Buscar

Otima apostila Conformação Mecânica

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 9, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

Conformação Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Ilustrações 
 
Figura 01 – Recristalização no TQ (há crescimento dos grãos pós-recristalização).................12 
Figura 02 – Encruamento de um material na laminação...........................................................13 
Figura 03 – Ilustração de um processo de laminação...............................................................15 
Figura 04 – forjamento por prensagem.....................................................................................16 
Figura 05 – Processo de trefilação............................................................................................16 
Figura 06 – Processo de extrusão..............................................................................................16 
Figura 07 – Processo de estampagem (profunda).....................................................................17 
Figura 08 – Conformação por dobramento...............................................................................17 
Figura 09 – Conformação com calandra de 4 rolos..................................................................18 
Figura 10 – Processo de conformação por corte.......................................................................18 
Figura 11 – Chapas...................................................................................................................20 
Figura 12 – Tarugo....................................................................................................................20 
Figura 13 – Componentes de um cilindro.................................................................................21 
Figura 14 – Com cilindro regulável durante a operação...........................................................21 
Figura 15 – Vista lateral de quadros fechados e abertos...........................................................22 
Figura 16 – Imagem a (Laminador Duo), e b (Laminador Duo Reversível)............................22 
Figura 17 – Imagem c (Laminador Trio), e d (Laminador Quádruo).......................................23 
Figura 18 – Imagem d (esquema de um laminador quádruo)...................................................23 
 2 
Figura 19 – Imagem Sendzimer................................................................................................24 
Figura 20 – Imagem f(Laminador Universal)...........................................................................24 
Figura 21 – Laminador ranhurados para perfis.........................................................................24 
Figura 22 – Laminador tipo Gray para perfis estruturais tipo H...............................................25 
Figura 23 – Puncionador...........................................................................................................26 
Figura 24 – Forma excêntrica de um laminador passo de peregrino........................................26 
Figura 25 – Seqüência da laminação com o passo de peregrino...............................................26 
Figura 26 – Processo Mannesmann para tubos sem costura.....................................................27 
Figura 27 – Trem continuo de laminação.................................................................................28 
Figura 28 – Trem contínuo de laminação de perfis H (esquerda) e chapas (direita)................28 
Figura 29 – Laminação a quente...............................................................................................29 
Figura 30 – Um exemplo de laminação a quente......................................................................29 
Figura 31 – Desenho esquemático de laminação a frio............................................................30 
Figura 32 – Zonas de divisão da fieira......................................................................................33 
Figura 33 – Detalhe construtivo de uma fieira com núcleo de metal duro...............................34 
Figura 34 – Bancada de trefilação.............................................................................................34 
Figura 35 – Maquina simples de trefilação com tambor vertical..............................................35 
Figura 36 – Maquina dupla de trefilar......................................................................................35 
Figura 37 – Maquina de trefilar continua do tipo acumulativo.................................................35 
Figura 38 – Métodos de trefilação de tubos: Sem suporte interno (rebaixamento) (a); com 
mandril passante (b); com bucha (plug) fixo (c); com bucha flutuante (d)..............................36 
Figura 39 – Maquina de trefilar tubos.......................................................................................36 
Figura 40 – Exemplo de tubo trefilado.....................................................................................36 
Figura 41 – etapas do processo da produção de arames de aço................................................37 
Figura 42 – Exemplos de maquias de trefilar para produção de arames de aço.......................37 
Figura 43 – Exemplo de arame trefilado...................................................................................38 
Figura 44 – Esquema de formação de trincas centrais..............................................................39 
Figura 45 – Calandras de 3 rolos: Médio porte (a); pequeno porte (b).....................................41 
Figura 46 – Calandra de 4 rolos................................................................................................41 
Figura 47 – Exemplos de produtos obtidos através do processo de Extrusão..........................43 
Figura 48 – Ilustração da Extrusão Direta................................................................................44 
Figura 49 – Ilustração da Extrusão Inversa...............................................................................44 
Figura 50 – Ilustração da Extrusão Hidrostática.......................................................................45 
Figura 51 – Ilustração da Extrusão Lateral...............................................................................45 
 3 
Figura 52 - Ilustração dos Parâmetros Geométricos.................................................................46 
Figura 53 – Tipos de Fluxo de Metal na Extrusão com Matrizes Quadradas...........................48 
Figura 54 – Exemplos de Configurações Típicas de Matrizes..................................................48 
Figura 55 – Seção Transversal para Extrusão - Características a Observar para um bom 
Projeto.......................................................................................................................................48 
Figura 56 – Ilustração da Extrusão a Frio.................................................................................50 
Figura 57 – Ilustração da Extrusão por Impacto.......................................................................51 
Figura 58 – Exemplos de peças Fabricadas por Extrusão de Impacto......................................51 
Figura 59 – Fraturas Centrais – Chevrons................................................................................53 
Figura 60 – Exemplo de Prensa de Extrusão Vertical..............................................................53 
Figura 61 – Peças Fabricadas por Extrusão a Frio....................................................................54 
Figura 62 – Extrusora de Borracha...........................................................................................54 
Figura 63– Peças Fabricada por Extrusão a Quente.................................................................55 
Figura 64 – Extrusora de Tubos................................................................................................55Figura 65 – Peças Fabricadas por Extrusão por Impacto..........................................................56 
Figura 66 – Extrusora de alumínio...........................................................................................56 
Figura 67 - Prensa mecânica e moldes utilizados na prensa.....................................................58 
Figura 68 - Prensa mecânica cidade do Porto, Portugal 500 toneladas....................................58 
Figura 69 - Prensa hidráulica com capacidade de 1000 toneladas...........................................59 
Figura 70 - Prensa hidráulica com capacidade de 750 toneladas..............................................59 
Figura 71 - Esquema da operação de corte/cisalhamento.........................................................60 
Figura 72 - Corte simples e puncionamento.............................................................................62 
Figura 73 - Corte parcial e recorte............................................................................................62 
Figura 74 - Matriz para corte....................................................................................................62 
Figura 75 - Rebarbação e corte com punção de ângulo vivo....................................................63 
Figura 76 - Dobramento de chapas...........................................................................................64 
Figura 77 - Exemplo de operações para dobramento de uma peça...........................................64 
Figura 78 - Esforços e linha neutra em peça submetida a dobramento.....................................65 
Figura 79 - Representação da estampagem...............................................................................66 
Figura 80 - Diagrama tensão x deformação.............................................................................66 
Figura 81 - Diagrama tensão x deformação..............................................................................67 
Figura 82 - Máquina de estampagem (a) mecânica e (b) hidráulica.........................................68 
Figura 83 - Fases de fabricação de um lubrificador..................................................................68 
Figura 84 - Fases de fabricação de um lubrificador..................................................................68 
 4 
Figura 85 - Fases de fabricação por embutimento de um cartucho..........................................69 
Figura 86 - Esriramento de chapa.............................................................................................70 
Figura 87 – Estiramento............................................................................................................71 
 
 
 5 
Lista de Tabelas 
 
Tabela 01 – Produtos mais comuns oriundos de trefilação.......................................................32 
Tabela 02 – Principais tratamentos utilizados nos arames........................................................38 
Tabela 03 – Temperaturas de Extrusão para Vários Metais.....................................................50 
Tabela 04 – Vantagens e Desvantagens da Extrusão a Frio.....................................................51 
Tabela 05 - Vantagens e desvantagens na estampagem............................................................70 
 
 6 
Lista de Gráficos 
Gráfico 01 – Constante de Extrusão para metais em Relação a Temperatura..........................47 
Gráfico 02 - Espessura X folga para metais..............................................................................63 
 
 
 7 
 Índice 
 
1-Introdução..............................................................................................................................10 
 
2-Características relacionadas nas conformações mecânicas...................................................11 
2.1-Temperatura na Conformação.................................................................................11 
2.1.1-Trabalho a Quente....................................................................................11 
2.1.2-Trabalho a Frio.........................................................................................12 
2.1.3-Trabalho a Morno.....................................................................................13 
2.2-Classificação quanto aos esforços predominantes..................................................13 
 
3-Descrição dos Principais Processos de Conformação Mecânica...........................................15 
3.1-Laminação...............................................................................................................15 
3.2-Forjamento..............................................................................................................15 
3.3-Trefilação................................................................................................................16 
3.4-Extrusão..................................................................................................................16 
3.5-Estampagem (Profunda)..........................................................................................17 
3.6-Dobramento.............................................................................................................17 
3.7-Calandragem...........................................................................................................17
 3.8-Corte........................................................................................................................18 
 
4-Laminação..............................................................................................................................19 
 4.1-Laminadores............................................................................................................20 
4.2-Processos de Laminação.........................................................................................22 
4.2.1-Laminação a Quente.................................................................................27 
4.2.2-Laminação a Frio......................................................................................22 
4.3-Processamento Termomecânico..............................................................................30 
4.4-Defeitos nos Produtos Laminados..........................................................................31 
 
5-Trefilação...............................................................................................................................32 
5.1-Finalidade................................................................................................................32 
5.2-Fieira.......................................................................................................................33 
5.2.1-Material....................................................................................................33 
 8 
5.3-Equipamentos..........................................................................................................34 
5.3.1-Bancadas de Trefilação...........................................................................34 
5.3.2-Trefiladoras de Tambor............................................................................34 
5.4-Modos de trefilação para tubos...............................................................................35 
5.5-Trefilação dos arames de aço..................................................................................36 
5.5.1-Etapas do processo...................................................................................36 
5.5.2-Tratamentos térmicos dos arames............................................................38 
5.6-Defeitos em trefilados.............................................................................................386-Calandragem..........................................................................................................................40 
6.1-Descrição do processo......................................................................... ....................40 
6.2-Tipos de Calandras..................................................................................................40 
6.2.1-Calandras de três rolos.............................................................................40 
6.2.2-Calandras de quatro rolos.........................................................................41 
6.3-Tipos de calandragem.............................................................................................42 
6.3.1-Calandragem a frio e a quente..................................................................42 
6.4-Defeitos...................................................................................................................42 
 
7-Introdução de Extrusão..........................................................................................................43 
7.1-Tipos de Extrusão...................................................................................................44 
7.1.1-Direta........................................................................................................44 
7.1.2-Indireta.....................................................................................................44 
7.1.3-Hidrostática..............................................................................................45 
7.1.4-Extrusão Lateral.......................................................................................45 
7.2-Parâmetros de Extrusão...........................................................................................46 
7.3-Fluxo do metal........................................................................................................48 
7.4-Tipos de Extrusão com Relação a Ductilidade do material....................................49 
7.4.1-Extrusão a Quente....................................................................................49 
7.4.1.1-Características...........................................................................49 
7.4.2-Extrusão a Frio.........................................................................................50 
7.4.3-Extrusão por Impacto...............................................................................51 
7.5-Defeitos na Extrusão...............................................................................................53 
7.6-Equipamentos utilizados na Extrusão.....................................................................54 
7.7-Aplicações dos Processos de Extrusão no Dia- a- Dia...........................................55 
 9 
7.7.1-Extrusão a Frio.........................................................................................55 
7.7.2-Extrusão a Quente....................................................................................56 
7.7.3-Extrusão por Impacto...............................................................................56 
 
8 - Conformação de chapas.......................................................................................................57 
 8.1 - Classificação dos Processos..................................................................................57 
 8.2 - Ferramentas utilizadas em prensas .......................................................................60 
 8.3 - Corte .....................................................................................................................60 
 8.3.1 - Tipos de Corte .......................................................................................61 
 8.3.2 - Matriz para Corte...................................................................................62 
 8.4 - Dobramento .........................................................................................................64 
 8.4.1 - Raio de Dobramento .............................................................................65
 8.4.2 - Efeito mola ........................................................................................................65 
 8.5 - Estampagem profunda ou embutimento ..............................................................66 
 8.5.1 - Operações de estampagem.....................................................................68 
 8.5.2 – Aplicações.............................................................................................68 
 8.5.3 – Defeitos..................................................................................................69 
 8.6 - Estiramento ..........................................................................................................70 
 8.6.1 - A Estricção no Estiramento....................................................................71 
9 – Conclusão............................................................................................................................72 
 
10 – Agradecimentos................................................................................................................73 
 
11 – Bibliografia.......................................................................................................................74 
 
 10 
1-Introdução 
Os processos de conformação mecânica são aqueles que alteram a geometria do 
material (forma) por deformação plástica, através de forças aplicadas por ferramentas 
adequadas, que podem variar desde pequenas matrizes até grandes cilindros. 
As vantagens com este processo são muitas: bom aproveitamento da matéria; rapidez 
na execução; possibilidade de controle das propriedades mecânicas; e possibilidade de grande 
precisão e tolerância dimensional. É importante observar, entretanto, que o ferramental e os 
equipamentos possuem um custo muito elevado, exigindo grandes produções para justificar o 
processo economicamente. 
Existem algumas centenas de processos unitários de conformação mecânica, 
desenvolvidos para aplicações específicas. Mas é possível classificá-los num pequeno número 
de categorias, com base em critérios tais como: o tipo de esforço, deformação do material, 
variação relativa da espessura da peça, o regime da operação de conformação e o propósito da 
deformação. 
 11 
2-Características relacionadas nas conformações mecânicas 
2.1-Temperatura na Conformação 
Em função da temperatura e do material utilizado, a conformação mecânica pode ser 
classificada como trabalho a frio, a morno e a quente. O trabalho a quente (TQ) é usado para 
reduzir os esforços de conformação e/ou permitir a recristalização. 
Geralmente, a temperatura mais elevada de trabalho a quente é limitada bem abaixo do 
ponto de fusão, devido à possibilidade de fragilização à quente (existência de compostos 
dentro do material com menor ponto de fusão). Basta uma pequena quantidade de constituinte 
com baixo ponto de fusão nos contornos de grão para fazer um material desagregar-se quando 
deformado. 
De outra forma, o trabalho a frio (TF) é a deformação realizada sob condições em que 
não ocorre a recristalização do material. Já no trabalho a morno, ocorre uma recuperação do 
material, sem recristalização. 
É importante entender que a distinção básica entre TQ e TF não está na temperatura em 
si, mas na temperatura de recristalização do material. Porque, dependendo da liga, podemos 
ter TQ com conformações à temperatura ambiente, como no caso de Pb e Sn. Por outro lado, a 
conformação a 1100°C é TF para o tungstênio, cuja temperatura de recristalização é superior, 
embora tal temperatura seja TQ para o aço. 
 
2.1.1-Trabalho a Quente 
Etapa inicial na maioria dos metaise ligas. Este trabalho não só requer menos energia 
para deformar o metal, como proporciona o surgimento de menos discordâncias micro 
estruturais e também ajuda a diminuir as heterogeneidades da estrutura dos lingotes fundidos 
devido às rápidas taxas de difusão presentes às temperaturas de trabalho a quente. Além disso, 
variações micro estruturais proporcionam um aumento na ductilidade e na tenacidade, 
comparado ao estado fundido. 
Como desvantagem, geralmente, a estrutura e propriedades dos metais trabalhados a 
quente não são tão uniformes ao longo da seção reta como nos metais trabalhados a frio e 
recozidos, já que a deformação é sempre maior nas camadas superficiais. O metal possuirá 
grãos recristalizados de menor tamanho nesta região. 
Como o interior do produto estará submetido a temperaturas mais elevadas por um 
período de tempo maior durante o resfriamento do que as superfícies externas, pode ocorrer 
 12 
crescimento de grão no interior de peças de grandes dimensões, que resfriam vagarosamente a 
partir da temperatura de trabalho. 
A maioria das operações de TQ é executada em múltiplos passes; geralmente, nos 
passes intermediários a temperatura é mantida bem acima do limite inferior de recristalização 
do metal para se tirar vantagem da redução na tensão de escoamento, embora com o risco de 
um crescimento de grão. 
 As figura 01 mostra o comportamento dos grãos na conformação com TQ. 
 
 
Figura 01 - Recristalização no TQ (há crescimento dos grãos pós-recristalização) 
 
2.1.2-Trabalho a Frio 
O trabalho a frio é acompanhado do encruamento do metal, que é ocasionado pela 
interação das discordâncias entre si e com outras barreiras (contornos de grão) que impedem o 
seu movimento através da rede cristalina. A deformação plástica produz também um aumento 
no número de discordâncias, as quais, em virtude de sua interação, resultam num elevado 
estado de tensão interna na rede cristalina. 
Um metal cristalino contém em média entre 1 e 100 milhões de cm de discordâncias 
por cm³, enquanto que um metal severamente encruado apresenta cerca de 100 bilhões de cm 
de discordâncias por cm³. 
A estrutura característica do estado encruado (figura 02) examinada ao microscópio 
eletrônico, apresenta dentro de cada grão, regiões pobres em discordâncias, cercadas por um 
emaranhado altamente denso de discordâncias nos planos de deslizamento. 
Tudo isto resulta macroscopicamente num aumento de resistência e dureza e num 
decréscimo da ductilidade do material. Num ensaio de tração, isso se traduz no aumento da 
tensão de escoamento e do limite de resistência, bem como no decréscimo do alongamento 
total (alongamento na fratura). 
 13 
 
Figura 02 - Encruamento de um material na laminação 
 
2.1.3-Trabalho a Morno 
Os processos de deformação a morno objetivam aliar as vantagens das conformações a 
quente e a frio. Dos processos de conformação a morno um dos mais difundidos e com 
maiores aplicações industriais é o forjamento. 
O trabalho a morno consiste na conformação de peças numa faixa de temperatura onde 
ocorre o processo de recuperação do material, não ocorrendo entre tanto, a recristalização. 
Com relação ao trabalho a quente, o processo morno apresenta melhor acabamento 
superficial e precisão dimensional devido à diminuição da oxidação e da dilatação. Assim, 
podem-se ter menores ângulos de saída e maior carga para a retirada da peça das matrizes sem 
deformar o produto. A maior desvantagem é o aumento do limite de escoamento, sendo 
necessário o emprego de prensas mais potentes e ferramentas mais resistentes. 
Em relação ao trabalho a frio, o processo a morno apresenta redução dos esforços de 
deformação, o que permite a conformação mais fácil de peças com formas complexas, 
principalmente em materiais com alta resistência. A conformação a morno melhora ainda a 
ductilidade do material e elimina a necessidade de recozimentos intermediários que 
consomem muita energia e tempo. 
Existe alguma controvérsia sobre a faixa de temperatura empregada na conformação a 
morno dos aços, mas, certamente se torna importante entre 500 e 800°C. 
A temperatura inferior de conformação é limitada em aproximadamente 500°C devido 
à possibilidade de ocorrência da "fragilidade azul" em temperaturas mais baixas. 
 
2.2-Classificação quanto aos esforços predominantes 
 Os processos de conformação mecânica podem ser classificados segundo o tipo de 
esforço em que são submetidos para se realizar o processo que se deseja. 
Dividem-se basicamente em: 
 14 
Compressão direta: predomina a solicitação externa por compressão sobre a peça de 
trabalho. Nesse grupo podem ser classificados os processos de forjamento (livre e em matriz) 
e laminação (plana e de perfis). 
Compressão indireta: as forças externas aplicadas sobre a peça podem ser tanto de 
tração quanto de compressão, mas as que efetivamente provocam a conformação plástica do 
metal são de compressão indireta, desenvolvidas pela reação da matriz sobre a peça. 
Exemplos: (trefílação e extrusão de tubos e fios, e a estampagem profunda embutimento) de 
chapas. 
Estiramento: onde a peça toma a forma da matriz através da aplicação de forças de 
tração em suas extremidades, é o principal exemplo é o estiramento de chapas finas. 
Cisalhamento: onde ocorrem forças cisalhantes suficientes ou não para romper o metal 
no seu plano de cisalhamento. Os melhores exemplos deste tipo de processo são a torção de 
barras e o corte de chapas. 
Flexão: as modificações de forma são obtidas mediante a aplicação de um momento 
fletor. Esse princípio é utilizado para dobrar chapas, barras e outros produtos. Por exemplo, 
processos de dobramento livre, dobramento de borda, dobramento de matriz e calandragem. 
 
 15 
3-Descrição dos Principais Processos de Conformação Mecânica 
Existem algumas centenas de processos unitários de conformação mecânica, 
desenvolvidos para aplicações específicas. 
Mas é possível classificá- los num pequeno número de categorias, com base em 
critérios tais como: o tipo de esforço, deformação do material, variação relativa da espessura 
da peça, o regime da operação de conformação e o propósito da deformação. Basicamente, se 
dividem em: 
 
3.1-Laminação 
Conjunto de processos em que se faz o material passar através da abertura entre 
cilindros que giram (tipo massa de pastel) (figura 03), reduzindo a seção transversal; os 
produtos podem ser placas, chapas, barras de diferentes seções, trilhos, perfis diversos, anéis e 
tubos. 
 
 
Figura 03 – Ilustração de um processo de laminação 
 
3.2-Forjamento 
Conformação por esforços compressivos fazendo o material assumir o contorno da 
ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo. 
Moedas, parafusos, âncoras e virabrequins estão entre os produtos do forjamento. 
Pode ser: 
 Por martela mento (usados martelos de forja que aplicam golpes rápidos e sucessivos 
ao metal por meio de uma massa que varia conforme a necessidade). 
 Por prensagem: (o metal recebe uma força de compressão em baixa velocidade, 
atingindo seu grau máximo antes de ser retirada (figura 04), assim as camadas mais profundas 
da estrutura do material são atingidas, conformando-se mais homogeneamente e melhorando 
 16 
ainda as características metalúrgicas. São usadas prensas hidráulicas para realizar esta 
função, onde as forças aplicadas podem ser absurdamente elevadas). 
 
 
Figura 04 – forjamento por prensagem 
3.3-Trefilação 
Redução da seção transversal de uma barra, fio ou tubo, “puxando-se” a peça através 
de uma ferramenta (fieira ou trefila) em forma de “funil”. É o processo comum para obtenção 
de fios de todo tipo (figura05). 
 
Figura 05 – Processo de trefilação 
 
3.4-Extrusão 
Processo em que a peça é “empurrada” contra a matriz conformadora (figura 06), com 
redução da sua seção transversal, como ocorre numa máquina de formar macarrão. O produto 
pode ser uma barra, perfil (esquadrias de alumínio, etc.) ou tubo. 
 
Figura 06 – Processo de extrusão 
 17 
3.5-Estampagem (Profunda) 
Uma chapa, inicialmente plana, é transformada em um corpo oco sem que haja 
aparecimento de rugas e trincas (figura 07). 
Compreende operações com chapas, com produtos como arruelas, panelas, enlatados, etc. 
 
Figura 07 – Processo de estampagem (profunda) 
 
3.6-Dobramento 
A chapa sofre uma deformação por flexão em prensas que fornecem a energia e os 
movimentos necessários para realizar a operação (figura 08). 
A forma é conferida mediante o emprego de punção e matriz específicas até atingir a 
formadesejada 
 
Figura 08 – Conformação por dobramento 
3.7-Calandragem 
 A chapa a ser calandrada é introduzida na calandra (figura 09), um sistema de 
cilindros que pode ser constituído de 3 ou 4 cilindros, paralelos uns aos outros, formando um 
triangulo (ou um losango no caso de 4 cilindros). 
 18 
 
Figura 09 – Conformação com calandra de 4 rolos 
 
3.8-Corte 
O corte é a operação de cisalhamento de um material na qual uma ferrame nta ou 
punção de corte é forçada contra uma matriz por intermédio da pressão exercida por uma 
prensa (figura 10). 
 
Figura 10 – Processo de conformação por corte 
 
 
 
 
 19 
4-Laminação 
Laminação é o processo de conformação mecânica que consiste em modificar a seção 
transversal de um material passando-o entre dois cilindros que giram em sentido contrário. Os 
produtos podem ser planos (chapas) ou não planos (perfis mais ou menos complexos). 
Na laminação o material é submetido a tensões compressivas elevadas, resultantes da ação de 
prensagem dos rolos e a tensões cisalhantes superficiais, resultantes do atrito entre os rolos e o 
material. As forças de atrito são também responsáveis pelo ato de "puxar" o metal para dentro 
dos cilindros. 
É o processo de transformação mecânico mais utilizado na fabricação de chapas e 
perfis, pois apresenta alta produtividade e um controle dimensional do produto acabado que 
pode ser bastante preciso, além de uma grande variedade de produtos. 
A redução ou desbaste inicial dos lingotes (produtos padronizados da fundição, ver figura 11) 
em blocos, tarugos ou placas é realizado normalmente por laminação a quente. Depois dessa 
fase, segue-se uma nova etapa de laminação à quente para transformar o produto em chapas 
grossas, tiras a quente, vergalhões, barras, tubos, trilhos ou perfis estruturais. Muitos ainda 
passam pela laminação a frio, que produz excelente acabamento superficial, com boas 
propriedades mecânicas e controle dimensional rigoroso do produto final. 
 
 
 
 20 
 
Figura 11 - Chapas 
 
 
Figura 12 - Tarugo 
 
 4.1-Laminadores 
Um laminador consiste basicamente de cilindros (ou rolos), mancais, uma carcaça 
chamada de gaiola ou quadro para fixar estas partes, e um motor para fornecer potência aos 
cilindros e controlar a velocidade de rotação. As forças envolvidas na laminação podem 
facilmente atingir milhares de toneladas, portanto é necessária uma construção bastante rígida, 
além de motores muito potentes para fornecer a potência necessária. Dessa forma, o 
custo de uma moderna instalação de laminação é da ordem de milhões de dólares e são 
consumidas muitas horas de projetos, uma vez que esses requisitos são multiplicados para as 
sucessivas cadeiras de laminação contínua (chamado de “tandem mill”). 
Os cilindros de laminação são de aço fundido ou forjado. Compoem-se de três partes 
(figura 13): a mesa, onde se realiza a laminação, e pode ser lisa ou com canais; os pescoços, 
onde se encaixam os mancais; e os trevos ou garfos de acionamento. Os cilindros são 
aquecidos pelo material laminado a quente e é de grande importância um resfriamento 
adequado deles, usualmente através de jatos de água. 
 21 
 
Figura 13 - Componentes de um cilindro 
 
Os mancais dos cilindros servem de apoio a estes cilindros; eventuais deformações 
destas peças provocariam variações dimensionais nos produtos, o que é altamente indesejável. 
Três tipos de mancais são usados em laminadores: mancais de fricção, onde o pescoço gira 
sobre casquilhos de bronze, madeira, etc., devidamente lubrificados; mancais de rolamento; e 
mancais a filme de óleo sob pressão. 
Utilizam-se variadas disposições de cilindros na laminação, o mais simples é 
constituído por dois cilindros de eixos horizontais, colocados verticalmente um sobre o outro, 
chamado duo. A figura 14mostra uma vista esquemática de um laminador duo, 
constituído por um quadro, dois cilindros de trabalho, e os mancais nos quais giram os 
cilindros. Neste laminador, o cilindro inferior é fixo e o cilindro superior pode mover-se, 
durante a operação, através de um sistema de parafusos. Este movimento também pode ter 
acionamento hidráulico. 
 
Figura 14 - Com cilindro regulável durante a operação 
 22 
 
Figura 15 - Vista lateral de quadros fechados e abertos 
 
4.2-Processos de Laminação 
O processo mais simples é através do laminador duo, que pode ser reversível ou não. 
Nos duos não reversíveis, (figura 16a), o sentido de giro dos cilindros não pode ser invertido, 
e o material só pode ser laminado em um sentido. Nos reversíveis, (figura 16b), a inversão da 
rotação dos cilindros permite que a laminação ocorra nos dois sentidos de passagem entre os 
rolos. No laminador trio, figura 17c, os cilindros sempre giram no mesmo sentido. Porém, 
o material pode ser laminado nos dois sentidos, passando-o alternadamente entre o cilindro 
superior e o intermediário e entre o intermediário e o inferior. 
À medida que se laminam materiais cada vez mais finos, há interesse em utilizar 
cilindros de trabalho de pequeno diâmetro(Apesar de o custo ser mais elevado, pode-se ter 
maior precisão dimensional). Estes cilindros podem fletir, e devem ser apoiados em cilindros 
de encosto, figura 17d. Este tipo de laminador denomina-se quádruo, podendo ser reversível 
ou não. 
 
Figura 16 - Imagem a (Laminador Duo), e b (Laminador Duo Reversível) 
 23 
 
 
Figura 17 - Imagem c (Laminador Trio), e d (Laminador Quádruo) 
 
 
Figura 18 - Imagem d (esquema de um laminador quádruo) 
 
Quando os cilindros de trabalho são muito finos, podem fletir tanto na direção vertical 
quanto na horizontal e devem ser apoiados em ambas direções; um laminador que permite 
estes apoios é o Sendzimer, figura 19. Um outro laminador muito utilizado é o universal, que 
dispõe de dois pares de cilindros de trabalho, com eixos verticais e horizontais, figura 20. 
 24 
 
Figura 19 – Imagem Sendzimer 
 
 
Figura 20 – Imagem F(Laminador Universal) 
 
Barras de seção circular e hexagonal, e perfis estruturais (como vigas em I, calhas e 
trilhos) são produzidos em grande quantidade por laminação a quente com cilindros 
ranhurados, conforme mostrado abaixo. 
 
Figura 21 – Laminador ranhurados para perfis 
 25 
A laminação de barras e perfis difere da laminação de planos, po is a seção transversal 
do metal é reduzida em duas direções (figura 22). Entretanto, em cada passe o metal é 
normalmente comprimido somente em uma direção. No passe subseqüente o material é girado 
em 90°. Uma vez que o metal se expande muito mais na laminação a quente de barras do que 
na laminação a frio de folhas, o cálculo da tolerância necessária para a expansão é um 
problema importante no planejamentodos passes para barras e perfis. 
Um método típico para reduzir um tarugo quadrado numa barra é alternando-se passes 
através de ranhuras ovais e quadradas. O planejamento dos passes para perfis estruturais é 
muito mais complexo e requer bastante experiência. A maioria dos laminadores de barras é 
equipada com guias para conduzir o tarugo para as ranhuras e repetidores para inverter a 
direção da barra e conduzi- la para o próximo passe. Os laminadores desse tipo podem ser 
normalmente duos ou trios. A instalação comum para a produção de barras consiste em uma 
cadeira de desbaste, uma cadeira formadora e uma cadeira de acabamento. 
 
 
 
Figura 22 - Laminador tipo Gray para perfis estruturais tipo H 
 
A laminação de tubos sem costura se dá comumente pelo processo Mannesmann. A 
partir de uma barra de seção circular obtém-se um tubo sem costura, utilizando os seguintes 
laminadores: 
 
a) Puncionador: Realiza o puncionamento do tarugo, obtendo tubos curtos com 
paredes grossas. 
 26 
 
Figura 23 - Puncionador 
 
b) Passo de peregrino: O tubo curto obtido na etapa anterior é submetido a este 
laminador com o objetivo de reduzir a espessura da parede e aumentar o comprimento. É 
necessário posterior acabamento, para desempenar e melhorar tolerância e acabamento 
superficial. 
 
Figura 24 - Forma excêntrica de um laminador passo de peregrino 
 
 
Figura 25 - Seqüência da laminação com o passo de peregrino 
 
 27 
 
Figura 26 - Processo Mannesmann para tubos sem costura 
 
Existem ainda outros tipos de processos de laminação mais especializados, como o 
planetário, de bolas, etc. 
 
4.2.1-Laminação a Quente 
Quando a matéria prima é o lingote ( Produto bruto resultante da fundição em molde 
metálico, geralmente destinado a posterior conformação plástica.), a primeira operação de 
laminação ocorre em um laminador desbastador, que é usualmente um duo reversível cuja 
distância entre os rolos pode ser variada durante a operação. Na operação de desbaste 
utilizam-se também laminadores universais, o que permite um melhor esquadrinha mento do 
produto. Os produtos desta etapa são blocos (“Tarugo quadrado com seção geralmente 
superior a 6x6”, normalmente usado para a fabricação de vigas.) (“blooms”, seção quadrada) 
ou placas(material com mais de 4,775 mm de espessura e largura superior a 304,8 mm.) 
(“slab”, seção retangular). As placas são laminadas até chapas (espessura inferior a 4,775 
mm) ou tiras a quente (espessura inferior a 0,3 mm). Na laminação de chapas, utilizam se 
laminadores duos ou quádruos reversíveis, sendo este último o mais utilizado. Na laminação 
de tiras, comumente utilizam laminadores duos ou quádruos reversíveis numa etapa 
preparadora, e posteriormente um trem contínuo de laminadores quádruos. 
A figura 27 mostra esquematicamente um trem contínuo de laminação. O material, 
após a laminação, é decapado (Carepa: Película de óxido de ferro que se forma na superfície 
do aço laminado a quente, é removida com sprays de água em alta pressão ou outros 
métodos.), recebe spray de óleo (forma um fino filme no material decapado, evitando nova 
formação de óxido.), e é bobinado à quente, indo a seguir para o mercado ou para a laminação 
a frio. 
 28 
 
 
Figura 27 - Trem continuo de laminação 
 
 Deve-se observar que, com o lingotamento contínuo (Ao invés de criar lingotes para 
posterior laminação, o aço líquido é vazado continuamente num molde que sai direto para o 
trem de laminação. Assim, o tarugo não precisa ser aquecido, e já substituiu em muitas usinas 
siderúrgicas o convencional.), produzem-se placas e tarugos diretamente da máquina de 
lingotar, evitando-se uma série de operações de laminação, em especial a laminação desbasta 
Dora. 
 
Figura 28 - Trem contínuo de laminação de perfis H (esquerda) e chapas (direita) 
 
 29 
As indústrias de transformação de não ferrosos operam com uma diversidade muito 
grande de produtos, portanto, os equipamentos utilizados na laminação a quente desses 
materiais são muito menos especializados do que os empregados na laminação a quente de 
aços. Os lingotes de materiais não ferrosos são menores e as tensões de escoamento são 
normalmente mais baixas do que as dos materiais ferrosos, o que permite o uso de 
laminadores de pequeno porte. Laminadores duos ou trios são normalmente usados para a 
maioria dos metais não ferrosos na laminação a quente, entretanto, laminadores quádruos 
contínuos são usados para as ligas de alumínio. 
 
 
Figura 29 - Laminação a quente 
 
Figura 30 - Um exemplo de laminação a quente 
4.2.2-Laminação a Frio 
A laminação a frio é empregada para produzir tiras e folhas (a tira difere da folha pelo 
melhor controle dimensional) com acabamento superficial e tolerâncias dimensionais 
superiores, quando comparadas com as tiras produzidas por laminação a quente. Além disso, 
 30 
o encruamento resultante da redução a frio pode ser aproveitado para dar maior resistência ao 
produto final. 
Os materiais de partida para a produção de tiras de aço laminadas a frio são as bobinas 
a quente decapadas, resultantes dos trens contínuos de laminação. A laminação a frio de 
metais não ferrosos pode ser realizada a partir de tiras a quente ou, como no caso de certas 
ligas de cobre, diretamente de peças fundidas. 
Trens de laminadores quádruos de alta velocidade com três a cinco cadeiras (laminadores) são 
utilizados para a laminação a frio do aço, alumínio e ligas de cobre. A laminação contínua tem 
alta capacidade de produção, o que resulta num custo de produção baixo. 
A redução total atingida por laminação a frio geralmente varia de 50 a 90%. Quando 
se estabelece o grau de redução em cada passe ou em cada cadeira de laminação, deseja-se 
uma distribuição tão uniforme quanto possível nos diversos passes sem haver uma queda 
acentuada em relação à redução máxima em cada passe. Normalmente, a porcentagem de 
redução menor é feita no último passe para permitir um melhor controle do aplainamento, 
bitola e acabamento superficial. 
 
Figura 31 - Desenho esquemático de laminação a frio 
4.3-Processamento Termomecânico 
Na indústria de fabricação do aço as dimensões externas de muitos produtos 
comerciais são resultados da conformação a quente, como na laminação, enquanto que, as 
propriedades mecânicas são obtidas pela adição de elementos de ligas e por tratamento 
térmico após laminação a quente. 
A tendência atual, para produtos que necessitam propriedades específicas, é a união da 
laminação com processos de tratamento térmico, chamado de processamento termomecânico. 
Foi desenvolvida para melhorar as propriedades mecânicas dos materiais já na laminação, 
através do controle do processo de deformação à quente. Laminação controlada, resfriamento 
acelerado e têmpera direta, são exemplos típicos de processamentos 
 31 
termomecânicos. Dessa forma, minimiza-se ou até elimina-se o tratamento térmico após a 
laminação à quente. 
Tal processo geralmente ocasiona uma mudança no projeto de composição química do aço e 
redução na produtividade da laminação à quente, mas tornam possíveis reduções na 
quantidade total de elementos de liga, melhoram a soldabilidade, aumentam a tenacidade e 
algumas vezes produzem novas e benéficas características no aço. 
 
4.4-Defeitos nos Produtos Laminados 
Os produtos laminados podem apresentar defeitos que geralmente são originados na 
fabricação do próprio lingote. Os defeitos mais comuns dos produtos laminados são: 
A) Vazios - Podem ter origem de rechupes ou gases retidos durante a solidificação do 
lingote. Eles causam tanto defeito na superfície quanto enfraquecido da resistênciamecânica 
do produto; 
B) Gotas frias - São respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteiras 
durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material 
até o produto acabado na forma de defeitos na superfície; 
C) Trincas - Aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que 
acontecem em temperaturas inadequadas; 
D) Dobras - São provenientes de reduções excessivas no qual um excesso de massa 
metálica ultrapassa os limites do canal e sofre recalque no passe seguinte; 
E) Inclusões - São partículas resultantes da combinação de elementos presentes na 
composição química do lingote, ou do desgaste de refratários e cuja presença pode tanto 
fragilizar o material durante a laminação quanto causar defeitos na superfície; 
F) Segregações - Acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes mais 
quentes do lingote, as últimas a se solidificarem. 
Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades, além de fragilização e 
enfraquecimento de seções dos produtos laminados. 
Além disso, o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de seção, em 
conseqüência de deficiências no equipamento, e nas condições de temperatura sem 
uniformidade ao longo do processo. 
 
 32 
5-Trefilação 
Trefilação é uma operação em que a matéria-prima é estirada através de uma matriz 
em forma de canal convergente (FIEIRA ou TREFILA) por meio de uma força trativa 
aplicada do lado de saída da matriz. O escoamento plástico é produzido principalmente pelas 
forças compressivas provenientes da reação da matriz sobre o material. A simetria circular é 
muito comum em peças trefiladas, mas não obrigatória. 
A trefilação ocorre pelo racionamento de uma barra, fio ou tubo através de uma matriz 
com perfil semelhante. Desde que a seção transversal da matriz seja sempre menor que a peça 
trabalhada, o processo de trefilação ocasionara uma redução em área e um aumento no 
comprimento. Além disso a trefilação é normalmente realizada a frio 
 
5.1-Finalidade : 
Por este processo é possível obter produtos de grande comprimento contínuo, seções 
pequenas, boa qualidade de superfície e excelente controle dimensional. 
A tabela 01 mostra os produtos mais comuns obtidos com o processo de trefilação, e 
seus respectivos diâmetros para os arames. 
 
Tabela 01 – Produtos mais comuns oriundos de trefilação 
 
 
O material pode ser estirado e reduzido em secção transversal mais do que com 
qualquer outro processo; 
A precisão dimensional obtida é maior do que em qualquer outro processo exceto a 
laminação a frio, que não é aplicável às bitolas comuns de arames; 
A superfície produzida é uniformemente limpa e polida; 
O processo influi nas propriedades mecânicas do material, permitindo, em combinação 
com um tratamento térmico adequado, a obtenção de uma gama variada de propriedades com 
a mesma composição química. 
 33 
5.2-Fieira 
A fieira (figura 32) é o dispositivo básico da trefilação e compõe todos os 
equipamentos trefiladores. 
 
Geometria da fieira: é dividida em quatro zonas (figura 32) 
(1) de entrada 
(2) de redução (a = ângulo de abordagem) 
(3) (guia) de calibração-zona cilíndrica (acabamento é crítico) 
(4) de saída 
 
 
Figura 32– zonas de divisão da fieira 
5.2.1-Material 
Os materiais dependem das exigências do processo (dimensões, esforços) e do 
material a ser trefilado. 
Os mais utilizados são: 
 - Carbonetos sinterizados (sobretudo WC) – widia, 
 - Metal duro, etc. (figura 33) 
 - Aços de alto C revestidos de Cr (cromagem dura) 
 - Aços especiais (Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-W, etc.) 
 - Ferro fundido branco 
 - Cerâmicos (pós de óxidos metálicos sinterizados) 
 - Diamante (p/ fios finos ou de ligas duras) 
 34 
 
Figura 33 – Detalhe construtivo de uma fieira com núcleo de metal duro 
 
5.3-Equipamentos 
Pode-se classificar os equipamentos para trefilação em dois grupos básicos: 
Bancadas de trefilação – utilizadas para produção de componentes não bobináveis como 
barras e tubos 
Trefiladoras de tambor – utilizada para produção de componentes bobináveis, ou seja, arames 
 
5.3.1-Bancadas de Trefilação 
 Na figura 34 pode-se observar o aspecto esquemático de uma bancada de trefilação, 
com os respectivos componentes. 
 
Figura 34 - Bancada de trefilação 
 
5.3.2-Trefiladoras de Tambor 
 As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grandes grupos, a saber: 
Simples (1 só tambor):- para arames grossos (figura 35) 
Duplas: para arames médios (figura 36) 
Múltiplas (contínuas): para arames médios a finos (figura 37) 
 
 As figuras 35, 36 e 37 são exemplos de modelos de maquinas de trefilar a tambor. 
 35 
 
Figura 35 - Maquina simples de trefilação com tambor vertical 
 
 
Figura 36 - Maquina dupla de trefilar 
 
 
Figura 37 - Maquina de trefilar continua do tipo acumulativo 
 
5.4-Modos de trefilação para tubos 
 Os Tubos (figura 40) podem ser trefilados dos seguintes modos: 
- sem apoio interno (REBAIXAMENTO ou AFUNDAMENTO) (figura 38a) 
- com mandril passante (figura 38b) 
- com plug (bucha) interno (figura 38c) 
- com bucha flutuante (figura 38d) 
 
 36 
 
(a) (b) 
 
(c) (d) 
Figura 38 – Métodos de trefilação de tubos: Sem suporte interno (rebaixamento) (a); com 
mandril passante (b); com bucha (plug) fixo (c); com bucha flutuante (d). 
 
Figura 39 – Maquina de trefilar tubos 
 
 
Figura 40 – Exemplo de tubo trefilado 
 
5.5-Trefilação dos arames de aço 
Um dos usos mais corriqueiros da trefilação é a produção de arames de aço (figura 
43). 
 
5.5.1-Etapas do processo 
Os passos a percorrer são discriminados no esquema abaixo (figura 41). Observa-se 
que a trefilação (figura 42) propriamente dita é precedida por várias etapas preparatórias que 
 37 
eliminam todas as impurezas superficiais, por meios físicos e químicos. 
 
 
Figura 41 – etapas do processo da produção de arames de aço 
 
Pode-se descrever o processo basicamente em: 
Matéria-prima: fio-máquina (vergalhão laminado a quente) 
Descarepação: - Mecânica (descascamento): dobramento e escovamento. Química 
(decalagem): com HCl ou H2S04 diluídos. 
Lavagem: em água corrente 
Recobrimento: comumente por imersão em leite de cal Ca(OH)2 a 100°C a fim de neutralizar 
resíduos de ácido, proteger a superfície do arame, e servir de suporte para o lubrificante de 
trefilação. 
Secagem (em estufa): Também remove H2 dissolvido na superfície do material. 
Trefilação: Primeiros passes a seco.Eventualmente: recobrimento com Cu ou Sn e trefilação a 
úmido. 
 
 
 
 
Figura 42 – Exemplos de maquias de trefilar para produção de arames de aço 
 
 38 
 
Figura 43 – Exemplo de arame trefilado 
 
5.5.2-Tratamentos térmicos dos arames 
Depois da trefilação os arames são submetidos a tratamentos térmicos para alívio de 
tensões e/ou obtenção de propriedades mecânicas desejadas. 
 Os principais tratamentos utilizados estão representados na tabela 02. 
 
Tabela 02 – Principais tratamentos utilizados nos arames 
 
 
5.6-Defeitos em trefilados 
Defeitos em trefilação podem resultar de. 
Defeitos na matéria -prima (fissuras,lascas, vazios, inclusões); 
Processo de deformação: Trincas internas em ponta de flecha ("chevrons"), figura 44. 
Quando a redução é pequena e o ângulo de trefilação é relativamente grande 
(tipicamente, quando D/L > 2) a ação compressiva da fieira não penetra até o centro da peça. 
Durante a trefilação as camadas mais internas da peça não recebem compressãoradial, 
mas são arrastadas e forçadas a se estirar pelo material vizinho das camadas superficiais, que 
sofrem a ação direta da fieira. 
Tal situação (deformação heterogênea) gera tensões secundárias trativas no núcleo da 
peça, que pode vir a sofrer um trincamento característico, em ponta de flecha. 
 39 
A melhor solução é diminuir a relação D/L, o que pode ser feito empregando-se uma 
fieira de menor ângulo, ou então se aumentando a redução no passe (em outra fieira com saída 
mais estreita). 
 
Figura 44 - Esquema de formação de trincas centrais 
 40 
6-Calandragem 
 Processo que consiste na introdução de um material (principalmente chapas), em um 
equipamento (calandra) (figura 45), que faz a curvatura do mesmo em angulações que podem 
variar de acordo com as aplicações. 
A chapa a ser calandrada é introduzida na calandra, um sistema de cilindros que pode 
ser constituído de 3 ou 4 cilindros, paralelos uns aos outros, formando um triangulo (ou um 
losango no caso de 4 cilindros). 
 
6.1-Descrição do processo 
O rolo superior, geralmente, com um diâmetro maior que o diâmetro dos rolos 
inferiores, é convenientemente posicionado para se obter o raio de curvatura 
exterior (Re) requerido para a virola 
Admitindo que as reações nos rolos inferiores são verticais (aproximação), pode 
considerar-se que a distribuição de momento fletor é triangular, com o valor 
máximo na zona média do entre – eixo. 
 
6.2-Tipos de Calandras 
6.2.1-Calandras de três rolos 
 Apresentam as seguintes características: 
 - Rolos inferiores, fixos, com igual diâmetro, mas menores (10 a 50%) que o superior. 
- Calandras de maior capacidade: Rolos de maior diâmetro e maior entre-eixo nos rolos 
inferiores e menor força de flexão 
 - Utilização de rolos inferiores de suporte para reduzir a deformação em calandras de 
comprimento elevado (geralmente > 3m) 
 - O ajuste do rolo superior, livre, define o diâmetro da calandragem. 
 - Força de calandragem suficiente para arrastar por atrito o rolo superior. Difícil para chapa 
fina de grande diâmetro (Rolo superior motorizado) 
 - Os extremos da chapa (abas) permanecem direitos 
 
 41 
 
(a) 
 
(b) 
Figura 45 – Calandras de 3 rolos: Médio porte (a); pequeno porte (b). 
 
 As calandras da figura 45 são constituídas de três rolos, usadas para conformar chapas, 
sendo elas para chapas de médio porte (firura 45a), e pequeno porte (figura 45b) 
 
6.2.2-Calandras de quatro rolos 
As calandras de 4 rolos (figura 46) apresentam basicamente as seguintes vantagens nas 
conformações de chapas: 
 - O posicionamento apertado da chapa entre os rolos motores facilita bastante a operação, 
designadamente o manuseamento da chapa que, em muitos casos, pode ser feito por um único 
operador. 
 - A dobragem das abas efetua-se sem necessidade de voltar a chapa. 
 - A calandragem das superfícies cônicas pode efetuar-se continuamente. 
 - A calibragem das virolas, por exemplo após soldadura das extremidades, é facilitada pela 
existência dos dois rolos livres, os quais devem estar ambos atuados neste tipo de operações. 
 
 
Figura 46 – Calandra de 4 rolos 
 
 42 
6.3-Tipos de calandragem 
6.3.1-Calandragem a frio e a quente 
A calandragem a frio é preferível à calandragem a quente (menos dispendiosa e 
problemática), para calandragens a frio, e em especial para passos múltiplos, deve ter-se em 
atenção a deformação máxima que a chapa sofre. 
É usual o tratamento a frio quando: 
 - emax > 5% para aços de baixa liga 
 - emax > 3% para aços ferríticos temperados e revenidos 
A capacidade de calandragem da máquina for ultrapassada em resultado do 
encruamento do material 
A calandragem a quente deverá ser usada quando: 
 - A capacidade de calandragem for insuficiente para realizar o trabalho a frio 
 - Não se conseguir produzir peças com o diâmetro desejado sem que ocorra fissuração 
 - Os tratamentos térmicos necessários à calandragem a frio to rnam a calandragem a quente 
mais econômica. 
 
6.4-Defeitos 
Por ser um processo de conformação mecânica a peça é submetida a esforços, e esses 
esforços podem causar trincas se a conformação não for aplicada, já que a calandragem faz 
com que a peça sofra compressão em alguns pontos, e tensão em outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 43 
7-Introdução de Extrusão 
Extrusão é um processo de conformação mecânica que consiste na compressão de um 
cilindro sólido, por exemplo, de metal alumínio, chamado de Tarugo ou Billet, de encontro a 
um orifício existente em uma matriz (molde ou ferramenta), com o intuito de fazer o material 
fluir por esse orifício e formar um perfil extrusado, sob o efeito de altas pressões e elevadas 
temperaturas de trabalho.Como a geometria da matriz permanece inalterada, os produtos 
extrudados têm seção transversal constante. 
Dependo da ductilidade do material a extrudar, o processo pode ser feito a frio ou a 
quente. Cada tarugo é extrudado individualmente, caracterizando a extrusão como um 
processo semicontínuo. O produto é essencialmente uma peça semi-acabada. A extrusão 
pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste caso denominada extrusão 
fria. 
Os produtos mais comuns são: quadros de janelas e portas, trilhos para portas 
deslizantes, tubos de várias seções transversais e formas arquitetônicas. Os produtos 
extrudados podem ser cortados nos tamanhos desejados para gerarem peças, como 
maçanetas, trancas e engrenagens, como mostrado na figura 47. Em operação combinada 
com forjamento, pode-se gerar componentes para automóveis, bicicletas, motocicletas, 
maquinário pesado e equipamento de transporte. 
Os materiais mais usados na extrusão são: alumínio, cobre, aço de baixo 
carbono, magnésio e chumbo. 
 
 
Figura 47 – Exemplos de produtos obtidos através do processo de Extrusão 
 
 
 44 
OBS: Tarugo é um bloco de metal (perfilado) obtido pela laminação de um lingote. O lingote 
é um bloco de metal produzido por fundição. 
 
7.1-Tipos de Extrusão 
São basicamente dois tipos de extrusão, a direta e a indireta. Mas há ainda duas 
variações: a lateral e a hidrostática. 
 
7.1.1-Direta: Este é o processo básico, denominado direto. Um tarugo cilíndrico é 
colocado numa câmara e forçado por um atuador hidráulico através de uma 
matriz. A abertura da matriz pode ser circular ou de outro formato. Para proteger o pistão 
da alta temperatura e abrasão resultantes do processo, emprega-se um bloco de aço 
chamado falso pistão entre o material e o êmbolo. Utiliza-se ainda um pedaço de grafite 
entre o falso pistão e o material, para garantir que todo material passe pela matriz, 
não deixando nenhuma sobra. 
 
Figura 48 – Ilustração da Extrusão Direta 
 
7.1.2-Indireta: Também conhecida por reversa ou invertida, a matriz se desloca na direção 
do tarugo. Como não há movimento relativo entre o tarugo e as paredes da câmara, as 
forças de atrito e pressões necessárias são menores do que na extrusão direta. Por outro lado, 
como o êmbolo é furado, as cargas a serem utilizadas são limitadas e não é possível 
obter perfis com formatos complexos. 
 
Figura 49 – Ilustração da Extrusão Inversa 
 45 
7.1.3-Hidrostática: O diâmetro do tarugo é menor que o diâmetro da câmara, que é 
preenchida por um fluído hidráulico. A pressão (da ordem de 1400 MPa) é transmitida 
ao tarugo através de um pistão. Não há fricção nas paredes da câmara. O método foi 
desenvolvido nos anos50 e evoluiu para o uso de uma segunda câmara pressurizada mantida 
a uma pressão mais baixa. É a chamada extrusão fluido a fluido, que reduz os defeitos do 
produto que acabou de ser extrudado (oxidação, etc). 
Essa extrusão aumenta a ductilidade do material, portanto materiais frágeis 
podem se beneficiar desta forma de extrusão. Entretanto as vantagens essenciais do método 
são: baixa fricção; pequenos ângulos de matriz; altas relações de extrusão. 
A extrusão hidrostática é realizada usualmente a temperatura ambiente, em geral 
usando óleo vegetal como meio, combinando as qualidades de viscosidade e 
lubrificação. Pode-se também trabalhar em alta temperatura. Neste caso ceras, polímeros 
ou vidro são usados como fluido, que também tem a função de manter o isolamento térmico 
do tarugo durante o procedimento de extrusão. 
Podem ser extrudados por este método uma grande variedade de metais e polímeros, 
formas sólidas, tubos e outras formas vazadas como favo de abelha e perfis. 
 
Figura 50 – Ilustração da Extrusão Hidrostática 
 
7.1.4-Extrusão Lateral: o material do tarugo é forçado através de abertura lateral da câmara. 
Os eixos do punção e da peça tem diferentes direções (ângulo reto). 
 
Figura 51 – Ilustração da Extrusão Lateral 
 46 
7.2-Parâmetros de Extrusão 
Os parâmetros de extrusão se dividem em geométricos e físicos. 
A) Os parâmetros geométricos da extrusão são: 
 O ângulo α da matriz; 
 A relação de extrusão: é o quociente entre as áreas das seções transversais do tarugo 
Ao (área inicial) e do produto extrudado Af (área final); 
 O fator de forma: é a relação entre o perímetro da seção do produto extrudado e a área 
da seção transversal. Quanto maior for o valor, mais complexa será a extrusão. 
 
 
Figura 52 - Ilustração dos Parâmetros Geométricos 
 
B) Os parâmetros físicos da extrusão são: 
 Velocidade de deslocamento do pistão; 
 Força de extrusão; 
 Temperatura do tarugo; 
 Tipo de lubrificante. 
 
As velocidades do pistão podem chegar até 0,5m/s. Geralmente, velocidades menores 
são recomendadas para o alumínio, magnésio e cobre, e velocidades mais altas para aços, 
titânio e ligas refratárias. 
As tolerâncias na extrusão estão na faixa de 0,25 - 2,5 mm e aumentam com as 
dimensões da seção transversal. 
A força requerida para o processo depende da resistência do material, da relação de 
extrusão, da fricção na câmara e na matriz, e outras variáveis como a temperatura e a 
velocidade de extrusão. Pode ser estimada pela seguinte fórmula: 
 
 47 
 
Onde, 
Ao = Área transversal inicial do tarugo; 
k = Constante de extrusão; 
In = Valor dado por variáveis (velocidade, etc); 
Af = Área transversal final do produto extrudado. 
 
O valor de k (constante de extrusão) é obtido através do gráfico 01, dependendo do 
material e temperatura. 
 
Gráfico 01 – Constante de Extrusão para metais em Relação a Temperatura 
7.3-Fluxo do metal 
O fluxo do metal determina a qualidade e as propriedades mecânicas do produto final. 
O mesmo é comparável ao escoamento de um fluido num canal. Os grãos tendem a alongar-se 
formando uma estrutura com orientação preferencial. O fluxo inadequado pode causar 
inúmeros defeitos. 
A técnica de observação do fluxo consiste em seccionar o tarugo ao longo de seu 
comprimento e marcar uma das faces com um quadriculado. As duas metades são então 
colocadas juntas na câmara e extrudadas. Após a extrusão as partes são novamente separadas 
para exame. Na figura 53 pode ser observado o resultado desta técnica, para três situações 
típicas da extrusão direta para matriz quadrada (ângulo da matriz de 90°). 
 48 
 
Figura 53 – Tipos de Fluxo de Metal na Extrusão com Matrizes Quadradas 
 
Observe as zonas mortas nas figuras “b” e “c” , onde o metal fica praticamente 
estacionário nos cantos. A situação é similar ao escoamento de fluido num canal com cantos 
vivos e curvas. 
Por isso, o projeto de matrizes requer experiência considerável. Dois exemplos de 
configurações são mostrados na figura 54. 
 
Figura 54 – Exemplos de Configurações Típicas de Matrizes 
 
Os diferentes tipos de matrizes têm suas características similares, procurando simetria 
da seção transversal, evitar cantos vivos e mudanças extremas nas dimensões dentro da seção 
transversal. Abaixo temos ilustrando na figura 55 o que devemos evitar e o que devemos ter 
em uma matriz, para que haja um bom fluxo do material. 
 
Figura 55 – Seção Transversal para Extrusão - Características a Observar para um bom 
Projeto 
 49 
Para metais com tendência a aderir à parede da matriz, pode-se usar um revestimento 
fino de metal macio e de baixa resistência, como cobre ou aço doce. O procedimento é 
denominado “jaquetamento” ou “enlatamento”. Além de formar uma superfície de baixa 
fricção o tarugo fica protegido contra contaminação do ambiente, e vice-versa no caso de 
material tóxico ou radioativo. 
 
7.4-Tipos de Extrusão com Relação a Ductilidade do material 
7.4.1-Extrusão a Quente 
É feita em temperatura elevada para ligas que não tenham suficiente ductilidade a 
temperatura ambiente, de forma a reduzir as forças necessárias. 
 
7.4.1.1-Características 
A extrusão a quente apresenta alguns problemas como todo o processo de alta 
temperatura: 
 O desgaste da matriz é excessivo. 
 O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não-uniformes. 
 O tarugo aquecido é coberto por filme de óxido (exceto quando aquecido em 
atmosfera inerte) que afeta o comportamento do fluxo do metal por suas características 
de fricção e pode gerar um produto de pobre acabamento superficial. 
 Algumas medidas preventivas podem sanar ou minorar o efeito dos problemas 
mencionados acima: 
1. Para reduzir o efeito de esfriamento e prolongar a vida da ferramenta, a matriz 
pode ser pré-aquecida. 
2. Para melhorar o acabamento superficial, a camada de óxido é removida através 
do uso de uma placa, com diâmetro inferior ao da câmara, posicionada sobre o 
pistão. Ao extrudar o tarugo, uma casca cilíndrica contendo a camada de óxido 
permanece "colada" à parede da câmara. Com isto elimina-se a presença de 
óxidos no produto. A casca é posteriormente removida da câmara. 
 
Veja o campo de temperaturas para extrusão de vários metais, na tabela 03 abaixo: 
 50 
 
Tabela 03 – Temperaturas de Extrusão para Vários Metais 
 
7.4.2-Extrusão a Frio 
Desenvolvida nos anos 40 é o processo que combina operações de extrusão direta, 
indireta e forjamento. O processo foi aceito na indústria particularmente para ferramentas e 
componentes de automóveis, motocicletas, bicicletas, acessórios e equipamento agrícola. O 
processo usa tarugos cortados de barras laminadas, fios ou chapas. Os tarugos menores que 40 
mm de diâmetro são cisalhados e tem suas bordas ajustadas por retificação. Diâmetros 
maiores são usinados a partir de barras, com comprimentos específicos. Embora componentes 
extrudados a frio sejam em geral mais leves, fabricam-se componentes de até 45 kg e com 
comprimentos de até 2m. 
 
Figura 56 – Ilustração da Extrusão a Frio 
 
 
 
 51 
Vantagens e desvantagens da extrusão a frio em relação à extrusão a quente 
 
Tabela 04 – Vantagens e Desvantagens da Extrusão a Frio 
 
7.4.3-Extrusão por Impacto 
É similar a extrusão indireta e freqüentemente incluída na categoria da extrusão a frio. 
O punção desce rapidamente sobre o tarugo que é extrudado para trás. A espessura da seção 
extrudada é função da folga entre o punção e a cavidade da matriz. 
 
Figura 57 – Ilustraçãoda Extrusão por Impacto 
 
Produtos típicos são mostrados na figura 58: 
 
Figura 58– Exemplos de peças Fabricadas por Extrusão de Impacto 
 52 
Incluem os tubos de pastas e assemelhados que são peças descartáveis. 
Podem-se obter diâmetros de até 150 mm . 
A maioria dos metais não ferrosos podem ser extrudados por impacto, usando-se 
prensas verticais e taxas de produção de até duas peças por segundo. 
O processo permite produzir seções tubulares de paredes muito finas ( relações de 
diâmetro/ espessura da ordem de 0,005) Por esta razão a simetria da peça e concentricidade do 
punção são fatores importantes. 
 
7.5-Defeitos na Extrusão 
Dependendo das condições e do material extrudado podem ocorrer vários tipos de 
defeitos, que afetam a resistência e qualidade do produto final. Os principais defeitos são: 
 Trinca superficial: ocorre quanto a temperatura ou a velocidade é muito alta. Estas 
causam um aumento significativo da temperatura da superfície, causando trincas e 
rasgos. Os defeitos são intergranulares. Ocorrem especialmente em ligas de alumínio, 
magnésio e zinco, embora possam ocorrer em ligas de alta temperatura. Estes defeitos 
podem ser evitados reduzindo-se a velocidade de extrusão e diminuindo a temperatura 
do tarugo. 
 Cachimbo: o tipo de padrão de fluxo mostrado na figura anteriormente tende a arrastar 
óxidos e impurezas superficiais para o centro do tarugo, como num funil. Este defeito 
é conhecido como defeito cachimbo (ou rabo de peixe). O defeito pode se estender até 
um terço do comprimento da parte extrudada e deve ser eliminado por corte. O de feito 
pode ser minimizado alterando-se o padrão de fluxo para um comportamento mais 
uniforme., controlando a fricção e minimizando os gradientes de temperatura. 
Alternativamente o tarugo pode ser usinado ou tratado quimicamente antes da 
extrusão, removendo-se as impurezas superficiais. 
 Trinca interna: o centro do tarugo pode desenvolver fissuras que são conhecidas como 
trincas centrais, fratura tipo ponta de flecha ou chevron. O defeito é atribuído à tensão 
hidrostática de tração na linha central , similar à situação da região de estricção em um 
corpo em ensaio de tração. A tendência à formação de fissuras centrais aumenta com o 
crescimento da fricção e da relação de extrusão . Este tipo de defeito também aparece 
na extrusão de tubos. 
 
 53 
 
Figura 59 – Fraturas Centrais - Chevrons 
 
7.6-Equipamentos utilizados na Extrusão 
O equipamento básico de extrusão é uma prensa hidráulica. É possível controlar a 
velocidade de operação e o curso. A força pode ser mantida constante para um longo curso, 
tornando possível a extrusão de peças longas, e aumentando a taxa de produção. 
 
 
Figura 60 – Exemplo de Prensa de Extrusão Vertical 
 
Prensas hidráulicas verticais são geralmente usadas para extrusão a frio. Elas tem 
usualmente menor capacidade daquelas usadas para extrusão a quente, mas ocupam menos 
espaço horizontal. Prensas excêntricas são também usadas para extrusão a frio e por impacto, 
e são indicadas para produção em série de pequenos componentes. Operações de múltiplos 
estágios, onde a área da seção transversal é progressivamente reduzida, são efetuadas em 
prensas especiais. 
 54 
7.7-Aplicações dos Processos de Extrusão no Dia- a- Dia 
7.7.1-Extrusão a Frio 
 
Figura 61 – Peças Fabricadas por Extrusão a Frio 
 
 
Figura 62 - Extrusora de Borracha 
Dados da Extrusora 
 Extrusora para borracha aloja rosca de ø 30 até 300 mm. Desenvolvida para 
acompanhar a versatilidade das operações com borracha, ou seja, alimentação a frio ou a 
quente, é robusta, compacta, de funcionamento silencioso e sem vibrações. Apresenta-se em 
seis modelos MK/f, para alimentação a frio, que alojam rosca com diâmetro de 30 a 150 mm, 
relação L/D de 12/14/16 e rotação de 60-80 a 32-40 (1/min), possibilitando a produção de 10-
15 a 800-1.200 kg/h. Para alimentação a quente, encontra-se também em seis modelos MK/q, 
mas com rosca de 90 até 300 mm de diâmetro, relação L/D de 6/8 e rotação de 65-90 a 24-30 
(1/min), viabilizando a produção de 450-600 a 4.200-6.000 kg/h. Possui estrutura de ferro 
fundido nodular e aço, equipando-se com fusos e camisas de aço DIN 1.8550, nitretados com 
dureza de 1.000 Vickers. 
Empresa: Makintec Ind. e Com. de Máquinas Ltda. 
Localização:São José do Rio Preto, SP 
 
 55 
7.7.2-Extrusão a Quente 
 
Figura 63 - Peças Fabricada por Extrusão a Quente 
 
 
Figura 64 - Extrusora de Tubos 
 
Dados da Extrusora: 
Fabrica tubos técnicos de PP-R, PEAD e PEBD para água quente e fria. Apresentada 
nos tamanhos 90 L/D32, 75 L/D 32 e 60 L/D 32, respectivamente com potências de 175, 90 e 
70 kW, RED. 1:10, produz de 350 a 450, 300 a 350 e 200 a 250 kg/h. Dispõe de redutor 
refrigerado a óleo, banheira a vácuo spray com sistema de dosagem de água na entrada do 
calibrador, suportando tubos de ø 20 a 160 mm; e sistema de bucha com ranhuras na 
alimentação com dissipador e câmara de refrigeração forçada. 
Empresa: Perfilpolimer Ind. e Com. Ltda. 
Localização: Joinville, SC 
 
 56 
7.7.3-Extrusão por Impacto 
 
Figura 65 - Peças Fabricadas por Extrusão por Impacto 
 
 
Figura 66 - Extrusora de alumínio 
Dados da Extrusora: 
Prensa Hidráulica Horizontal de Quatro Colunas para extrusão de alumínio com 
Platem Móvel e Periféricos nas seguintes capacidades: 600, 800, 1200, 2000 Ton. 
 57 
8 - Conformação de chapas 
A Conformação de chapas é o processo de transformação mecânica que compreende 
operações de: 
 Corte; 
 Dobramento; 
 Estampagem profunda ou Embutimento; 
 Estiramento; 
O processo de conformação de chapas consiste em conformar um disco plano ("blank") à 
forma de uma matriz, pela aplicação de esforços transmitidos através de um punção. Na 
operação ocorrem alongamentos e contração das dimensões de todos os elementos de volume, 
em três dimensões. A chapa originalmente plana, adquire uma nova forma geométrica. 
8.1 - Classificação dos Processos 
A conformação de chapas metálicas finas pode ser classificada através do tipo de 
operação empregada . Assim pode-se ter : estampagem profunda, corte em prensa, 
estiramento, etc. 
A maior parte da produção seriada de partes conformadas a partir de chapas finas é 
realizada em prensas mecânicas ou hidráulicas. Nas prensas mecânicas a energia é geralmente 
armazenada em um volante e transferida para o cursor móvel no êmbolo da prensa. As 
prensas mecânicas são quase sempre de ação rápida e aplicam golpes de curta duração, 
enquanto que as prensas hidráulicas são de ação mais lenta, mas podem aplicar golpes mais 
longos. As prensas podem ser de efeito simples ou de duplo efeito. Algumas vezes pode ser 
utilizado o martelo de queda na conformação de chapas finas. O martelo não permite que a 
força seja tão bem controlada como nas prensas, por isso não é adequado para operações mais 
severas de conformação. 
 A seguir temos imagens de prensas mecânicas e hidráulicas. 
 58 
 
Figura 67 - Prensa mecânica e moldes utilizados na prensa 
 
 
 
Figura 68 - Prensa mecânica cidade do Porto, Portugal 500 toneladas 
 59 
 
Figura 69 - Prensa hidráulica com capacidade de 1000 toneladas 
 
A prensa hidráulica acima é do fabricante SHEYARS, tem capacidade para 1.000 
toneladas, mesa de 2.000 mm x 3700 mm, área do martelo de 2.000 mm x 3.700 mm. A 
distância máxima entre mesa e martelo 1.850 mm, mínima de 1.180 mm, distância entre os 
furos da mesa 150 mm, área da almofada 750 mm x 1650 mm, pressão do martelo 5 a 210 
kg/cm² - 725.000 kg, pressão da almofada 175kg/cm²- 231.000 kg, (0800842/04).

Outros materiais