Laminação, Trefilação, Extrusão e Processos Não Convencionais

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<p>Laminação, trefilação, extrusão e</p><p>processos não convencionais</p><p>Você vai conhecer os processos de laminação, trefilação, extrusão e processos não convencionais, bem</p><p>como suas operações, classificações e aplicações.</p><p>Profa. Ana Oliveira</p><p>1. Itens iniciais</p><p>Propósito</p><p>Os processos de conformação por laminação, trefilação, extrusão e processos não convencionais são</p><p>amplamente utilizados em vários segmentos da indústria metalmecânica moderna. É importante para o</p><p>profissional que irá atuar na área de processos de fabricação entender como conciliar a capacidade produtiva</p><p>com a qualidade do produto final, otimizando o processo e, consequentemente, os resultados da produção.</p><p>Objetivos</p><p>Descrever os laminadores, os processos de laminação a quente e a frio e o processamento</p><p>termodinâmico.</p><p>Analisar as propriedades no material decorrentes dos processos de trefilação e extrusão.</p><p>Reconhecer os processos não convencionais de laminação e especiais de extrusão.</p><p>Introdução</p><p>Olá! Antes de iniciarmos, assista ao vídeo e confira os principais aspectos que serão tratados ao longo deste</p><p>conteúdo.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>1. Laminadores e processos de laminação</p><p>Laminação</p><p>Conheça neste vídeo os laminadores e os processos de laminação a quente, a frio e o processamento</p><p>termodinâmico.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Laminadores na indústria</p><p>Confira neste vídeo os processos industriais de laminação e sua implicação nas propriedades mecânicas do</p><p>metal laminado.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>O processo de conformação mecânica por laminação</p><p>O processo de conformação mecânica por laminação visa modificar a seção transversal de um material,</p><p>forçando-o a passar por entre cilindros que possuem movimentos rotatórios opostos.</p><p>Esquema representativo do processo de laminação a frio.</p><p>Como resultado desse processo são obtidos planos, chamados também de chapas, ou não planos, que são os</p><p>perfis com grau de complexidade diferenciado.</p><p>A conformação mecânica por laminação é o processo mais utilizado de transformação mecânica para a</p><p>produção de chapas e perfis, por sua capacidade de elevada produtividade e absoluto controle dimensional</p><p>do produto.</p><p>Nesse processo, os rolos ao prensarem o material, submetem esse material a significativas tensões de</p><p>compressão e cisalhamento em sua superfície. Essas tensões derivam do atrito que surge entre os rolos e o</p><p>material.</p><p>Laminadores</p><p>São equipamentos compostos por: rolos (cilindros), mancais, um motor, que tem por finalidade fornecer</p><p>potência para os rolos e exercer o controle da velocidade de rotação, e um quadro onde são fixadas todas</p><p>essas partes.</p><p>Os laminadores têm que ser equipamentos compostos de elementos bastante fortes, pois os esforços</p><p>envolvidos em um processo de laminação são muito elevados, e seu motor deve ser muito potente já que ele</p><p>deverá fornecer a potência suficiente compatível com esses esforços.</p><p>Curiosidade</p><p>Uma operação de laminação industrial é muito cara, com valores da ordem de milhões de dólares. Todo</p><p>esse custo se refere aos equipamentos necessários, bem como ao tempo dedicado ao projeto.</p><p>Os materiais que compõem os laminadores são aço fundido ou mesmo forjado. Os laminadores possuem uma</p><p>mesa, que é o local onde, no processo da laminação, efetivamente ocorre o processo de empescoçamento.</p><p>Nesse local empescoçado, ocorre o encaixe dos mancais e garfos para o acionamento, também chamados de</p><p>trevos. Em uma laminação a quente, há o aquecimento dos cilindros e, portanto, é prevista uma etapa de</p><p>resfriamento. Em geral, esse resfriamento é feito por meio de jatos de água.</p><p>Mancais</p><p>São os componentes usados como apoios dos cilindros, e devem ser protegidos contra possíveis</p><p>deformações que possam ocorrer em seus corpos, já que tais deformações certamente poderiam</p><p>provocar efeitos de variação dimensional nos produtos. Há três tipos de mancais bastante usados em</p><p>processos de laminação: os de fricção, rolamento e a filme de óleo sob pressão.</p><p>Posicionamento dos cilindros dos laminadores</p><p>Em um processo de conformação por laminação, há várias disposições para arranjar os cilindros. O formato</p><p>mais simples e usual é aquele constituído por dois cilindros de eixos horizontais, sendo dispostos um sobre o</p><p>outro em um formato vertical. Essa configuração recebe o nome de duo. Nesses tipos de laminadores, os</p><p>cilindros apresentam diâmetros que variam de 0,6 a 1,4 m e podem realizar dois tipos de laminação, em função</p><p>do sentido de giro dos cilindros:</p><p>Irreversível</p><p>Quando eles giram no mesmo sentido, e nessa</p><p>configuração só existe um único sentido de</p><p>laminação do metal.</p><p>Reversível</p><p>Quando há possibilidade de reversão do sentido</p><p>de giro dos cilindros, o que permite a laminação</p><p>em dois sentidos.</p><p>Há ainda outras formas de configuração para os laminadores, vejamos alguns exemplos:</p><p>O trio, no qual três cilindros são dispostos em uma coluna vertical, giram no mesmo sentido, porém, o</p><p>material pode ser trabalhado em ambos os sentidos, fazendo uma alternância de sentidos entre o</p><p>cilindro superior e o intermediário com o intermediário e o inferior.</p><p>O quádruo, no qual dois cilindros menores fazem o contato com a peça e há ainda mais dois cilindros</p><p>de apoio de menor tamanho e diâmetro pequeno.</p><p>O laminador com cilindros agrupados, também chamado Sendzimir, uma configuração que permite</p><p>utilizar cilindros menores na operação que podem fletir tanto na horizontal quanto na direção vertical.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>O aço laminado a quente é um processo que envolve a</p><p>laminação com altas temperaturas.</p><p>Veja um esquema com vários tipos de configuração dos laminadores:</p><p>Configurações de laminadores: (a) duo, (b) trio, (c) quádruo, (d) Sendzimir, (e) trem</p><p>de laminação.</p><p>Laminação a quente, a frio e processamento</p><p>termomecânico</p><p>Assista ao vídeo e entenda a diferença entre os processos de laminação a quente e a frio, o que é um</p><p>processo termomecânico e quais são os maquinários envolvidos nesses modelos de conformação mecânica.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>O processo de laminação a quente</p><p>Nos processos de conformação mecânica por laminação, a metodologia mais utilizada é a laminação a quente.</p><p>Aquecer o material permite realizar o processo</p><p>de laminação em uma grande quantidade de</p><p>material de uma única vez. Esse trabalho a</p><p>quente tem como vantagem ser isento de</p><p>tensões residuais e apresentar propriedades</p><p>isotrópicas, porém, apresenta desvantagens,</p><p>tais como estreitas faixas de tolerâncias de</p><p>tensão e uma fina película de óxido na camada</p><p>superficial do produto.</p><p>Todas as vezes em que a matéria-prima é um</p><p>lingote, ou seja, uma matéria-prima obtida por</p><p>um processo de fundição em molde metálico, a</p><p>primeira etapa em um processo de</p><p>conformação mecânica de laminação ocorre em</p><p>um laminador desbastador, (blooming), e a configuração normalmente utilizada é a duo no formato reversível.</p><p>Nesse processo de desbaste, podem também ser utilizados laminadores universais, visando a um melhor</p><p>esquadrinhamento do produto que, geralmente, são blocos ou placas. Se, após o processamento do lingote o</p><p>produto obtido for uma placa metálica, realizam-se operações de laminação até se obter chapas metálicas, e</p><p>para isso são utilizados laminadores duos ou quádruos reversíveis.</p><p>Também podem ser utilizadas tiras de metal aquecidas, com o processo em duas etapas:</p><p>•</p><p>A laminação a frio ocorre em temperatura ambiente,</p><p>abaixo da temperatura de recristalização do material.</p><p>Uma preparadora, com rolos desbastadores.</p><p>Outra, em que são utilizados os laminadores duos ou quádruos.</p><p>pós essas etapas, a peça metálica passa por um trem contínuo de laminadores quádruos.</p><p>Existe ainda a possibilidade de o aço líquido sair direto para o trem de laminação, em vez de serem gerados</p><p>lingotes. Esse processo é chamado de lingotamento contínuo. As placas e os tarugos produzidos sairiam</p><p>diretamente da máquina de lingotar, assim, algumas operações seriam desnecessárias, entre</p><p>elas, a laminação</p><p>desbastadora.</p><p>A laminação a quente melhora a ductilidade do material sem que isso se reflita em uma alteração da dureza,</p><p>aumenta a resistência à tração do material em determinada direção e é um processo rápido, pois depende de</p><p>equipamentos de menor potência.</p><p>O processo de laminação a frio</p><p>A laminação a frio é feita quando se deseja</p><p>acabamento superficial, e/ou maiores</p><p>resistências (como dureza, por exemplo), em</p><p>tiras e folhas metálicas, após o processo de</p><p>laminação a quente.</p><p>Ela naturalmente proporciona ao material um</p><p>encruamento devido ao trabalho ser a frio e que</p><p>pode ser aproveitado para dar ao material uma</p><p>resistência maior.</p><p>O material que dá origem ao processo de</p><p>laminação a frio advém dos trens contínuos de</p><p>laminação e quando o processo é feito em</p><p>metais não ferrosos pode ser processado a partir de tiras a quente ou mesmo até direto de peças fundidas.</p><p>A laminação a frio pode ser realizada em ligas metálicas, tais como:</p><p>Aço.</p><p>1.</p><p>2.</p><p>3.</p><p>Alumínio.</p><p>Ligas de cobre.</p><p>Como vimos, além desses metais, a laminação a frio também pode ser realizada por meio de trens</p><p>laminadores quádruos com elevada velocidade. Então, o lingote de metal é passado, sucessivas vezes, até</p><p>que se tenha a redução de espessura desejada, em uma distribuição uniforme de massa. Nesse processo,</p><p>deixa-se para o último passe do material laminado, o menor percentual de redução desejado, visando obter</p><p>melhor controle do aplainamento no acabamento superficial. A redução total em um processo de laminação a</p><p>frio pode alcançar cerca de 90% da deformação do metal.</p><p>Atenção</p><p>A laminação a frio normalmente é precedida da laminação a quente, da limpeza da carepa e da</p><p>superfície, e, em alguns casos, por uma decapagem. É possível obter bons acabamentos superficiais e</p><p>propriedades mecânicas. O processo de laminação deve ser realizado por tensões acima do limite de</p><p>escoamento do metal, para que as deformações sejam permanentes.</p><p>Processamento termomecânico</p><p>Na formação do aço, industrialmente, suas propriedades mecânicas são induzidas por adição de elementos de</p><p>liga e por tratamentos térmicos executados após a laminação a quente do material. Essa junção da laminação</p><p>com tratamentos térmicos é definida como processamento termomecânico.</p><p>Na prática, sua utilização é feita visando alterar de forma positiva as propriedades mecânicas dos materiais</p><p>ainda na laminação, por meio do processo de deformação a quente do material. Normalmente, o material sofre</p><p>uma laminação controlada, um resfriamento rápido seguido de um processo de têmpera, pois assim reduz-se</p><p>a necessidade de tratamentos térmicos após a operação de laminação.</p><p>É importante destacar que a utilização desse processamento termomecânico geralmente proporciona uma</p><p>variação na composição química do aço e com isso uma diminuição da produtividade no processo de</p><p>laminação, mas traz como vantagens: um aumento na tenacidade, e uma melhoria na soldabilidade do</p><p>material.</p><p>Defeitos nas peças laminadas</p><p>Há vários defeitos em uma peça que podem resultar de um processo de laminação, porém, esses defeitos são</p><p>ocasionados no próprio processo de fabricação do lingote. Os defeitos mais verificados são:</p><p>Vazios</p><p>Normalmente causados por gases que ficam presos durante o processo de</p><p>solidificação do lingote. Suas consequências são buracos na superfície do</p><p>material, ou diminuição da resistência mecânica do produto.</p><p>Gotas frias</p><p>São partes do metal que se solidificam nas paredes das lingoteiras por</p><p>ocasião do vazamento e que depois se ligam ao lingote permanecendo no</p><p>produto, causando defeitos na superfície.</p><p>Trincas</p><p>Surgem no próprio lingote ou durante o processo de redução quando feito em</p><p>temperaturas não apropriadas.</p><p>Dobras</p><p>Acontecem quando há uma excessiva quantidade de reduções, por muitos</p><p>passes da chapa metálica na laminadora, a chapa se alarga tanto que o metal</p><p>ultrapassa os limites laterais da laminadora, e então, no passe seguinte, esse</p><p>excesso sofre recalque.</p><p>Inclusões</p><p>São resultados das combinações de elementos que se faziam presentes na</p><p>composição química do lingote. Sua existência proporciona defeitos na</p><p>superfície ou até mesmo fragiliza o material.</p><p>Segregações</p><p>Consistem na existência, durante o processo, de alguns elementos que</p><p>podem se concentrar nas partes mais quentes do lingote, que são as últimas</p><p>partes que se solidificam. Sua existência proporciona alteração das</p><p>propriedades do material.</p><p>Além dos defeitos citados, há ainda aqueles que podem ser ocasionados por falha no equipamento ou devido</p><p>à falta de controle da temperatura ao longo de todo o processo de laminação.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>Quando há uma necessidade de se trabalhar uma grande quantidade de material, por meio de deformação,</p><p>normalmente nos processos de laminação o mais utilizado é a laminação a quente. Que tipo de vantagens traz</p><p>esse processo?</p><p>A</p><p>É isento de tensões residuais.</p><p>B</p><p>Não apresenta propriedades isotrópicas.</p><p>C</p><p>Apresenta estreitas faixas de tolerâncias.</p><p>D</p><p>Apresenta uma camada de óxido na parte superior do produto.</p><p>E</p><p>Apresenta elevadas tensões residuais.</p><p>A alternativa A está correta.</p><p>A maior vantagem do processo de conformação por laminação quente é a isenção das tensões residuais e</p><p>o material apresentar propriedades isotrópicas. Já em relação à desvantagem do processo de conformação</p><p>a quente, suas faixas de tolerâncias se apresentam estreitas e ocorre uma oxidação na camada superficial</p><p>do produto.</p><p>Questão 2</p><p>Em um processo de conformação por laminação há possibilidade de serem ocasionados vários defeitos. Sabe-</p><p>se que a maior parte deles é causada durante a fabricação do lingote. Em relação aos defeitos gerados</p><p>durante o processo de fabricação, podem existir:</p><p>I. Trincas proporcionadas durante o processo de redução.</p><p>II. Vazios que são gases que ficam presos durante o processo de solidificação.</p><p>III. Segregações que é a ausência de elementos concentrados na parte mais quente do lingote.</p><p>Está correto o que se afirma em</p><p>A</p><p>apenas I.</p><p>B</p><p>apenas II.</p><p>C</p><p>apenas I e II.</p><p>D</p><p>apenas I e III.</p><p>E</p><p>apenas II e III.</p><p>A alternativa C está correta.</p><p>A afirmativa I está correta, pois o lingote pode ser o responsável por ocasionar as trincas, durante o</p><p>processo de laminação. A afirmativa II está correta, pois como há gases retidos no interior do lingote, eles</p><p>tendem a se movimentar e sair pela superfície. Isso pode causar vazios externos (na superfície) e internos.</p><p>A afirmativa III está incorreta, pois as segregações ocorrem no aquecimento do lingote, e elas podem ser</p><p>oriundas de impurezas no ambiente, ou de algum componente químico presente no processo.</p><p>2. Trefilação e extrusão</p><p>Os processos de trefilação e extrusão</p><p>Conheça neste vídeo as propriedades mecânicas criadas após a realização dos processos de trefilação e</p><p>extrusão de metais.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>O processo de trefilação</p><p>Conheça neste vídeo o maquinário envolvido no processo industrial de trefilação e o porquê desse processo</p><p>ser necessário para atendimento da indústria de metais.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>O processo na indústria</p><p>O processo de trefilação é um processo de redução da seção transversal, seja de:</p><p>Barra.</p><p>Vara.</p><p>Arame.</p><p>O processo de trefilação ocorre por meio de um esforço sobre esse material por uma abertura existente em</p><p>uma matriz. Embora seja evidente a existência de tensões de tração, há também tensões de compressão,</p><p>visto que o material é comprimido na medida em que ele passa pela abertura existente na matriz. Assim, no</p><p>processo de trefilação, há a existência de uma deformação denominada compressão indireta. Confira o</p><p>processo!</p><p>Processo de trefilação de uma barra, vara ou arame.</p><p>No processo de trefilação de barra e de arame, existe uma diferença básica que é o diâmetro do material</p><p>sendo trefilado. A trefilação de barra é um termo comumente utilizado para barras e vergalhões de metal que</p><p>apresentem elevados diâmetros, quando comparados com a trefilação de arame cujos diâmetros são</p><p>bem</p><p>menores. Os mecanismos para ambos os processos, seja de barra ou de arame, são os mesmos, porém, os</p><p>métodos utilizados, bem como os equipamentos e até mesmo as terminologias são diferentes. Vejamos as</p><p>seguintes diferenças nos processos de trefilação:</p><p>Barra</p><p>É feita uma operação única de redução, ou seja, o material é puxado de encontro a uma abertura em</p><p>uma matriz. Esse material, uma peça cilíndrica retilínea, apresenta grande diâmetro e isso</p><p>normalmente serve de limitação para o processo de trefilação.</p><p>Arame</p><p>É feita uma operação utilizando bobinas, e com isso, o comprimento de material é da ordem de</p><p>milhares de metros de arame, por isso é necessária uma série de matrizes de trefilação, normalmente,</p><p>12 matrizes. Essa sequência é denominada trefilação contínua, tendo em vista os longos ciclos de</p><p>produção proporcionados pelas bobinas de arame.</p><p>Aço</p><p>Nessa trefilação, uma fieira de carboneto de tungstênio é utilizada dentro de uma carcaça de aço. A</p><p>dureza desse carboneto gera uma superfície mais resistente ao desgaste bastante importante no</p><p>processo de redução do arame de aço.</p><p>Algumas precauções devem ser tomadas por ocasião de um processo de trefilação visando assegurar que a</p><p>superfície do material que será trefilado esteja limpa e lubrificada. Há ainda a possibilidade de encruamento</p><p>do material por ocasião da trefilação, e isso proporcionará a utilização de tratamentos térmicos intermediários</p><p>para amaciar o material. Fato é que os procedimentos usados devem ser considerados em razão do metal ou</p><p>da liga que se está trefilando, bem como do diâmetro final desejado e da dureza do material pretendida.</p><p>Equipamentos</p><p>O processo de trefilação é, normalmente, realizado como um processo a frio. Em regra, o formato final do</p><p>produto apresenta seção transversal circular, embora haja possibilidade também de se obter seções</p><p>quadradas, ou até mesmo outros tipos de seções transversais. Para a produção de fios e cabos elétricos,</p><p>arames para cercas, barras de metais para a produção de pregos, parafusos e molas, bem como outros tipos</p><p>similares é utilizada a trefilação de arames. Já a trefilação de barras, que trabalha com diâmetros maiores,</p><p>normalmente é utilizada para produção de barras de metais para usinagem e/ou forjamento.</p><p>Comentário</p><p>A produção dessas peças, utilizando o processo de trefilação, é feita para aproveitar as vantagens que o</p><p>processo traz para essas fabricações e algumas são o ótimo acabamento superficial, boas propriedades</p><p>mecânicas, melhores controles de precisão e melhor relação custo-benefício do processo.</p><p>O nome do equipamento que realiza a trefilação de barras é bancada de trefilação, composta por uma mesa</p><p>de entrada, uma cadeira de trefilação, onde ficam as matrizes de trefilação, um carro e uma prateleira de</p><p>saída. Confira um exemplo desse arranjo do processo, operado hidraulicamente:</p><p>Bancada de trefilação de barras operada hidraulicamente.</p><p>Vemos, na imagem, um carro utilizado para puxar o material de encontro à matriz de trefilação. O acionamento</p><p>desse carro é feito por cilindros hidráulicos, ou por meio de correntes que sejam tracionadas por motores.</p><p>Normalmente, várias matrizes são dispostas na cadeira de trefilação para que em um mesmo processo seja</p><p>possível puxarem várias barras ao mesmo tempo, por suas respectivas fieiras.</p><p>Antes de um processo de trefilação, o material deve receber uma preparação, que consiste em:</p><p>Recozimento</p><p>Tem por objetivo elevar a ductilidade do material, para que seja permitido suportar a deformação que</p><p>ele sofrerá durante a trefilação.</p><p>Limpeza</p><p>Tem por objetivo evitar danos à superfície do material e consiste na retirada de contaminantes</p><p>superficiais, como ferrugem. É comum após o processo de limpeza, o material passar por uma etapa</p><p>de pré-lubrificação.</p><p>Apontamento</p><p>Tem por objetivo a operação de redução do diâmetro de entrada do material para que ele possa ser</p><p>introduzido pela fieira para iniciar toda a operação de trefilação. Esse apontamento, normalmente, é</p><p>feito por forjamento rotatório, laminação ou torneamento.</p><p>O processo de trefilação é iniciado quando a ponta do material é agarrada pelo mordente do carro para que o</p><p>material possa ser tracionado pela trefiladora.</p><p>O processo de extrusão</p><p>Confira neste vídeo como são realizados os processos de extrusão e os maquinários utilizados.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Realização do processo</p><p>O processo de extrusão é um processo de redução da seção transversal de um material por meio de uma</p><p>conformação plástica, no qual um esforço é feito sobre um material, forçando-o a passar por uma abertura de</p><p>uma matriz. Esse processo comumente é comparado ao de uma pasta de dente sendo exprimida para fora de</p><p>seu tubo.</p><p>Existem várias vantagens nesse processo, entre as quais, cita-se o fato de não gerar ou gerar poucas sucatas</p><p>durante o processamento. É um processo utilizado na produção de barras cilíndricas ou tubos e quando o</p><p>material apresenta uma boa ductilidade, alumínio, por exemplo, é possível também obter seções transversais</p><p>mais complexas, como esta:</p><p>Exemplos de perfis extrudados.</p><p>Tipos de extrusão</p><p>A principal classificação do processo de extrusão é a extrusão direta e a extrusão indireta. Existem outras,</p><p>como a extrusão a quente e a frio. Vamos conhecê-las!</p><p>Extrusão direta</p><p>Consiste em um tarugo de material colocado dentro de uma câmara, sujeito à ação de um êmbolo que o</p><p>comprime forçando-o a passar (escoar) através de uma ou até mesmo várias aberturas existentes em uma</p><p>matriz no lado oposto à câmara. Quando o processo vai terminando, ou seja, à medida que o êmbolo vai se</p><p>aproximando da matriz dentro da câmara, uma pequena parte do tarugo, que permanece não podendo ser</p><p>escoada pela abertura da matriz, é cortada logo após a saída da matriz. Essa parte não utilizada é chamada</p><p>de fundo. Observe!</p><p>Extrusão direta.</p><p>A extrusão direta tem como desvantagem o elevado atrito existente entre a superfície do material e a câmara.</p><p>Esse atrito é criado quando o tarugo de material é forçado a deslizar dentro da câmara em direção à matriz.</p><p>Os esforços existentes nesse processo são bastante elevados devido a esse atrito. No processo de extrusão a</p><p>quente, a presença de uma camada de óxido na superfície do material provoca esforços maiores ainda além</p><p>de proporcionar defeitos no produto extrudado.</p><p>Nesse processo de extrusão direta é possível extrudar seções vazadas, desde que o tarugo, inicialmente,</p><p>tenha sido furado, com um furo paralelo ao eixo, e que por esse furo seja passado um mandril fixo ao</p><p>equipamento. O material é extrudado normalmente, sendo forçado de encontro à matriz e sua seção</p><p>transversal final é tubular. Vejamos!</p><p>Extrusão direta de seção vazada.</p><p>Em um processo de extrusão direta, normalmente, é utilizado um material de seção transversal circular, porém,</p><p>o formato final é definido pela forma da abertura constante da matriz.</p><p>Extrusão indireta</p><p>Comumente conhecida como extrusão reversa ou extrusão à ré, possui uma constituição da matriz diferente</p><p>da extrusão direta. Sua matriz é montada no êmbolo diferentemente da extrusão direta, na qual ela era</p><p>montada no lado oposto da câmara.</p><p>Nesse processo, o material é forçado a escoar através de uma folga na direção contrária ao movimento do</p><p>êmbolo. O material fica estático dentro da câmara e com isso não há a desvantagem de geração do atrito</p><p>entre o material e as paredes da câmara, ocasionando, com isso, esforços menores quando comparados à</p><p>extrusão direta.</p><p>Na próxima imagem, vemos que o processo apresenta como desvantagem a rigidez inferior do êmbolo vazado</p><p>e a natural dificuldade de escorar o material extrudado durante a operação.</p><p>Extrusão indireta.</p><p>É possível também a obtenção de seções transversais vazadas, fazendo com que o material a ser escoado</p><p>tenha o seu movimento em torno do êmbolo, tomando o formato de um copo. O comprimento dessa peça</p><p>extrudada constitui uma limitação do processo e quanto maior o comprimento do material, maior será também</p><p>o problema de sustentação. Confira!</p><p>Extrusão indireta</p><p>de seção vazada.</p><p>Outra classificação da extrusão diz respeito à temperatura de trabalho e, portanto, ela poder ser extrusão a</p><p>quente ou a frio. É importante destacar que a extrusão pode ser realizada das duas maneiras, variando apenas</p><p>quanto ao material a ser extrudado e da quantidade de deformação que ele estará sujeito durante à</p><p>conformação. Existem materiais que normalmente são extrudados a quente, e entre eles citam-se o alumínio,</p><p>cobre, o estanho e as ligas de aço, porém, eles também podem ser extrudados a frio. O alumínio é o material</p><p>mais utilizado nos processos de extrusão. Vejamos as diferenças dos seguintes processos de extrusão:</p><p>A quente</p><p>O tarugo recebe um preaquecimento a uma temperatura acima da sua temperatura de recristalização.</p><p>O objetivo dessa operação é a diminuição da resistência elástica, e o aumento da ductilidade do</p><p>material, pois, com isso, há a possibilidade de reduções maiores de seção transversal, bem como</p><p>produção de formas mais complexas. Além disso, essa operação traz como vantagens ao processo a</p><p>diminuição dos esforços do êmbolo e consequente aumento da sua velocidade. Nesse processo,</p><p>também ocorre o problema de lubrificação de alguns materiais, ao ponto de lubrificantes especiais</p><p>terem sido desenvolvidos para aumentar a efetividade sob condições mais severas, que podem ser</p><p>ocasionados na operação de extrusão a quente. Ex.: o vidro, que reduz o atrito e ainda é usado como</p><p>isolante térmico entre o tarugo e a câmara.</p><p>A frio</p><p>É normalmente utilizado na produção de peças diferentes, buscando um formato final acabado. Essa</p><p>operação apresenta como vantagens o aumento da resistência proporcionada pelo encruamento do</p><p>material, as tolerâncias são mais apertadas quando comparadas com a extrusão a quente, apresenta</p><p>ainda melhor acabamento superficial e ausência da camada de óxidos.</p><p>Quando desenvolvida na temperatura ambiente, ou seja, a frio (ou até a morno), não há necessidade</p><p>do preaquecimento do material.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>Em um processo de trefilação, observa-se que há a redução da seção transversal de uma barra, vara ou</p><p>arame, puxando esse material e fazendo ele passar por uma abertura em uma matriz. Que tipos de esforços</p><p>são realizados sobre esse material, durante a realização desse processo?</p><p>A</p><p>Somente tensões de tração.</p><p>B</p><p>Tensões de tração e compressão.</p><p>C</p><p>Somente tensões de compressão.</p><p>D</p><p>Tensões de flexão.</p><p>E</p><p>Tensões de cisalhamento.</p><p>A alternativa B está correta.</p><p>No processo de trefilação se observam as tensões de tração, pela própria execução do processo em que o</p><p>material é puxado através de uma abertura em uma matriz, porém, há também tensões de compressão uma</p><p>vez que o material é comprimido para que possa reduzir seu diâmetro.</p><p>Questão 2</p><p>No processo de extrusão, é possível observar alguns tipos de classificação. Quanto ao posicionamento da</p><p>matriz, de forma direta ou indireta e quanto à temperatura, quente, morno ou frio. Quanto a esses tipos</p><p>citados é possível afirmar:</p><p>I. Na extrusão a frio, quando feita à temperatura ambiente é necessário preaquecimento do material.</p><p>II. É necessário preaquecer o material, para que se realize o processo de extrusão a quente.</p><p>III. Ao realizar a extrusão a quente, aumenta-se a ductilidade do material, durante o processo.</p><p>Está correto o que se afirma em</p><p>A</p><p>apenas I.</p><p>B</p><p>apenas II.</p><p>C</p><p>apenas I e II.</p><p>D</p><p>apenas I e III.</p><p>E</p><p>apenas II e III.</p><p>A alternativa E está correta.</p><p>A afirmativa I está incorreta, porque na extrusão frio na temperatura ambiente, não há necessidade de</p><p>preaquecimento do material. A afirmativa II está correta, porque na extrusão a quente há necessidade de</p><p>preaquecimento do material acima da sua temperatura de recristalização. A afirmativa III está correta,</p><p>porque entre objetivos da extrusão a quente está o aumento da ductilidade do material e com isso há</p><p>possibilidade maiores de redução de sua seção ou obtenção de formas mais complexas.</p><p>3. Processos não convencionais</p><p>Processos não convencionais de laminação e extrusão</p><p>Confira neste vídeo outros métodos considerados não convencionais para conformação mecânica de metais,</p><p>tanto de laminação, como de extrusão.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Processos não convencionais de laminação</p><p>Conheça neste vídeo o processo Mannesmann, o processo de laminação de roscas e anéis e o processo de</p><p>laminação transversal (Cross-rolling ou Roll forging).</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Entre os processos de conformação mecânica, o processo de laminação se destaca na produção de tubos</p><p>sem costura, como tubos de aços-carbono, aços inoxidáveis e de aços-liga. Esses tubos sem costura são</p><p>produzidos por um tipo especial de laminação conhecido como processo de laminação Mannesmann, que</p><p>permite a produção de tubos com diâmetro externo de até 660 mm. Além disso, dentro dos processos de</p><p>laminação temos ainda o processo de laminação de roscas e de anéis.</p><p>Processo Mannesmann</p><p>Esse processo foi idealizado em 1885, na Alemanha, pelos irmãos Mannesmann. São produzidos tubos sem</p><p>costura, ou seja, tubos que não apresentam um cordão de solda.</p><p>Saiba mais</p><p>Para a confecção do tubo sem costura, uma barra de aço maciça e de seção transversal redonda,</p><p>aquecida a uma temperatura de aproximadamente 1300°C, passa entre dois rolos que fazem a barra de</p><p>metal avançar em direção a um mandril que a perfura, formando um tubo.</p><p>Nesse processo, pode-se produzir tubos com até 28 metros de comprimento, com diâmetro externo variando</p><p>entre 60 e 660 mm. Além disso, a espessura da parede dos tubos pode variar entre 3 e 125 mm, sendo</p><p>possível produzir tubos sem costura com paredes bem espessas.</p><p>Para que isso seja possível, os rolos de laminação apresentam uma dupla conicidade. Os rolos são</p><p>posicionados de maneira a apresentarem uma pequena inclinação em relação ao longo eixo da barra, fazendo</p><p>com que esta gire devido a um momento torsor (gerado pelos cilindros) e avance entre os rolos. Quando a</p><p>barra encontra o mandril, há a formação de tensões compressivas progressivas, que causam altas tensões de</p><p>ruptura no centro da barra, formando o tubo sem costura.</p><p>Operações secundárias são realizadas após a fabricação dos tubos para alcançar de maneira mais precisa as</p><p>especificações do tubo, como operações para otimizar o acabamento superficial, diâmetros externo e interno</p><p>e precisão dimensional, assim como alterações microestruturais. Veja!</p><p>Produção de tubos sem costura pelo processo Mannesmann.</p><p>Laminação de roscas</p><p>É um processo especial de conformação utilizado para produzir roscas em peças cilíndricas. Pode ser</p><p>realizada por diferentes processos, como a usinagem pelo processo de rosqueamento e a laminação por meio</p><p>da laminação de roscas.</p><p>Roscas produzidas pelo processo de laminação são conformadas, ou seja, o material sofrerá deformação</p><p>plástica se conformando na forma das matrizes, levando ao encruamento do material e, consequentemente,</p><p>ao aumento da sua resistência. Além disso, as roscas apresentam maior resistência à fadiga, em consequência</p><p>da exposição do material a tensões compressivas durante o processo de laminação. Por outro lado, roscas</p><p>produzidas por usinagem são produzidas pelo arrancamento do material realizado por ferramentas de corte.</p><p>O processo de laminação de roscas, destacando-se os processos de produção em série de roscas</p><p>externas, pode ser realizado por matrizes planas ou cilíndricas, em grande parte realizadas a frio.</p><p>Na laminação de roscas com matrizes planas, uma das matrizes é fixa e a outra é móvel. Durante a produção,</p><p>uma matriz se desloca sobre a outra criando as roscas na peça desejada, como roscas de parafusos. Observe!</p><p>Processo de laminação de roscas.</p><p>O processo de laminação de roscas apresenta alta taxa de produção, podendo produzir aproximadamente 8</p><p>peças por segundo, se forem peças simples como parafusos.</p><p>As peças produzidas por conformação de roscas podem apresentar alguns defeitos, como filetes defeituosos</p><p>ou filetes duplos, que podem ser atenuados com a</p><p>utilização de lubrificantes de roscas específicos durante o</p><p>processo de fabricação.</p><p>Laminação transversal.</p><p>No processo de laminação de roscas não há arrancamento de material, portanto, não há formação de cavaco,</p><p>ou seja, de resíduos.</p><p>Laminação de anéis</p><p>Nesse processo obtêm-se anéis de diâmetros maiores e paredes mais delgadas, a partir de anéis com</p><p>diâmetro menor e com paredes mais espessas. Para isso, as paredes do anel são comprimidas por</p><p>laminadores que trabalham em dois conjuntos: o primeiro conjunto é formado pelos cilindros principal e</p><p>intermediário e o segundo conjunto é formado pelos cilindros de borda. O processo pode ser realizado a frio e</p><p>a quente, para anéis pequenos e grandes, respectivamente. Confira na imagem!</p><p>Processo de laminação de anéis.</p><p>Quando comparado a outros processos a laminação de anéis, apresenta maior economia com matéria-prima e</p><p>peças com maior resistência devido ao trabalho a frio.</p><p>No processo, podem-se produzir vasos de pressão, aros para rodas de estradas de ferro, anéis para tubos,</p><p>entre outras.</p><p>Laminação transversal (cross-rolling ou roll forging)</p><p>O processo de laminação transversal é</p><p>realizado com a passagem de uma peça</p><p>cilíndrica ou retangular por um conjunto de</p><p>rolos que apresentam geometrias específicas,</p><p>como entalhes, para obtenção de formas</p><p>requeridas. Esses rolos giram em direções</p><p>opostas, mas não giram de forma constante,</p><p>passando uma única vez na região da peça</p><p>onde se deseja criar o entalhe. É aplicado na</p><p>produção de peças, como a ponta do eixo da</p><p>roda de automóveis.</p><p>Processos especiais de extrusão</p><p>Conheça neste vídeo os processos especiais de extrusão por impacto e extrusão hidrostática.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Extrusão por impacto</p><p>Nessa extrusão o material não é comprimido sobre a peça exercendo uma pressão como nos processos de</p><p>extrusão convencionais, mas na verdade, ele se choca contra a peça, produzindo um impacto. É empregada</p><p>para gerar peças individuais e em geral é realizada a frio. Esse tipo de extrusão pode ser realizado de</p><p>diferentes maneiras: extrusão avante, extrusão a ré e a combinação de avante e a ré.</p><p>Nos processos de extrusão por impacto, podem-se obter peças de paredes muito delgadas, como tubos de</p><p>pastas de dentes. Destaca-se como processo produtivo tendo em vista que as altas velocidades do processo</p><p>de extrusão por impacto possibilitam a obtenção de elevadas taxas de produção. Observe na imagem a seguir.</p><p>Processo de extrusão por impacto (a) avante, (b) a ré, (c) combinação de avante e a</p><p>ré.</p><p>Extrusão hidrostática</p><p>A extrusão hidrostática recebe esse nome por causa da aplicação de um fluido que exerce pressão</p><p>hidrostática sobre o êmbolo. Esse tipo de extrusão tem por objetivo minimizar o atrito presente na superfície</p><p>de contato entre o tarugo e a câmara, com a colocação de um fluido dentro da câmara em torno do tarugo.</p><p>O processo de extrusão, nesse caso, é realizado pela aplicação da extrusão avante. Tendo em vista a redução</p><p>do atrito, o atrito na matriz é diminuído, sendo necessária a aplicação de uma força menor no êmbolo para a</p><p>realização do processo.</p><p>Nesse processo, o tarugo precisa ser adaptado para se encaixar precisamente à cavidade de entrada da</p><p>matriz, evitando a saída do fluido.</p><p>A pressão hidrostática aumenta a ductilidade do material, assim, o processo de extrusão hidrostática pode ser</p><p>uma excelente alternativa para substituir processos convencionais de extrusão para materiais mais frágeis.</p><p>Pode ser realizada a frio ou a quente, com a utilização de fluidos específicos. Veja!</p><p>Processo de extrusão hidrostática.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>O processo de laminação é o processo indicado na produção de tubos sem costura, como tubos de aços-</p><p>carbono, aços inoxidáveis e de aços-liga. Esses tubos são produzidos via processo de laminação</p><p>Mannesmann. Sobre esse processo é possível afirmar:</p><p>I – O processo Mannesmann produz tubos sem costura.</p><p>II – O processo Mannesmann isenta a peça de operações mecânicas secundárias.</p><p>III – Com o processo Mannesmann, pode-se produzir tubos de paredes espessas.</p><p>Está correto o que se afirma em</p><p>A</p><p>apenas I.</p><p>B</p><p>apenas II.</p><p>C</p><p>apenas I e II.</p><p>D</p><p>apenas I e III.</p><p>E</p><p>apenas II e III.</p><p>A alternativa D está correta.</p><p>A afirmação I está correta, porque o processo Mannesmann foi idealizado justamente para produzir tubos</p><p>sem qualquer cordão de solda, chamados por isso de tubos sem costura. A afirmação II está incorreta,</p><p>porque no processo Mannesmann são necessárias operações secundárias visando alcançar de forma mais</p><p>precisa as especificações do tubo. A afirmação III está correta, porque no processo Mannesmann é possível</p><p>produzir não somente os tubos sem costuras, como também tubos com espessuras bem significativas.</p><p>Questão 2</p><p>Para produção de roscas em peças cilíndricas, utilizamos a laminação de roscas. Sobre esse processo, analise</p><p>as afirmativas a seguir.</p><p>I – Ao realizar o processo de laminação de roscas, conformando o material na forma das matrizes, haverá</p><p>deformação plástica.</p><p>II – Os materiais laminados por rosca possuem maior resistência à fadiga.</p><p>III – O processo de laminação por rosca fragiliza o material a tensões de compressão e aumenta a resistência</p><p>em relação a tensões de tração.</p><p>Está correto o que se afirma em</p><p>A</p><p>somente I.</p><p>B</p><p>somente II.</p><p>C</p><p>somente III.</p><p>D</p><p>II e III.</p><p>E</p><p>I e II.</p><p>A alternativa E está correta.</p><p>A afirmação I está correta, porque no processo de laminação por roscas o material é submetido a uma</p><p>deformação plástica pela matriz, conformando-se pelo formato dela. A afirmação II está correta, porque no</p><p>processo de laminação por roscas, as roscas apresentam maior resistência à fadiga, em consequência da</p><p>exposição do material a tensões compressivas durante o processo de laminação. A afirmação III está</p><p>incorreta, porque no processo de laminação por roscas, elas apresentam maior resistência à fadiga em</p><p>consequência da exposição do material a tensões compressivas durante o processo de laminação.</p><p>4. Conclusão</p><p>Considerações finais</p><p>Discutimos a conformação mecânica dos materiais e analisamos os aspectos gerais da conformação mecânica</p><p>de laminação, mostrando sua classificação e abordando as condições de trabalho em função da temperatura.</p><p>Conhecemos os processos de trefilação e extrusão e vimos suas aplicações e as classificações pertinentes a</p><p>cada um dos processos. Além disso, discutimos os processos não convencionais, abordando os diversos tipos</p><p>não convencionais de laminação e de extrusão.</p><p>Todos esses processos apresentados são de grande valia para a formação profissional, pois são amplamente</p><p>utilizados na indústria, em metais, desde a produção de simples arames galvanizados, a grandes colunas de</p><p>aço. Outro ponto é que esses processos podem ser utilizados como tratamento dos metais para obtenção de</p><p>propriedades mecânicas desejadas, como conferir laminação à superfície, aumentar a dureza superficial e/ou</p><p>fornecer determinada geometria do perfil transversal, que seja vital ao processo. Vergalhões, parafusos e</p><p>pregos utilizam esses tipos de processos para sua produção.</p><p>Podcast</p><p>Ouça sobre os diferentes processos de conformação mecânica que permitem a redução da área</p><p>transversal do material metálico.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para ouvir o áudio.</p><p>Explore +</p><p>Confira as indicações que separamos especialmente para você!</p><p>Pesquise Forjamento em matriz fechada de peças em aço. Dissertação de mestrado de João Pedro Ribeiro</p><p>Pedrosa Pinto, da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Portugal.</p><p>Aprofunde seus conhecimentos no livro Fundamentos da Conformação Mecânica dos Metais, de Paulo</p><p>Roberto Cetlin e Horacio Helman, publicado pela Artliber, em 2015.</p><p>Leia o editorial Importância dos processos de manufatura por conformação mecânica para o Brasil, do</p><p>engenheiro Lirio Schaeffer, publicado na revista Thema, v. 19, n. 1, 2021.</p><p>Pesquise o artigo Propriedades fundamentais dos aços ferramenta para matrizes de forjamento, de Rafael</p><p>Agnelli Mesquita e Paulo de Tarso</p><p>Haddad.</p><p>Referências</p><p>DUSTRE. Forjamento matriz aberta. Consultado na internet em: 24 fev. 2023.</p><p>GROOVER, M. P. Introdução aos Processos de Fabricação. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2014.</p><p>KIMINAMI, C. S.; CASTRO, W. B. de; OLIVEIRA, M. F. de. Introdução aos processos de fabricação de produtos</p><p>metálicos. São Paulo: Blücher, 2013.</p><p>SANTOS, B. K. dos; QUADROS, M. L. de. Processo de conformação. Porto Alegre: Grupo A, 2018.</p><p>SOUZA, T. S. G. Efeito da rugosidade no desgaste de punções de conformação a frio. 2016. Dissertação</p><p>(Mestrado em Ciências) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia</p><p>Mecânica, 2016.</p><p>Laminação, trefilação, extrusão e processos não convencionais</p><p>1. Itens iniciais</p><p>Propósito</p><p>Objetivos</p><p>Introdução</p><p>Conteúdo interativo</p><p>1. Laminadores e processos de laminação</p><p>Laminação</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Laminadores na indústria</p><p>Conteúdo interativo</p><p>O processo de conformação mecânica por laminação</p><p>Laminadores</p><p>Curiosidade</p><p>Posicionamento dos cilindros dos laminadores</p><p>Irreversível</p><p>Reversível</p><p>Laminação a quente, a frio e processamento termomecânico</p><p>Conteúdo interativo</p><p>O processo de laminação a quente</p><p>O processo de laminação a frio</p><p>Atenção</p><p>Processamento termomecânico</p><p>Defeitos nas peças laminadas</p><p>Vazios</p><p>Gotas frias</p><p>Trincas</p><p>Dobras</p><p>Inclusões</p><p>Segregações</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>2. Trefilação e extrusão</p><p>Os processos de trefilação e extrusão</p><p>Conteúdo interativo</p><p>O processo de trefilação</p><p>Conteúdo interativo</p><p>O processo na indústria</p><p>Barra</p><p>Arame</p><p>Aço</p><p>Equipamentos</p><p>Comentário</p><p>Recozimento</p><p>Limpeza</p><p>Apontamento</p><p>O processo de extrusão</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Realização do processo</p><p>Tipos de extrusão</p><p>Extrusão direta</p><p>Extrusão indireta</p><p>A quente</p><p>A frio</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>3. Processos não convencionais</p><p>Processos não convencionais de laminação e extrusão</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Processos não convencionais de laminação</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Processo Mannesmann</p><p>Saiba mais</p><p>Laminação de roscas</p><p>Laminação de anéis</p><p>Laminação transversal (cross-rolling ou roll forging)</p><p>Processos especiais de extrusão</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Extrusão por impacto</p><p>Extrusão hidrostática</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>4. Conclusão</p><p>Considerações finais</p><p>Podcast</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Explore +</p><p>Referências</p>