento. O produto será agarrado pêlos cilindros quando AB for maior que AC, o que implica</p><p>em µ.AN cos α > AN sen α , onde µ é o coeficiente de atrito. Vide a figura 33.</p><p>AB = AT cos α</p><p>AC =AN sen α</p><p>AT = Força de atrito =µ.AN</p><p>AB = µ.AN cos α</p><p>Condição para agarramento:</p><p>AB > AC</p><p>µ.N cos α > N sen α</p><p>Portanto:</p><p>Figura 33</p><p>Em resumo, o arrastamento da barra depende, principalmente, do coeficiente de atrito, do diâmetro</p><p>dos cilindros e do tamanho da redução pretendida. Mas a velocidade também terá influência por sua</p><p>ação sobre o coeficiente de atrito. O agarramento será facilitado se a velocidade dos cilindros for</p><p>baixa.</p><p>Na prática, o ângulo de contato α para roletes lisos é inferior a 20ºe para roletes entalhados inferior a</p><p>35º.</p><p>3.3. Variação da Velocidade de Laminação</p><p>Cada cilindro entra em contato com o metal segundo o</p><p>arco AE, que se chama arco de contato.</p><p>O metal de espessura eo entra em contato com os</p><p>cilindros à velocidade Vo e deixa os cilindros com a</p><p>espessura e1, à velocidade v1. Vide a figura 34.</p><p>Como devem passar na unidade de tempo, pelos planos</p><p>AA e EE, bem como por qualquer outro plano</p><p>intermediário, iguais quantidades de metal (vazão</p><p>constante), podemos dizer que:</p><p>bo.eo.lo = b.e.l = b1.e1.l1</p><p>Onde: b = largura; e = espessura;</p><p>l = comprimento da placa e t = tempo</p><p>t t</p><p>µ > tg α</p><p>t</p><p>Figura 34</p><p>Como l / t = velocidade (V) e considerando a variação de b desprezível, pois a grande variação é no</p><p>comprimento e não na largura, podemos dizer que:</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>26 .</p><p>eo.Vo = e.V = e1.V1 Como eo > e > e1 implica que: Vo < V < V1</p><p>Portanto, a velocidade de laminação cresce desde a entrada até a saída dos cilindros. Ao longo do</p><p>arco de contato há somente um ponto onde a velocidade periférica dos cilindros é igual à da placa.</p><p>Este ponto é chamado de ponto neutro (PN).</p><p>Entre o plano de entrada AA e o ponto neutro, o movimento da placa é mais lento que o da superfície</p><p>dos cilindros e a força de atrito atua no sentido de arrastar o metal para dentro dos cilindros. Ao</p><p>ultrapassar o ponto neutro o movimento da placa é mais rápido que o da superfície dos cilindros.</p><p>Assim, a direção da força de atrito inverte-se, de modo que sua tendência é opor-se à saída da placa</p><p>de entre os cilindros, no plano EE. Portanto, a partir do ponto neutro o material sofre um processo</p><p>similar ao de extrusão, sendo forçado a sair pela pressão exercida pelo material que vem atrás.</p><p>3.4. Coeficiente de Alongamento</p><p>A relação entre o comprimento final da peça e o comprimento inicial é denominada coeficiente de</p><p>alongamento. f</p><p>l</p><p>F</p><p>L</p><p>K = l / L = F / f</p><p>Onde:</p><p>K = coeficiente de alongamento</p><p>l = comprimento final</p><p>L = comprimento inicial</p><p>F = área da seção transversal da peça antes da laminação</p><p>f = área da seção transversal da peça após a laminação</p><p>Na prática, o valor de K varia de 1,1 a 1,6, podendo alcançar valores até de 2,5.</p><p>3.5. Equipamento</p><p>A máquina que executa a laminação é o laminador, o qual pode ser dos mais variados tipos.</p><p>Basicamente todo laminador possui uma cadeira de laminação ou gaiola, constituída pelos cilindros,</p><p>mancais e estrutura de apoio, bem como por um sistema de regulagem que permite aumentar ou</p><p>diminuir a distância entre os cilindros. Vide a figura 35.</p><p>A movimentação dos cilindros é feita por um sistema motor / redutor. Os laminadores modernos de</p><p>grande porte são equipados com motores que facilitam o controle de velocidades e a reversão no</p><p>sentido de rotação.</p><p>Os cilindros podem ser movimentados por um único motor ou por dois motores (um para cada</p><p>cilindro).</p><p>Figura 35</p><p>3.5.1 Cilindros de laminação</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>27</p><p>Ranhurados s</p><p>Os cilindros de laminação</p><p>forjados, de boa resistênc</p><p>produto que se quer obter.</p><p>correlatos; enquanto que o</p><p>etc. Vide a figura 36.</p><p>Os cilindros são composto</p><p>as partes onde atuarão o</p><p>motoras que é por onde os</p><p>Os cilindros ranhurados tr</p><p>sulcos. Ao espaço livre en</p><p>cilindros possui vários c</p><p>acabamento.</p><p>3.5.2. Classificação dos l</p><p>Quanto ao número d</p><p>De dois cilindros (duo);</p><p>De três cilindros (trio);</p><p>De quatro cilindros (quadro</p><p>De vários cilindros (Sendzi</p><p>Laminadores planetários</p><p>Quanto ao sentido d</p><p>Os laminadores podem ser</p><p>a) lam</p><p>d) lamina</p><p>A reversão não é necessá</p><p>alimentado em um sentido</p><p>cilindros superiores. Exige</p><p>que está sendo laminado.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>Liso</p><p>Figura 36</p><p>podem ser fabricados de ferro fundido branco, aços fundidos ou aços</p><p>ia ao desgaste. O perfil dos cilindros de laminação varia de acordo com o</p><p>Assim, os lisos são usados para a obtenção de chapas, placas e produtos</p><p>s ranhurados são empregados para a obtenção de perfis, barras, trilhos,</p><p>s pela área de trabalho, onde acontece a laminação, pelos colos que são</p><p>s mancais de fixação dos mesmos na caixa e, finalmente, das pontas</p><p>cilindros recebem potência proveniente da caixa de engrenagens.</p><p>azem, em sua área de trabalho, chanfros especiais que se denominam</p><p>tre os sulcos contíguos de dois cilindros denomina-se calibre. Cada par de</p><p>alibres que podem ser recalcadores preliminares, de desbastar e de</p><p>aminadores</p><p>e cilindros</p><p>);</p><p>mir) e</p><p>e rotação:</p><p>de único sentido ou reversíveis.</p><p>inador duo; b) laminador duo reversível; c) laminador trio;</p><p>dor quadro; e) laminador (Sendzimir); f) laminador planetário</p><p>Figura 37</p><p>ria quando se dispõe de laminadores trio. Neste equipamento o produto é</p><p>, entre os dois cilindros inferiores, e volta em sentido oposto entre os dois</p><p>m, portanto, mesas que se movimentam elevando e abaixando o material</p><p>28 .</p><p>Nos laminadores quadros usam-se cilindros menores para entrar em contato com o produto,</p><p>diminuindo os custos de manutenção e melhorando a precisão. Os cilindros maiores servem para</p><p>apoiar e evitar a deformação dos menores.</p><p>Laminadores múltiplos como o Sendzimir são usados para laminação a frio de chapas finas. Para</p><p>conseguir-se ultrapassar o limite elástico do material da chapa é necessário o uso de cilindros de</p><p>pequeno diâmetro, que permitem a obtenção da espessura e grau de precisão dimensional</p><p>desejados no produto laminado.</p><p>Laminadores planetários são constituídos de dois grandes cilindros de encosto, ao redor dos quais</p><p>giram cilindros de trabalho de pequeno diâmetro. Este laminador é utilizado na laminação à quente</p><p>quando são exigidas grandes reduções. Vide a figura 38.</p><p>• Conforme o tipo de peças a produzir: Desbastadores; de perfis e barras; de chapas e especiais.</p><p>Forno</p><p>Conversor</p><p>Laminador</p><p>Desbastador Lingote Carro</p><p>Torpedo</p><p>Forno</p><p>Poço</p><p>Alto</p><p>Forno</p><p>Figura 39</p><p>Na seqüência mostrada na figura 39, podemos ver o chamado lingotamento convencional. Após ser</p><p>fundido, o aço é vazado adquirindo a forma de um lingote. Esses são mantidos e aquecidos em um</p><p>forno poço, a fim de adquirirem uma temperatura homogênea adequada para laminação. Daí os</p><p>mesmos são transportados até os laminadores desbastadores, onde são transformados</p><p>em grandes</p><p>peças brutas.</p><p>• Laminadores desbastadores: Estes laminadores são máquinas potentes, geralmente duo</p><p>reversível, com diâmetro de cilindros na faixa de 800 a 1400 mm e comprimento de trabalho de até 3</p><p>m. O peso dos lingotes laminados varia de 2 a 10t podendo chegar até a 20t. Eles são totalmente</p><p>automáticos, sendo que a cada passagem do produto pelos cilindros, a distância entre eles diminui e</p><p>o sentido de rotação é invertido. Se vamos produzir um bloco ou tarugo, conforme mostrado na figura</p><p>40, o lingote será girado a 90 °após um certo número de passagens. Os blocos e tarugos obtidos têm</p><p>suas pontas cortadas para retirada de defeitos, e podem ser usados como matéria-prima para</p><p>posteriores laminações ou, ainda, para operações de forjamento.</p><p>O laminador empregado para a obtenção de placas com 75a 300 mm de espessura e 400 a 1600 mm</p><p>de largura é um potente laminador duo reversível de duas caixas de trabalho. Os cilindros da primeira</p><p>gaiola são de até 1100 mm de diâmetro e estão situados horizontalmente. Os cilindros da segunda</p><p>caixa de até 700 mm de diâmetro acham-se na posição vertical, para limitar a largura da placa.</p><p>Figura 40</p><p>• Laminadores de perfis e barras: São laminadores ranhurados ou combinados, conforme mostrado</p><p>na figura 40. Eles podem ser duos ou trios. Alguns ti[pos de perfis e barras que podem ser obtidos</p><p>constam da figura 41.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>29</p><p>Figura 41</p><p>• Laminadores de chapas: Além do processo convencional de lingotamento, as chapas podem ser</p><p>obtidas pelo lingotamento contínuo. Nesse processo a corrida contínua opera acoplada à aciaria e</p><p>evita a perda de energia que ocorre no curso do processo produtivo tradicional. Eliminam-se</p><p>operações intermediárias e respectivos equipamentos como lingoteira, fornos-poços e o laminador</p><p>desbastador de grande porte.</p><p>O aço é retirado do forno e vazado em veios. A medida que este se solidifica, ele passa a correr</p><p>sobre rolos, seguindo diretamente para os laminadores, que lhe dão a conformação final.</p><p>Além das vantagens na economia de energia, o processo permite um "lay-out" industrial mais</p><p>compacto. Vide a figura 42.</p><p>Laminador</p><p>Quadro</p><p>Forno de</p><p>Soleira Rotativa</p><p>Veio de</p><p>Lingotamento</p><p>Forno</p><p>ConversorCarro</p><p>Torpedo</p><p>Alto</p><p>Forno</p><p>Figura 42</p><p>Os laminadores de chapas são usados para laminar chapas a quente (mais grossas) e a frio (mais</p><p>finas). As chapas finas são aquelas cuja espessura variando entre 0,10 e 6,0 mm.</p><p>Para esta laminação usam-se no início laminadores quadros e, conforme o processo avança a frio e a</p><p>espessura é reduzida, os laminadores Sendzimir As chapas laminadas a quente, quando finas podem</p><p>ser laminadas no laminador do tipo “Steckel”, que é um laminador quadro reversível, com dois fornos</p><p>acoplados, a fim de manter as bobinas de chapa aquecidas. Vide a figura 43.</p><p>No final do processo as chapas podem ser cortadas em um comprimento determinado ou enroladas</p><p>em bobinas, quando finas.</p><p>Laminador Steckel</p><p>Laminador Sendzimir</p><p>Figura 43</p><p>• Laminadores especiais: São usados para laminar, rodas, tubos sem costuras, etc.</p><p>• Laminação de rodas para trens e outras aplicações sobre trilhos: A matéria prima para a produção</p><p>de rodas são lingotes forjados a quente em prensas ou marteletes, que são perfurados no centro e</p><p>colocados nestes laminadores que, com a ajuda de roletes de formato especial, fazem a peça adquirir</p><p>o perfil desejado.Vide a figura 44.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>30 .</p><p>Figura 44</p><p>• Laminação de tubos sem costura: Este processo é conhecido, devido a seus inventores, os irmãos</p><p>Max e Reinhard Mannesmann, como o processo de laminação Mannesmann. Um esquema desse</p><p>processo pode ser visto na figura 45.</p><p>A matéria-prima que dá início ao processo é um tarugo redondo, que é aquecido à temperatura de</p><p>laminação num forno.</p><p>As barras redondas são perfuradas num laminador de cilindros oblíquos e transformadas em corpos</p><p>cilíndricos ocos de parede grossa.</p><p>O laminador de cilindros oblíquos possui dois cilindros de perfil especial, que giram no mesmo</p><p>sentido de rotação e cujos eixos se encontram inclinados em relação ao eixo horizontal da barra.</p><p>A barra é introduzida entre a parte cônica dos dois cilindros é laminada em grande velocidade,</p><p>adquirindo um movimento helicoidal e avançando sobre um mandril de calibração do diâmetro</p><p>interno, originando, então, o cilindro oco.</p><p>O bloco oco assim obtido é transportado sobre um leito de rolos até o laminador contínuo e</p><p>posicionado adequadamente.</p><p>A seguir é introduzida uma biela no bloco oco. Após o posicionamento da biela, introduz-se a mesma</p><p>junto com o bloco no laminador contínuo, onde o mesmo é deformado entre os rolos de laminação,</p><p>servindo a biela como ferramenta interna.</p><p>O laminador contínuo é constituído de oito cadeiras duo de laminação, dispostas muito próximas</p><p>umas das outras e defasadas entre si de 90 graus. As duas últimas cadeiras do laminador contínuo</p><p>não participam mais da deformação, funcionando apenas como cilindros alargadores do tubo</p><p>laminado, no sentido de soltar a biela do mesmo. Esta é removida do laminador contínuo e devolvida</p><p>para a mesa de bielas, de onde será empregada novamente no laminador contínuo.</p><p>Na seqüência do processo o tubo é aquecido novamente à temperatura de laminação num forno de</p><p>reaquecimento. Na saída do forno, segue-se o descarepamento da superfície do tubo por meio de</p><p>água em alta pressão. O laminador redutor-estirador completa a laminação do tubo. Os tubos assim</p><p>obtidos, em comprimentos de até 160 m, são levados para um leito de resfriamento, sendo depois</p><p>cortados, ajustados e acondicionados para despacho.</p><p>Neste processo podem ser produzidos tubos com diâmetros externos de 21 até 140 mm e paredes,</p><p>conforme o diâmetro, de 2 até 16 mm.</p><p>Existem, ainda, outros processos, usados para o estiramento do bloco oco, que não serão objeto</p><p>desse trabalho.</p><p>Figura 45</p><p>3.6. Laminação a Frio</p><p>Muitas vezes o acabamento superficial, a precisão dimensional e as características de resistência</p><p>mecânica de um produto obtido por laminação a quente não são suficientes para determinadas</p><p>aplicações, exigindo um processamento a frio.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>31</p><p>Na laminação a frio obtém-se um ótimo acabamento, grande precisão, maior resistência à tração e</p><p>características de dureza e ductilidade controladas através de tratamentos térmicos intermediários de</p><p>recozimento.</p><p>À medida que a espessura é reduzida pela laminação a frio, o aço vai ficando mais duro e menos</p><p>dúctil. Desejando-se diminuir esta dureza, devemos fazer o recozimento deste material. Este</p><p>tratamento pode também ser necessário para permitir a continuação de redução de um produto que</p><p>já está altamente encruado.</p><p>Nos laminadores de tiras a frio da C.S.N., a espessura do aço laminado a quente sofre reduções da</p><p>ordem de 90%, obtendo-se chapas que variam, de 0,21 a 1,90 mm.</p><p>A usinabilidade do aço também é melhorada pelo trabalho a frio.</p><p>Antes da laminação a frio o aço passa por um processo de limpeza de sua superfície, para remoção</p><p>da carepa.</p><p>A maioria do trabalho é feita com pequenos cilindros em laminadores quadros e Sendzimir. É comum</p><p>o emprego de tração sobre a chapa para minimizar os efeitos da alta pressão de laminação e manter</p><p>constante sua espessura, bem como para o guiamento da chapa.</p><p>3.6.1. Influência das trações sobre o produto laminado</p><p>Nas laminações a frio de chapas as tensões de compressão (q) exercidas para ultrapassar o limite</p><p>elástico do material já altamente encruado, são freqüentemente, muito elevadas.</p><p>A tração a ré ou a frente diminui esse esforço de laminação, sendo que a ré a diminuição é maior.</p><p>Além disso a tração influencia, favoravelmente,no guiamento e no aplainamento da chapa. Vide o</p><p>esquema apresentado na figura 46.</p><p>e</p><p>qt f</p><p>Figura 46</p><p>f = força de compressão horizontal devido aos atritos numa seção reta qualquer.</p><p>P = f / e.b = tensão de compressão média horizontal nessa seção. Onde: e = espessura da chapa e</p><p>b = largura da</p><p>chapa (cte).</p><p>Se aplicarmos a tensão de tração t sobre a barra à ré, podemos dizer que teremos como resultante</p><p>uma nova força f ', que será f ' = f - t, portanto, a tensão de compressão passa a ser p' = f’ / e.b</p><p>Como f ’ < f , resulta que p’< p. Por sua vez, a tensão vertical de compressão q = p + k, onde k é</p><p>uma constante. Assim, teremos q' = p' + k. Portanto: q' < q</p><p>3.6.2. Espessura limite</p><p>Existe uma espessura mínima abaixo da qual não é possível realizar-se uma redução dada.</p><p>Este fenômeno é devido ao achatamento local dos cilindros no contato com a chapa. Para um</p><p>determinado diâmetro de cilindro torna-se mesmo impossível conseguir-se qualquer redução a partir</p><p>de certa espessura. Neste ponto um maior aperto dos parafusos do laminador se traduz apenas em</p><p>um aumento do achatamento e por conseqüência do comprimento do arco de contato, sem que se</p><p>traduza num aumento de pressão dos cilindros sobre o material.</p><p>Por esse motivo são empregados cilindros de pequenos diâmetros para a laminação de chapas finas,</p><p>bem como, o uso de materiais com elevada resistência à tração e elevado módulo de elasticidade.</p><p>Para o aço fortemente encruado o diâmetro dividido pela espessura deve ser menor do que 2500.</p><p>Como exemplo, indicamos abaixo as espessuras mínimas que podem ser laminadas a partir de uma</p><p>chapa de aço inox 18-8 de 3,15 mm de espessura:</p><p>Diâmetro do cilindro (mm) Espessura mínima</p><p>laminada (mm)</p><p>400 0,90</p><p>300 0,66</p><p>200 0,45</p><p>130 0,30</p><p>Tabela 3</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>32 .</p><p>3.6.3. Influência da lubrificação na laminação a frio.</p><p>A lubrificação é de grande importância na laminação a frio, principalmente, de chapas finas.</p><p>O lubrificante aplicado sobre os cilindros e sobre a chapa em grande quantidade, tem um duplo</p><p>papel: extrair o calor desenvolvido pela deformação da chapa, de modo a evitar um aquecimento</p><p>excessivo dos cilindros, e facilitar o escorregamento dos cilindros sobre a chapa.</p><p>O lubrificante mais empregado é uma solução de óleo solúvel.</p><p>3.7. Posicionamento das Gaiolas</p><p>Conforme o produto a ser produzido bem como, o equipamento disponível, haverá uma melhor forma</p><p>de se disporem às gaiolas de laminação para obtenção dos vários passes com a menor</p><p>movimentação e no mínimo tempo possível.</p><p>Segundo o esquema de disposição das gaiolas a linha de laminação pode ser: a) linear, b)</p><p>escalonada, c) contínua, d) semicontínua, etc. Vide a figura 47.</p><p>Figura 47</p><p>a) Linear: Neste caso, todas as gaiolas funcionam com a mesma velocidade e o produto precisa</p><p>ser flexível o suficiente para permitir seu "serpenteamento" entre as diversas gaiolas. Apenas uma</p><p>unidade motriz é suficiente para tocar todo o conjunto.</p><p>b) Escalonada: Neste caso as gaiolas formam várias linhas, que funcionam com diferentes</p><p>velocidades, o que permite aumentar a velocidade da gaiola acabadora e, portanto, aumentar o</p><p>rendimento do laminador.</p><p>c) Contínua: Nas linhas contínuas o metal que está sendo laminado passa sucessivamente</p><p>através de todas as caixas de trabalho, situadas uma após a outra. A velocidade de laminação em</p><p>cada gaiola seguinte é maior que na anterior, e regulada de tal forma a compensar o aumento de</p><p>comprimento obtido na laminação anterior.</p><p>d) Semicontínua: Neste caso parte da laminação é feita de maneira contínua até uma bitola</p><p>intermediária, sendo a laminação de acabamento feita de modo escalonado.</p><p>3. Trefilação</p><p>3.1. Introdução</p><p>A trefilação ou estiramento é um processo de deformação do metal a frio, forçando sua passagem por</p><p>um orifício calibrado de seção menor que a da peça bruta, através da aplicação de uma força de</p><p>tração. Depois de estirado, o metal adquire dimensões exatas, superfície limpa e elevada resistência</p><p>mecânica, devido à deformação do metal a frio. Perfis redondos, retangulares, hexagonais e outros</p><p>com diâmetro de até 100 mm, e tubos podem ser estiradas a frio. A trefilação é o único processo para</p><p>obtenção de arames e fios. Vide o esquema apresentado na figura 48.</p><p>Os principais metais trefilados são: o aço, o alumínio e o cobre, sendo que estes dois últimos têm</p><p>aplicação principal na transmissão de energia elétrica, como fios e cabos.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>33</p><p>3.2. O Processo</p><p>Figura 48</p><p>• Preparação</p><p>A matéria-prima para o processo de trefilação é um material laminado a quente, que tem seu óxido</p><p>removido através de decapagem química por ácido sulfúrico ou clorídrico ou, opcionalmente, no caso</p><p>de barras, perfis e tubos, mecânica por jateamento com granalha de aço.</p><p>Após a decapagem química o material deverá sofrer uma lavagem com água e uma neutralização.</p><p>Para isso é muito usada a cal, que além de neutralizar resíduos ácidos, serve como uma base para</p><p>aderência do lubrificante durante a trefilação. Outra forma de manter o lubrificante aderido ao metal,</p><p>mesmo nas elevadas pressões a que será submetido o material é sua fosfatização (vide fosfatização</p><p>no capítulo de acabamento superficial). A fosfatização é mais usada em peças que foram jateadas.</p><p>• Estiramento</p><p>A extremidade do material é afinada, a fim de passar pela fieira e poder ser presa ao cabeçote de</p><p>estiramento, que exercerá a força de tração para passagem do material pela fieira.</p><p>Este cabeçote puxa a peça em linha reta quando se tratar de barras, tubos e perfis. Quando a</p><p>trefilação é de fios, estes vão sendo enrolados em bobinas e sofrendo sucessivas reduções, até que</p><p>a bitola desejada seja alcançada. Vide o esquema constante da figura 49.</p><p>No caso de tubos, pode ser inserido um mandril para controle do diâmetro interno, quando houver</p><p>interesse.</p><p>Figura 49</p><p>A pressão de estiramento contra uma matriz deve exceder o limite de escoamento do metal. Para que</p><p>o material possa deslizar através da matriz, e para que esta não sofra um desgaste muito grande,</p><p>devido ao atrito a essas elevadas pressões, é necessário que a peça esteja revestida com alguma</p><p>espécie de lubrificante. Como lubrificantes podem ser usados: sabão grafitado (que adere na</p><p>superfície do aço através da cal), óleos lubrificantes e óleos solúveis. Estes últimos, além de</p><p>lubrificarem, também refrigeram o material e a ferramenta. O lubrificante penetra nos poros de uma</p><p>camada de fosfatos que reveste o metal, quando o mesmo for fosfatizado.</p><p>3.3 A Fieira</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>34 .</p><p>Figura 50</p><p>As matrizes ou fieiras devem ser duras, resistentes ao desgaste e às altas pressões exercidas pelo</p><p>material. A figura 50 mostra a seção transversal de uma matriz, onde se notam dois ângulos: o de</p><p>entrada, confeccionado de maneira a permitir espaço para o lubrificante que adere às paredes da</p><p>matriz, e o de trabalho que corresponde à seção da ferramenta onde se verifica a verdadeira redução</p><p>do material. A parte paralela serve para uma calibração final do material, enquanto que o ângulo de</p><p>saída evita o atrito do material com a ferramenta devido a pequenos movimentos que este possa</p><p>fazer.</p><p>Os materiais mais empregados para a confecção da fieira são: ferro fundido coquilhado, aço liga</p><p>temperado e, principalmente, o carboneto de tungstênio (vídia) aglomerado com cobalto metálico de</p><p>dureza 83a 89 RA. Ultimamente, vem ganhando terreno o diamante policristalino (PCD), obtido</p><p>através de cristais de diamante sintético sinterizado, devido à sua grande durabilidade.</p><p>3.4. Esforços na Trefilação</p><p>Figura 51</p><p>A força necessária para a trefilação é o resultado da somatória de três parcelas, a saber: Ft = Fc +</p><p>Fat + Fp, onde: Ft = Força total para trefilação; Fc = Força de compressão para redução do diâmetro;</p><p>Fat = Força de atrito e Fp = Força de cizalhamento. Vide a figura 51.</p><p>Ft depende: Do ângulo de trabalho da fieira, da redução de seção pretendida, do limite de</p><p>escoamento do material e do atrito (material da fieira, afiação, lubrificação).</p><p>Para uma mesma redução de seção o aumento do ângulo de trabalho implica em maior deformação</p><p>por cizalhamento, o que resultará em um maior encruamento do material trefilado. Uma diminuição do</p><p>ângulo, por sua vez implica em um aumento do atrito. Portanto, para cada condição existirá um</p><p>ângulo ideal.</p><p>A velocidade de avanço não afeta diretamente o esforço de trefilação, mas provoca um aumento da</p><p>temperatura da fieira devido ao atrito, que torna a lubrificação mais difícil, podendo resultar em um</p><p>aumento da força de atrito e aquecimento exagerado do material e da ferramenta.</p><p>O valor máximo da tensão longitudinal no material que está sendo trefilado ocorre na saída da fieira e</p><p>pode ser designada como sendo a tensão de trefilação.</p><p>A tensão de trefilação não pode exceder a tensão de escoamento do material já trefilado e este é o</p><p>limite para o máximo esforço de tração que se pode aplicar sobre o material a fim de se obter sua</p><p>redução.</p><p>3.5. Redução de área</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>35</p><p>A redução de área na trefilação é dada por: Ra Df</p><p>Do</p><p>= −1</p><p>2</p><p>2</p><p>Onde:</p><p>Ra = Redução de área</p><p>Df = diâmetro final do material trefilado.</p><p>Do = diâmetro inicial do material a ser trefilado.</p><p>Ra deve ser menor que 0,63. Na prática Ra varia entre 5% e 40%.</p><p>3.6. Alongamento</p><p>O alongamento sofrido por um material na trefilação pode ser obtido por: Al Lf Lo</p><p>Lo</p><p>=</p><p>−</p><p>×100</p><p>Lf</p><p>Df</p><p>Lo</p><p>Do</p><p>Onde:</p><p>Al = Alongamento</p><p>Lf = comprimento final do material trefilado.</p><p>Lo = comprimento inicial do material a ser trefilado.</p><p>3.7. Efeitos da trefilação sobre as propriedades mecânicas do material</p><p>O encruamento sofrido devido à deformação a frio eleva a resistência à tração e o limite de</p><p>escoamento do material e, ao mesmo tempo reduz os valores de alongamento, como pode ser visto</p><p>na figura 52. No caso de aços as variações das propriedades são mais acentuadas nos primeiros</p><p>15% de redução de área.</p><p>Figura 52</p><p>Conforme o número de passes a ser dado no material ou das propriedades mecânicas que se quer</p><p>obter no produto final poderão ser necessários tratamentos térmicos de recozimento, pois o material</p><p>a cada passe vai tornando-se mais duro e mais frágil chegando a ponto de não suportar mais</p><p>nenhuma deformação.</p><p>4. Forjamento</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>36 .</p><p>Figura 53</p><p>4.1. Introdução</p><p>O forjamento antecedeu no tempo a todos os processos de</p><p>transformação por deformação plástica, sendo certamente</p><p>conhecido desde 1500 AC. A maioria das ferramentas e</p><p>armamentos antigos era obtida pelo trabalho artesanal do ferreiro,</p><p>conforme mostrado no desenho da figura 53.</p><p>Trata-se de um processo de deformação plástica de um metal,</p><p>geralmente a quente, com o auxílio de ferramentas agindo por</p><p>choque ou por pressão, de maneira a se obter uma peça de</p><p>formato determinado.</p><p>O forjamento, assim como qualquer outro processo de trabalho</p><p>mecânico, está associado com uma variação na macroestrutura do</p><p>metal, o que conduz a um rearranjo das fibras e altera o tamanho do</p><p>grão.</p><p>A figura 54 mostra o fibramento de um metal de um flange produzido por usinagem (A) e forjamento</p><p>(B). O fibramento da peça forjada é muito mais favorável, promovendo uma maior resistência à flexão</p><p>no caso do flange ter de suportar alta pressão.</p><p>Os forjados constituem-se como prime</p><p>resistência mecânica com boa duct</p><p>temperadas e revenidas, normalment</p><p>deformações, não podem ser superad</p><p>cargas súbitas.</p><p>A peça forjada pode ser obtida de duas</p><p>• Forjamento com matrizes abertas o</p><p>abertas, podendo fluir para os lados so</p><p>• Forjamento com matrizes fechadas</p><p>de maneira a ocupar o contorno do mol</p><p>Os metais normalmente usados para</p><p>magnésio.</p><p>4.2 Pré-aquecimento</p><p>Cada metal ou liga possui um determin</p><p>ser feito da melhor maneira. Deve se</p><p>resistência à deformação.</p><p>Antes de proceder-se à deformação, o</p><p>superaquecimento ou queima do metal</p><p>A tabela 4 indica os intervalos de tempe</p><p>Material Tempe</p><p>Aço carbono</p><p>Aço liga</p><p>Bronze (Cu+Sn)</p><p>Latão (Cu+Zn)</p><p>Ligas de AL</p><p>Ligas de Mg</p><p>4.3. O Forjamento em Matrizes</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>A</p><p>Figura 54</p><p>B</p><p>ira opção, onde se demande combinações do tipo: elevada</p><p>ilidade e tenacidade. Por outro lado às peças forjadas,</p><p>e empregadas em componentes sujeitos a altas tensões e</p><p>as em desempenho, confiabilidade, resistência à fadiga e a</p><p>formas:</p><p>u planas: Neste caso, o metal deforma-se entre as matrizes</p><p>bre a superfície da matriz.</p><p>ou estampos: Neste caso, o metal é obrigado a deformar-se</p><p>de formado por um par de matrizes.</p><p>o forjamento são o aço, ligas de cobre, o alumínio e o</p><p>ado campo de temperatura dentro do qual o forjamento pode</p><p>r uma temperatura que associe boa plasticidade e mínima</p><p>tarugo deve ser uniformemente aquecido, sem que haja um</p><p>.</p><p>ratura de forjamento de alguns metais.</p><p>ratura.máxima (°C) Temperatura mínima (°C)</p><p>1200-1000 800-850</p><p>1150-1100 825-900</p><p>850 700</p><p>750 600</p><p>490-470 300-350</p><p>430-370 350-400</p><p>Tabela 4</p><p>Abertas</p><p>37</p><p>Figura 55</p><p>Os forjados são feitos por este processo quando:</p><p>O forjado é muito grande para ser feito em matrizes</p><p>fechadas.</p><p>A quantidade é muito pequena para compensar a</p><p>usinagem de matrizes fechadas.</p><p>O formato da peça é muito simples.</p><p>O tamanho dos forjados que podem ser produzidos em</p><p>matrizes abertas só é limitado pela capacidade dos</p><p>equipamentos de aquecimento, forjamento e manuseio.</p><p>Contudo, cerca de 80% dos forjados em matrizes</p><p>abertas, pesam entre 15 e 500 Kgf.</p><p>Com operadores habilidosos e com a ajuda de várias</p><p>ferramentas auxiliares, pode-se produzir formatos</p><p>relativamente complexos em matrizes abertas.</p><p>Entretanto, como estas operações levariam muito tempo,</p><p>elas se tornariam muito caras. Portanto, forjados</p><p>complexos só são obtidos em matrizes abertas em</p><p>circunstâncias especiais.</p><p>A maioria dos forjados em matrizes abertas tem os</p><p>seguintes formatos: seções redondas, quadradas,</p><p>retangulares, hexagonais e octogonais, forjadas a partir de</p><p>um tarugo. O esquema de obtenção de um esboço de um</p><p>parafuso é mostrado na figura 55.</p><p>Esboço de um</p><p>parafuso</p><p>4.4. O Forjamento com Matrizes Fechadas</p><p>No forjamento em matrizes fechadas, o fluxo do metal é contido pelas paredes das matrizes, que</p><p>formam uma cavidade com o formato da peça. Este tipo de forjamento é economicamente</p><p>empregado para produção de peças em grande quantidade com peso de até 350 Kgf.</p><p>As matrizes são feitas geralmente em aços liga e tem um custo relativamente elevado, principalmente</p><p>devido ao trabalho de usinagem das cavidades.</p><p>A peça obtida exige pouco trabalho de usinagem para obtenção do produto acabado.</p><p>Como o fluxo do metal que está sendo deformado é restringido pelas cavidades das matrizes, a</p><p>pressão será distribuída em toda massa do metal e não somente na superfície, fazendo com que o</p><p>alinhamento das fibras seja mais propício aumentando, portanto, as propriedades do forjado.</p><p>Durante o forjamento de uma peça em matrizes fechadas, temos geralmente duas operações: o</p><p>forjamento e a rebarbação.</p><p>Peças simples podem ser forjadas de uma só vez em matrizes com uma única cavidade e depois</p><p>rebarbadas. Vive a figura 56.</p><p>Figura 56</p><p>Na cavidade da matriz inferior coloca-se o produto inicial, previamente aquecido e, através da</p><p>pressão exercida pela matriz superior, o metal irá preencher toda a cavidade do estampo, com o</p><p>excesso de metal (rebarba) sendo comprimido em uma cavidade especial. As rebarbas representam</p><p>15 a 20% do peso do forjamento e constituem a garantia de não faltar metal para o preenchimento de</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>38 .</p><p>toda matriz e obtenção de uma peça sã. As cavidades do estampo devem ter paredes inclinadas</p><p>formando ângulos de 5 graus a 8 graus, de maneira a facilitar a extração da peça. Deve-se também</p><p>evitar cantos vivos, que podem causar acúmulo de tensões e, conseqüentemente, trincas.</p><p>No projeto da matriz não se deve esquecer que a peça ao ser formada esta acima da temperatura de</p><p>recristalização do metal e, portanto, o metal irá se contrair até atingir a temperatura ambiente. Assim,</p><p>a matriz deve ser construída maior para que a peça, ao se resfriar, fique nas dimensões projetadas.</p><p>Depois da obtenção da peça na matriz fechada, o forjado é levado a uma prensa para o corte</p><p>da</p><p>rebarba em uma matriz especial, após o que pode ser usinado para obtenção das dimensões finais.</p><p>Peças mais complicadas são forjadas em várias matrizes ou em uma matriz com várias cavidades,</p><p>onde a peça é obtida por etapas progressivas, como é o caso da biela mostrada na figura 57..</p><p>Figura 57</p><p>4.5. Máquinas para Forjamento</p><p>Inicialmente o forjamento era executado pelo homem com o malho e a bigorna. Com a entrada da era</p><p>industrial apareceram os primeiros martelos forjadores mecânicos. Posteriormente, devido a</p><p>crescente necessidade de produtos mais precisos, e da produção em grande série, surgiram as</p><p>prensas, que deformam os metais sem choque, somente por pressão.</p><p>Atualmente, dos equipamentos utilizados em forjarias, podemos distinguir os seguintes: marteletes,</p><p>martelos, prensas mecânicas e prensas hidráulicas, dos quais apresentamos alguns exemplos a</p><p>seguir.</p><p>4.5.1 Forjamento em marteletes</p><p>São usados para peças de tamanho pequeno e caracterizam-se pelo peso das massas que dão o</p><p>golpe sobre a peça que está sendo forjada (até 1t).</p><p>• Martelete pneumático</p><p>A figura 58, mostra um martelete</p><p>pneumático de dupla ação. Este martelete</p><p>consta de dois cilindros: O de trabalho 1 e</p><p>o de compressão 2. Pelo cilindro de</p><p>trabalho corre o êmbolo-massa 3 com o</p><p>estampo 4 preso a ele. O êmbolo do</p><p>cilindro de compressão 5 que é posto em</p><p>movimento pelo mecanismo de virabrequim</p><p>e biela 6, comprime o ar que é bombeado</p><p>alternadamente para os orifícios superior e</p><p>inferior do cilindro de trabalho, provocando</p><p>assim o movimento do êmbolo e o</p><p>conseqüente martelamento. A admissão e</p><p>o escapamento de ar no cilindro de</p><p>trabalho efetua-se por meio de válvulas 8</p><p>que são comandadas por alavancas ou</p><p>pedais.</p><p>As válvulas permitem realizar golpes</p><p>individuais ou trabalhar automaticamente e</p><p>parar a massa na posição superior.</p><p>O peso das peças de golpe varia de 50 a</p><p>1000 Kgf dando até 190 golpes por minuto.</p><p>Este martelete é usado para forjamento de</p><p>peças de até 20 Kgf.</p><p>Figura 58</p><p>4.5.2 Forjamento em martelo - pilão</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>39</p><p>Os forjados de peso médio são obtidos em martelos-pilões de ação simples ou dupla, a vapor.</p><p>Na figura 59 é mostrado um martelo pilão a vapor, de dupla ação e com dois apoios.</p><p>Na parte superior da armação 1 está preso o cilindro de trabalho 2 pelo qual corre o êmbolo com o</p><p>braço 3. O extremo inferior do braço está ligado à massa 4, com a matriz intercambiável 5, que</p><p>martela o metal que se acha sobre a matriz inferior 6. Esta vai colocada sobre a bigorna 7 que é uma</p><p>peça moldada maciça. Por meio da alavanca 8 é manejado o mecanismo de distribuição, que pode</p><p>também ser manobrado automaticamente.</p><p>Nos martelos - pilões a vapor com um único apoio, o peso das peças de golpe (êmbolo, braço, massa</p><p>e matriz) tem que ser inferior a 2 toneladas. Os martelos de peso maior (até 5t) possuem uma</p><p>armação de dois apoios e guias para a massa, o que exclui a possibilidade do desvio do braço</p><p>durante o trabalho.</p><p>Os martelos - pilões são de fácil manejo, podem dar golpes com forças diferentes, manter suspensa a</p><p>massa e dar golpes seguidos.</p><p>Estes martelos são utilizados para os mais diversos trabalhos de forja, partindo de tarugos de até</p><p>uma tonelada.</p><p>Figura 59</p><p>4.5.3 Forjamento em prensas mecânicas</p><p>A estampagem a quente em matrizes fechadas pode ser realizada por martelos e marteletes mas,</p><p>preferencialmente, é feita em prensas. As vibrações e a violência dos choques não permitem o uso</p><p>de martelos mecânicos para o forjamento com matrizes progressivas.</p><p>Outra vantagem das prensas é que elas permitem uma regulagem mais fácil e, por conseguinte,</p><p>produzem um trabalho mais preciso.</p><p>Finalmente, uma única pancada de uma prensa produz tanto trabalho quanto várias pancadas de um</p><p>martelo-pilão, eliminando a necessidade de reaquecimento da peça.</p><p>• Prensa excêntrica</p><p>O forjamento com matrizes fechadas pode ser feito por prensas excêntricas com capacidade entre</p><p>500 e 18.000 tf e com velocidades de recalcamento entre 0,5 a 0,8 m/s. Praticamente não há carga</p><p>de impacto não sendo, portanto, necessárias fundações pesadas para sua instalação. A deformação</p><p>penetra mais profundamente, o que melhora a qualidade do forjado.</p><p>Considerando que a deformação é executada em um único curso do cabeçote, que as posições</p><p>extremas do cabeçote são precisamente localizadas e que o número de cursos por minuto pode ser</p><p>tão alto quanto o do martelo, teremos para a prensa uma maior capacidade produtiva e uma maior</p><p>precisão do forjado (tolerância entre 0,2 e 0,5 mm).</p><p>Além disso, os ângulos de saída da matriz podem ser reduzidos a 2 ou 3 graus, considerando-se a</p><p>possibilidade da aplicação de extratores nas matrizes.</p><p>Prensas excêntricas permitem ampla mecanização e mesmo automatização. Vide a figura 60.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>40 .</p><p>• Prensa excêntrica</p><p>Principais componentes:</p><p>1 - Volante</p><p>2 - Guias do cabeçote</p><p>3 - Excêntrico</p><p>4 - Biela</p><p>5 - Mesa regulável</p><p>6 - Volante regulador</p><p>Figura 60</p><p>4.5.4 Forjamento em prensas hidráulicas</p><p>São empregadas prensas hidráulicas para forjamento pesados em lingotes com peso entre 1 e 250 t.</p><p>Diferentemente dos martelos-pilões as prensas deformam o metal sem dar golpes, aplicando uma</p><p>carga estática. As prensas hidráulicas usadas para forjamento com matriz aberta podem ter entre 500</p><p>e 15000 tf e as usadas para matriz fechada até 50000 tf. A figura 61 mostra o esquema de uma</p><p>prensa hidráulica.</p><p>A armação da prensa é constituída</p><p>por quatro colunas 1, que estão</p><p>presas na base metálica 2 e no</p><p>suporte superior 3. Neste suporte</p><p>estão montados o cilindro de</p><p>trabalho 4 e o cilindro de elevação</p><p>5. As colunas da prensas servem</p><p>de guias para o suporte móvel 6</p><p>onde é presa a matriz superior 7. A</p><p>matriz inferior 8 é presa na base</p><p>metálica. O suporte móvel está</p><p>unido com o pistão 9 do cilindro de</p><p>trabalho e preso por meio das</p><p>barras 10 ao balancim 11 do</p><p>cilindro de elevação. Para o</p><p>funcionamento da prensa, a</p><p>pressão do fluido não deve ser</p><p>menor que 200 atm.</p><p>Figura 61</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>41</p><p>4.6. Relações entre os Parâmetros que atuam na Deformação por Forjamento</p><p>4.6.1. Cálculo da força de forjamento</p><p>Figura 62</p><p>Considerando-se uma força de deformação P atuando sobre a superfície de um corpo metálico, como</p><p>o da figura 62, podemos dizer que, quando a mesma executar uma deformação elementar dh, neste</p><p>corpo teremos a realização de um trabalho elementar dT, onde: dT = Pdh</p><p>Sabemos que o corpo oporá uma resistência à sua deformação, que dependerá basicamente do</p><p>material, da temperatura, da velocidade da deformação e das condições de vinculação desse corpo</p><p>ao molde (matriz aberta ou fechada). Chamaremos esta resistência de rd, onde: rd P</p><p>S</p><p>= , sendo S a</p><p>área da superfície que está sendo deformada, ou seja, o produto das dimensões a x b (comprimento</p><p>x largura).</p><p>Assim teremos: dT = rd.S.dh</p><p>Por outro lado sabemos que durante a deformação o volume do corpo permanecerá constante, pois</p><p>não haverá alteração em sua densidade, alterando-se apenas, proporcionalmente, suas dimensões,</p><p>assim:</p><p>Vo = V = V1 = cte. (V = a.b.h)</p><p>Portanto, multiplicando e dividindo por h, teremos: dT rd V dh</p><p>h</p><p>= . .</p><p>Para determinarmos o trabalho para a realização da deformação total, devemos integrar dT.</p><p>Assim teremos: T =</p><p>h</p><p>hf</p><p>rd V dh</p><p>h0∫ . . = rd V ho</p><p>hf</p><p>. .ln</p><p>Por outro lado, se chamarmos a deformação total ho - hf = e, teremos T = P.e</p><p>Portanto, igualando em T, teremos: P</p><p>rd V ho</p><p>hf</p><p>e</p><p>=</p><p>. .ln</p><p>rd é uma resistência ideal à deformação. Na prática teremos uma resistência real Rd =</p><p>rd</p><p>µ</p><p>, onde µ</p><p>é o rendimento.</p><p>Assim a força necessária para a deformação do material será: P</p><p>Rd V ho</p><p>hf</p><p>e</p><p>=</p><p>. . ln</p><p>Rd é tabelado por material. A tabela 5 indica o valor de Rd para a deformação a quente de aço, em</p><p>matrizes abertas. Nos casos de matrizes fechadas Rd, aumenta entre 30% a 60%, dependendo do</p><p>formato da cavidade.</p><p>Percentual</p><p>de</p><p>deformação</p><p>Rd (MPa)</p><p>Martelo</p><p>Rd (MPa)</p><p>Prensa</p><p>0 a 10 100 a 150 40 a 60</p><p>10 a 20 150 a 200 60a 120</p><p>20 a 40 200 a 300 120a 220</p><p>40 a 60 300 a 360 220a 280</p><p>Acima de 60 360 a 500 280a 380</p><p>Tabela 5</p><p>4.6.2. Dimensionamento de um martelo para execução de uma determinada deformação.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>42 .</p><p>• Martelo em queda livre</p><p>Figura 63</p><p>Se considerarmos um martelo de massa Q executando uma determinada deformação e, como</p><p>mostrado na figura 63, podemos dizer que:</p><p>T m v</p><p>=</p><p>. .</p><p>2</p><p>2</p><p>µ , onde:</p><p>v = velocidade final da massa de peso Q</p><p>m = Q/g, onde g é a aceleração da gravidade</p><p>µ = rendimento, pois parte da energia do choque é absorvida pela máquina.</p><p>Por outro lado: v g= 2. .C , onde C = curso livre do martelo (altura da queda de Q)</p><p>Assim: v2 = 2gC, portanto podemos dizer que: T Q g C</p><p>g</p><p>=</p><p>. . .</p><p>.</p><p>2</p><p>2</p><p>µ</p><p>∴ =T Q C. .µ Como: T P e= . , podemos igualar em T: P</p><p>Q C</p><p>e</p><p>=</p><p>. .µ</p><p>Como : P</p><p>V Rd ho hf</p><p>e</p><p>=</p><p>. . ln</p><p>, igualando-se em P , finalmente, vem: Q</p><p>V Rd ho hf</p><p>C</p><p>=</p><p>. . ln</p><p>.µ</p><p>• Martelo de Dupla Ação</p><p>Figura 64</p><p>Em um martelo de dupla ação, como o da figura 64,</p><p>teremos:</p><p>T Q C p A C= +. . . . .µ µ</p><p>Onde:</p><p>p = pressão de ar ou vapor no pistão do martelo</p><p>(usualmente de 7000 a 9000 MPa).</p><p>A = área da cabeça do pistão. A d</p><p>=</p><p>π . 2</p><p>4</p><p>C = curso livre do martelo (altura de queda)</p><p>Q = peso da massa do martelo</p><p>Com o mesmo raciocínio feito para o martelo de</p><p>simples ação, podemos deduzir que:</p><p>Q</p><p>V Rd ho hf p A C</p><p>C</p><p>=</p><p>−. . ln . . .</p><p>.</p><p>µ</p><p>µ</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>43</p><p>• Exercício:</p><p>Dimensionar um martelo de duplo efeito para executar, em</p><p>uma única pancada, uma deformação de 10 mm em um bloco</p><p>de 250 mm de altura e base de 150 x 200 mm.</p><p>Dados: material: aço</p><p>pressão do pistão: p = 7000 MPa</p><p>diâmetro do pistão: 300 mm</p><p>rendimento do sistema: 0,8</p><p>curso livre do martelo:C = 600 mm</p><p>Solução:</p><p>Q</p><p>V Rd ho hf p A C</p><p>C</p><p>=</p><p>−. . ln . . .</p><p>.</p><p>η</p><p>η</p><p>V = 150 x 200 x 250 = 7.500.000 mm3</p><p>Determinação de Rd:</p><p>Porcentual de deformação:</p><p>250 100</p><p>10</p><p>→</p><p>→ x</p><p>∴ =x 4% , da tabela vem Rd = 120 MPa</p><p>ln ln ,ho</p><p>hf</p><p>= =</p><p>250</p><p>240</p><p>0 0408</p><p>A D mm= = =</p><p>π π. . . .</p><p>2 2</p><p>2</p><p>4</p><p>300</p><p>4</p><p>70 686</p><p>10,7006.2</p><p>8,0600</p><p>8,0600686.7007,00408,0120000.500.7</p><p>=</p><p>×</p><p>×××−××</p><p>=Q</p><p>Q = 27000 N</p><p>5. Extrusão</p><p>5.1. Introdução</p><p>Figura 65</p><p>No processo de extrusão, o metal é comprimido acima de seu</p><p>limite em uma câmara, sendo forçado a escoar através de uma</p><p>matriz que irá determinar a seção do produto resultante. A extrusão</p><p>pode ser a frio ou a quente, porém, para a maioria dos metais,</p><p>utiliza-se extrusão a quente, de modo a reduzir as forças</p><p>necessárias para o processo, eliminar os efeitos do trabalho a frio e</p><p>reduzir as propriedades direcionais.</p><p>O metal é normalmente comprimido por um êmbolo, para frente ou</p><p>para trás, e forçado a passar através da matriz, dando origem a um</p><p>produto que pode ser sólido ou oco.</p><p>Os metais mais usados para a extrusão são o chumbo, o alumínio,</p><p>o magnésio e o cobre e suas ligas, devido as suas resistências ao</p><p>escoamento e temperaturas de extrusão serem relativamente</p><p>baixas. O aço é mais difícil para ser extrudado, devido a sua alta</p><p>resistência ao escoamento e sua tendência de soldar-se às</p><p>paredes da câmara da matriz, nas condições de alta temperatura e</p><p>pressão necessárias à extrusão.</p><p>Na figura 65 são mostrados perfis de alumínio obtidos por</p><p>extrusão.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>44 .</p><p>Figura 66</p><p>5.2. Extrusão a Quente</p><p>As altas temperaturas e pressões que podem atingir até 7000 atmosferas são os maiores problemas</p><p>da extrusão a quente. São necessárias lubrificação e proteção da câmara, do êmbolo e da matriz</p><p>para evitar-se desgaste prematuro ou um emperramento da extrusora.</p><p>Para baixas temperaturas, é usual a aplicação de óleo grafitado como lubrificante; para altas</p><p>temperaturas, como as alcançadas na extrusão do aço, usa-se vidro líquido como lubrificante. Além</p><p>disso, os êmbolos podem possuir sistema de refrigeração por água, quando não estão em operação.</p><p>Entretanto, a melhor garantia para o equipamento é deixar o metal o mínimo tempo possível na</p><p>câmara, através de uma alta velocidade de extrusão,que pode alcançar até 2m/s.</p><p>A maioria das extrusões a quente são efetuadas em prensas hidráulicas horizontais, com capacidade</p><p>entre 250 e 6.000 tf. A tabela 6 indica a temperatura de extrusão para alguns metais.</p><p>METAL TEMPERATURA DE EXTRUSÃO (ºC)</p><p>AÇO 1200 a 1320</p><p>MAGNÉSIO 350 a 430</p><p>ALUMÍNIO 420 a 480</p><p>LIGAS DE COBRE 650 a 900</p><p>Tabela 6</p><p>5.2.1 Aplicações da extrusão a quente</p><p>A extrusão é mais cara que a laminação para a produção de grandes quantidades. Portanto, para</p><p>perfis com formatos que possam ser obtidos por laminação, a escolha dependerá de um estudo</p><p>econômico. Entretanto, quando se tratar da obtenção de formas com saliências e reentrâncias, que</p><p>não poderiam ser obtidas por laminação, a alternativa mais interessante é a extrusão.</p><p>A extrusão também é bastante usada para a obtenção de tubos, geratrizes de engrenagens, cápsulas</p><p>de projéteis, peças para aviação, etc.</p><p>5.2.2 Fabricação de tubos de aço sem costura, por extrusão a quente</p><p>Os tubos extrudados feitos de aços ligados e ligas não ferrosas são obtidos a partir de tarugos</p><p>redondos laminadas ou forjados. Normalmente esses são perfurados antes da extrusão.</p><p>Para tubos de pequeno diâmetro interno escolhe-se um diâmetro do furo um pouco maior que o</p><p>mandril interno a ser utilizado. Para tubos de grande diâmetro interno prevê-se um furo menor, o qual</p><p>é alargado a quente para o diâmetro interno final desejado. Além disto, todos os tarugos são</p><p>arredondados na face de prensagem com um determinado raio. Estes tarugos perfurados são</p><p>aquecidos à temperatura de prensagem, tanto para o alargamento de seu diâmetro interno quanto</p><p>para a prensagem, em fornos de banho de sal ou fornos elétricos de indução.</p><p>A seguir, o tarugo perfurado aquecido é recoberto interna e externamente com vidro derretido, e</p><p>introduzido na câmara de extrusão. Na saída desta encontra-se uma matriz, provida de material</p><p>lubrificante, que determina o diâmetro externo do tubo, enquanto que o mandril introduzido no tarugo</p><p>determina o seu diâmetro interno. O êmbolo da prensa atua sobre um anel de prensagem colocado</p><p>sobre o tarugo. Após a conclusão do processo de prensagem, cortasse o disco de material</p><p>remanescente na câmara, com auxilio de uma serra ou tesoura.</p><p>A figura 67 mostra esquematicamente o processo de prensagem por extrusão, no qual a direção de</p><p>prensagem pode ser tanto vertical quanto horizontal. No caso da prensagem vertical ocorre sob a</p><p>prensa um desvio do tubo de 90 graus, cortando-se a seguir o mesmo em comprimentos de</p><p>fabricação.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>45</p><p>Figura 67</p><p>5.3. Extrusão a Frio</p><p>Figura 68</p><p>Certos metais tais como o chumbo, o</p><p>estanho, o zinco, o alumínio, o cobre, o</p><p>níquel e suas ligas apresentam alta</p><p>plasticidade sendo adequados para a</p><p>extrusão a frio, além disso, a rápida</p><p>aplicação de pressão libera uma</p><p>quantidade de calor que eleva a</p><p>temperatura do metal extrudado, o que</p><p>facilita a mesma.</p><p>A figura 68 mostra o esquema para a</p><p>produção de tubos para pasta dental. Para</p><p>sua obtenção é colocada no fundo de uma</p><p>câmara fechada uma pastilha (cortada a</p><p>partir de uma chapa), a qual é atingida por</p><p>um punção em alta velocidade. O metal é</p><p>obrigado a conformar-se em torno do</p><p>punção formando o tubo, que é</p><p>descarregado quando o punção recua. Por</p><p>este processo, consegue-se uma produção</p><p>de até 80 tubos por minuto. As pressões</p><p>exercidas neste processo variam de 1 a 3</p><p>vezes o limite de escoamento do metal.</p><p>A lubrificação é feita através de óleos,</p><p>graxas ou sabões. Para aderência do</p><p>lubrificante no metal é interessante que</p><p>este seja fosfatizado, pois a camada de</p><p>fosfatos é porosa e retém o lubrificante.</p><p>Para a extrusão a frio, são normalmente utilizadas prensas mecânicas verticais devido a sua rapidez</p><p>de operação. Prensas hidráulicas são usadas para peças maiores ou para metais que apresentam</p><p>maior resistência à</p><p>deformação.</p><p>Os fatores fundamentais para uma boa extrusão a frio são: O material possuir alta maleabilidade e</p><p>plasticidade (sempre deve se usar material recozido), a força de extrusão ser aplicada rapidamente e</p><p>ter intensidade constante e as peças terem seção simétrica.</p><p>Os defeitos mais comuns que apresentam as peças extrudadas a frio são: Rasgos, rugas e</p><p>espessura de parede irregular. Esses defeitos normalmente são provenientes de falhas nas pastilhas,</p><p>descentralização do punção em relação à matriz ou, ainda, desnivelamento da matriz. Vide a figura</p><p>69.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>46 .</p><p>Figura 69</p><p>5.3.1 Aplicações da extrusão a frio</p><p>A extrusão a frio visa tanto melhorar as propriedades mecânicas de um metal, como produzir formas</p><p>específicas.</p><p>Sua rapidez e um dos motivos que torna este processo vantajoso para a obtenção de latas, carcaças</p><p>de extintores de incêndio, pistões de alumínio para motores, cilindros, tubos, geratrizes de</p><p>engrenagens, etc. A extrusão a frio torna-se bastante interessante para metais moles e formas</p><p>simples.</p><p>A extrusão a frio é competitiva com a estampagem profunda de chapas, pois exige menor número de</p><p>operações para a obtenção da peça estampada e devido ao menor custo das ferramentas, embora</p><p>exijam prensas mais potentes para execução da operação.</p><p>5.4. Cálculo das dimensões da pastilha para extrusão</p><p>O formato da pastilha deverá coincidir com o do fundo da peça.</p><p>As dimensões da pastilha que dará origem à peça extrudada é calculada pela igualdade de volumes,</p><p>uma vez que o volume da pastilha será igual ao da peça, pois não há perda de material, nem</p><p>alteração de sua densidade.</p><p>• Exemplo:</p><p>Calcular as dimensões da pastilha que dará origem a um copo cilíndrico, numa extrusão a frio.</p><p>• Solução:</p><p>a) Cálculo do volume da peça:</p><p>) ) ](([V D d H ef D e= − − + fπ</p><p>4</p><p>2 2 2. .</p><p>b) Cálculo do volume da pastilha:</p><p>Sabemos que o diâmetro da pastilha coincide com o</p><p>diâmetro externo da peça.</p><p>Assim teremos:</p><p>Vo D h=</p><p>π . .</p><p>2</p><p>4</p><p>Igualando-se as duas expressões teremos o valor de</p><p>h:</p><p>h =</p><p>Pastilha ) )((D d H ef D ef</p><p>D</p><p>− − +2 2 2</p><p>2</p><p>. .</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>47</p><p>5.5 Determinação da força de extrusão</p><p>De acordo com Dipper, a força necessária para a extrusão de determinado metal pode ser obtida</p><p>através da seguinte fórmula:</p><p>)(</p><p>Fe</p><p>Sp Kfm h e</p><p>=</p><p>+. . ,2 0 25</p><p>η</p><p>Onde:</p><p>Sp = área da seção transversal do punção</p><p>Kfm = fator de estabilização médio (resistência oposta pelo material à deformação), que varia com o</p><p>metal e com o grau de deformação.</p><p>η = rendimento da deformação que varia de 0,6 a 0,8 para materiais moles, tais como o chumbo e o</p><p>alumínio e entre 0,5 a 0,7 para materiais mais duros.</p><p>h = altura da pastilha de extrusão</p><p>e = espessura da parede da peça pronta.</p><p>O grau de deformação, representado por δg , é calculado como: δg So</p><p>S</p><p>= ln</p><p>Sendo:</p><p>So = área da base da pastilha de extrusão.</p><p>S = área da seção transversal da peça pronta.</p><p>• Exemplo:</p><p>Determinar a força necessária para a extrusão de um</p><p>copo cilíndrico, sabendo-se:</p><p>Material: Alumínio 99,5%</p><p>Diâmetro da pastilha: D = 26 mm</p><p>Altura da pastilha: h = 20 mm</p><p>Espessura final de parede: e = 3,0 mm</p><p>Espessura final do fundo: e = 2,0 mm</p><p>Solução:</p><p>)(</p><p>Fe</p><p>Sp Kfm h e</p><p>=</p><p>+. . ,2 0 25</p><p>η</p><p>a) Determinação de Sp:</p><p>Sp d mm= = =</p><p>π π. int .2 2</p><p>2</p><p>4</p><p>20</p><p>4</p><p>314</p><p>b) Determinação de Kfm:</p><p>δg So</p><p>S</p><p>= = =ln ln ,531</p><p>217</p><p>0 9</p><p>No gráfico 1, na curva do alumínio 99,5%, com grau de deformação de 0,9, tiramos: Kfm = 10</p><p>Kgf/mm2.</p><p>b) η adotado igual a 0,8 devido à simplicidade da peça e por se tratar de material macio.</p><p>Portanto, teremos:</p><p>)(</p><p>Fe kgf=</p><p>× × + ×</p><p>=</p><p>314 10 2 0 25 20 3</p><p>0 8</p><p>14 400</p><p>,</p><p>,</p><p>.</p><p>p</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>48</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>.</p><p>δg</p><p>K</p><p>fm</p><p>(k</p><p>g/</p><p>m</p><p>m</p><p>²)</p><p>Gráfico 1</p><p>1</p><p>O SISTEMA DE PRODUÇÃO</p><p>Figura 1</p><p>A fabricação de um produto industrial é feita através de um “sistema industrial”. Esse sistema é</p><p>composto internamente pelas diversas áreas que compõem a empresa e que, nos dias atuais são</p><p>fundamentais para que a indústria possa funcionar adequadamente. Externamente ele é</p><p>complementado pelos fornecedores de matéria-prima e componentes necessários para a fabricação</p><p>do produto e pelos clientes que adquirem os produtos da empresa. No centro desse sistema</p><p>encontra-se o “sistema de produção”, que é onde acontecem os processos de transformação que</p><p>adicionam valor à matéria-prima transformando-a em um produto útil ao cliente. Essa área, conhecida</p><p>também como engenharia de fábrica é composta por diversos serviços essenciais para que o</p><p>processo de transformação aconteça dentro do padrão proposto, produzindo as quantidades</p><p>demandadas no prazo desejado. A área onde encontram-se as máquinas e homens que executam o</p><p>processo de transformação é chamada de “chão de fábrica”. Vide o esquema constante da figura 1.</p><p>Figura 2</p><p>O processo de transformação da matéria-prima em produto normalmente envolve o processamento</p><p>em várias máquinas, muitas vezes envolvendo também tratamento térmico, pintura, ajustagem,</p><p>montagem, embalagem, etc. Um esquema de produção de um produto é apresentado na figura 2.</p><p>A esse processo de transformação da matéria-prima em produto final chama-se “processo para</p><p>fabricação de um produto”.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>2</p><p>Figura 3</p><p>Ao conjunto de máquinas e ferramentas que usa os mesmos princípios de produção, para modificar</p><p>determinada matéria-prima chama-se de “Processo de Fabricação”. Um exemplo de um processo</p><p>de fabricação, a usinagem, que processa a peça através da retirada de cavacos, é mostrado na figura</p><p>3.</p><p>NOÇÕES SOBRE NORMALIZAÇÃO TÉCNICA</p><p>O sistema de produção industrial que permite a fabricação de produtos padronizados, que atendem</p><p>especificações de fabricação e de qualidade só é possível graças a normalização técnica.</p><p>1. O que são Normas Técnicas?</p><p>Normas Técnicas são documentos que contêm especificações técnicas ou outros critérios precisos,</p><p>que servem como regras, guias, procedimentos ou definições de características, de forma a</p><p>assegurar a conformidade de matérias-primas, produtos, processos e serviços.</p><p>As Normas também contribuem para tornar a vida mais simples, aumentando a repetibilidade e</p><p>eficiência dos produtos e serviços que usamos.</p><p>Os principais objetivos da normalização constam da tabela 1.</p><p>Economia Proporcionar a redução da crescente variedade de produtos</p><p>e procedimentos.</p><p>Comunicação Proporcionar meios mais eficientes na troca de informação</p><p>entre o fabricante e o cliente, melhorando a confiabilidade</p><p>das relações comerciais e de serviços.</p><p>Segurança Proteger a vida humana e a saúde.</p><p>Proteção do Consumidor Prover a sociedade de meios eficazes para aferir a</p><p>qualidade dos produtos.</p><p>Eliminação de Barreiras Técnicas e</p><p>Comerciais</p><p>Evitar a existência de regulamentos conflitantes sobre</p><p>produtos e serviços em diferentes países, facilitando assim,</p><p>o intercâmbio comercial.</p><p>Tabela 1</p><p>2. Tipos de Normas Técnicas</p><p>Os principais tipos de normas técnicas são: Procedimento, Especificação, Padronização,</p><p>Terminologia, Simbologia, Classificação e Método de Ensaio.</p><p>2.1. Procedimento</p><p>As normas de procedimento orientam a maneira correta de empregar materiais e produtos, executar</p><p>cálculos e projetos, instalar máquinas e equipamentos e realizar o controle dos produtos.</p><p>A NBR 6875, por exemplo, fixa as condições exigíveis e os procedimentos de inspeção para fios de</p><p>cobre de seção retangular.</p><p>2.2. Especificação</p><p>As normas relativas à especificação fixam padrões mínimos de qualidade para os produtos.</p><p>A Norma NBR 10105, por exemplo, indica as condições ou especificações exigidas para a fabricação</p><p>de fresas de topo, com haste cilíndrica para rasgo, conforme a mostrada na figura 4.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>3</p><p>Figura 4</p><p>2.3. Padronização</p><p>As normas de padronização fixam formas, dimensões e tipos de produtos, como porcas, parafusos,</p><p>rebites, pinos e engrenagens, que são utilizados com</p><p>muita freqüência na construção de máquinas,</p><p>equipamentos e dispositivos mecânicos.</p><p>Com a padronização, evita-se a fabricação de produtos com variedades desnecessárias tanto de</p><p>formas quanto de dimensões.</p><p>A Norma NBR 6415 padroniza as aberturas de chaves e suas respectivas tolerâncias de fabricação</p><p>para chaves de boca fixa e de encaixe, utilizadas para aperto e desaperto de porcas e parafusos,</p><p>como pode ser visto na figura 5.</p><p>Figura 5</p><p>2.4. Terminologia</p><p>As normas sobre terminologia definem, com precisão, os termos técnicos aplicados a materiais,</p><p>máquinas, peças e outros artigos.</p><p>A Norma NBR 6176, por exemplo, define os termos empregados para identificação das partes das</p><p>brocas helicoidais.</p><p>2.5. Simbologia</p><p>As normas de simbologia estabelecem convenções gráficas para conceitos, grandezas, sistemas, ou</p><p>parte de sistemas etc., com a finalidade de representar esquemas de montagem, circuitos,</p><p>componentes de circuitos, fluxogramas etc.</p><p>A Norma NBR 5266 define os símbolos gráficos de pilhas, acumuladores e baterias utilizados na</p><p>representação de diagramas de circuitos elétricos em desenhos técnicos, como pode ser visto na</p><p>figura 6.</p><p>Elemento de pilha ou acumulador</p><p>Figura 6</p><p>2.6. Classificação</p><p>As normas de classificação têm por finalidade ordenar, distribuir ou subdividir conceitos ou objetos,</p><p>bem como critérios a serem adotados.</p><p>A Norma NBR 8643, por exemplo, classifica os produtos siderúrgicos de aço. segundo os critérios</p><p>fixados:</p><p>Quanto ao estágio de fabricação: brutos, semi-acabados e acabados.</p><p>Quanto aos processos de fabricação: lingotado, moldado e deformado plasticamente.</p><p>Quanto aos produtos acabados: planos e não planos.</p><p>2.7. Métodos de Ensaio</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>4</p><p>As normas relacionadas a métodos de ensaios determinam a maneira de se verificar a qualidade das</p><p>matérias-primas e dos produtos manufaturados.</p><p>A verificação é feita por meio de ensaios. A norma descreve como eles devem ser realizados para a</p><p>obtenção de resultados confiáveis.</p><p>A Norma NBR 8374 determina as condições para realização dos ensaios que avaliam a eficiência e</p><p>qualidade dos medidores de energia.</p><p>3. Nível de Aplicação</p><p>Nível Internacional: Aplicadas nos países membros de uma entidade normativa internacional.</p><p>Exemplos: IEC, ISO.</p><p>Nível Regional: Aplicadas nos países membros de uma entidade normativa regional.</p><p>Exemplos: AMN, COPANT.</p><p>Nível Nacional: Aplicadas em um determinado país. Exemplos: ABNT, AFNOR, ANSI, BSI,</p><p>DIN, JIS.</p><p>Nível Setorial: Aplicadas em um determinado setor de atividade técnica. Exemplos: ASME,</p><p>ASTM, SAE.</p><p>Nível Empresarial: Aplicadas dentro de uma determinada empresa. Exemplos: FORD, GM,</p><p>OPEL, CATERPILLAR.</p><p>4. Associações Normativas</p><p>ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas.</p><p>A ABNT é uma entidade privada, independente e sem fins lucrativos, fundada em 1940, que atua na</p><p>área de normalização e certificação.</p><p>É reconhecida pelo governo brasileiro como Fórum Nacional de Normalização, além de ser um dos</p><p>fundadores e único representante da ISO (International Organization for Standardization), no Brasil.</p><p>Além disso, é credenciada pelo INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e</p><p>Qualidade Industrial).</p><p>A ABNT é responsável pela elaboração das normas brasileiras (NBR). O trabalho é feito pelas</p><p>Comissões de Estudos que elaboram o projeto, o qual é submetido à Votação Nacional pelos</p><p>associados da ABNT e demais interessados.</p><p>As sugestões são analisadas e aprovadas pelo Conselho Técnico da ABNT, surgindo então a Norma</p><p>Brasileira (NBR).</p><p>ISO – International Organization for Standardization</p><p>A ISO é uma federação mundial integrada por Organismos Nacionais de Normalização, sendo</p><p>somente um representante por país. É uma organização não governamental estabelecida em 1947,</p><p>da qual a ABNT é membro fundador, contando atualmente com 130 membros.</p><p>Sua missão é promover o desenvolvimento da normalização no mundo, com vistas a facilitar o</p><p>intercâmbio comercial e a prestação de serviços entre os países.</p><p>CMN – Comitê Mercosul de Normalização</p><p>Constituído em 1991, o CMN tem por objetivo criar Normas voluntárias para os produtos e serviços</p><p>que circulam no bloco. O CMN tem vínculo de cooperação com o Mercosul e se relaciona através do</p><p>Subgrupo de Trabalho de Regulamentos Técnicos. Com sede em São Paulo, coordena os trabalhos</p><p>de 19 Comitês Setoriais de Normalização (70% liderados por entidades brasileiras.</p><p>Outras entidades normativas internacionais de grande importância:</p><p>SAE – Society of Automotive Engineers.</p><p>ASTM - American Society for Testing and Materials</p><p>ASME - American Society of Mechanical Engineers</p><p>DIN – Deutsches Institut für Normung</p><p>5. Documentos Necessário para a Fabricação e Controle da Produção de um</p><p>Produto</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>5</p><p>O desenho técnico é o elemento essencial para o projeto e produção de qualquer produto. Podemos</p><p>dizer que ele é a linguagem do engenheiro. Mas, além dele existem outros documentos que são</p><p>extremamente necessário para elaboração do fluxo de produção, para o planejamento e controle da</p><p>produção e para melhoria do processo produtivo. São eles:</p><p>A Ordem de Serviço (OS)</p><p>Cotem os dados essenciais à produção de determinado produto, tais como: Quantidade, número do</p><p>desenho, normas técnicas que devem ser seguidas, número do procedimento padrão de produção,</p><p>nome do cliente, prazo de fabricação etc.</p><p>Folha de Processo</p><p>Informa todas as operações necessárias, descreve essas operações, informa qual máquina deve ser</p><p>usada para determinada operação e fornece outros dados necessários para o processamento do</p><p>produto. Um exemplo de folha de processo pode ser visto na figura 7.</p><p>Figura 7</p><p>Lista de Materiais</p><p>Contém todos os componentes que são necessários para a montagem do produto final e é elaborada</p><p>em forma de árvore, mostrando a dependência existente entre os diversos componentes. Um</p><p>exemplo é mostrado na figura 8.</p><p>Figura 8</p><p>Digrama de Fluxo do Processo</p><p>O diagrama de fluxo do processo mostra a seqüência de processamento de um produto destacando</p><p>as operações que adicionam ou não valor ao produto. É uma ótima ferramenta para otimização do</p><p>processo com aumento de produtividade. Um exemplo é mostrado na figura 9.</p><p>Prof. Fernando Penteado</p><p>6</p><p>Figura 9</p><p>PROCESSOS DE FABRICAÇÃO</p><p>A seguir são apresentados de forma sucinta os principais processos de fabricação mecânica. O</p><p>objetivo desse trabalho não é de forma alguma esgotar o assunto, mas sim dar uma idéia sobre os</p><p>princípios básicos de cada um deles informando suas principais características e aplicações.</p><p>Informações mais detalhadas deverão ser procuradas em bibliografia dedicada especificamente a</p><p>cada um dos processos citados.</p><p>PROCESSOS DE FUNDIÇÃO</p><p>1. Introdução</p><p>Fundição é o processo para obter-se objetos vazando metal fundido em um molde preparado com o</p><p>formato da peça, deixando -se o material solidificar-se por resfriamento.</p><p>A fundição é um dos processos mais antigos no campo de trabalho dos metais e data de</p><p>aproximadamente 4.000 AC, tendo sido empregados desde esta época inúmeros métodos para</p><p>obtenção da peça fundida.</p><p>1.1. Importância da Fundição</p><p>Praticamente todo metal é inicialmente fundido. O lingote que dá origem a um metal trabalhado por</p><p>laminação ou forjamento, é inicialmente fundido em uma lingoteira.</p><p>Peças fundidas tem propriedades específicas importantes em engenharia, que podem ser:</p><p>metalúrgicas, físicas ou econômicas. Por exemplo:</p><p>• As peças fundidas são muito mais baratas que as peças forjadas ou conjuntos obtidos por solda,</p><p>desde que a produção passe de um certo limite mínimo, que compense o investimento no modelo</p><p>necessário para a execução do molde para fundição.</p><p>• As peças fundidas são obtidas já na sua forma final ou próximo dela, economizando tempo e</p><p>material.</p><p>• As peças fundidas, adequadamente projetadas, possuem propriedades mecânicas homogêneas.</p><p>Assim, a sua resistência à tração, por exemplo,</p>