LAMINAÇÃO CP 2015 1

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Processos de 
Conformação Plástica (TE 0166)
Prof. Luiz Soares Júnior
Universidade Federal do Ceará
Departamento de Engenharia 
MecânicaSemestre 2015-1
LAMINAÇÃO
Processos de 
Conformação Plástica
Laminação
Observação:
Ler capítulo sobre Laminação na apostila Prof. Hélio páginas 23 a 41
disponível no SIGAA/UFC.
Leitura complementar pelos livros indicados no plano de aula
apresentado e disponíveis na BU/CT.
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Introdução
 Importante processo de conformação plástica:
 Emprego a partir do século XV com aplicações para
chumbo e estanho;
 No século XVI surge a laminação a quente na Inglaterra
para barras e no século XVII para placas;
 Século XVIII surge a laminação a frio;
 Ano de 1936 – início dos estudos sobre fenômenos físicos
relacionados com a deformação;
 Nos primeiros anos do século XXI mais de 90% dos aços
e das ligas de alumínio e cobre passaram por algum
processo de laminação.
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Introdução
 Importante processo de conformação plástica:
Obtenção de 
formas diversas
• Formas planas, 
perfis, folhas, 
redondos etc.
Melhoria das 
propriedades 
mecânicas
• Dureza
• Tensão de 
escoamento e 
ruptura
Economia de 
material
• Menor relação 
peso/resistência 
se comparado a 
fundição e 
usinagem
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Introdução
 Importante processo de conformação plástica:
 atualmente é um dos processos mais utilizados devido 
sua elevada produtividade e controle dimensional do 
produto acabado.
 Os produtos da laminação são empregados em diversas 
áreas:
 barras e lâminas para construção civil;
 trilhos para transportes;
 tubos (com e sem costura);
 roscas de parafusos e chapas metálicas para a indústria.
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Introdução
 Etapas de refino e lingotamento do aço na usina siderúrgica
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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Introdução
 Etapas de laminação até o produto acabado
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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Processo de fabricação por conformação mecânica (ou plástica) onde o
metal (corpo sólido ou peça) é forçado a passar entre dois cilindros
(ferramentas) que giram a mesma velocidade periférica, mas em sentidos
contrários.
Conceito de laminação
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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 Os produtos laminados (materiais ferrosos e não ferrosos) podem ser 
classificados em semi-acabados e acabados:
 produtos semi-acabados (ABNT 6215/86): os blocos (blooms), as 
placas (slabs) e os tarugos (billets).
 produtos acabados subdividem-se:
 não-planos: trilhos e perfis estruturais (I, L, U, T, etc.) obtidos a 
partir de blocos e barras, barras para trefilação e tubos sem 
costura obtidos a partir dos tarugos;
 planos: chapas e as tiras laminadas a quente e a frio, as fitas, 
as folhas e as tiras para fabricação dos tubos com costura.
Classificação dos produtos laminados
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Placas
Blocos
Tarugos
Chapas
Folhas
Tubos
Perfis
Trilhos Barras
Barras
Trefilados
Tubos
Produtos
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Piso
Bobinas
Produtos
“Papel” Alumínio
12
Produtos
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Como a distância entre os cilindros é inferior à espessura da peça, a
mesma sofre uma deformação plástica durante a passagem entre os
cilindros ocorrendo a diminuição da seção transversal e aumento
pequeno da largura e um aumento acentuado do comprimento.
Fundamentos teóricos do processo
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A força de laminação é a força com a qual os cilindros comprimem o
material durante a laminação. O motor (ou motores) deve fornecer
potência (tipicamente entre 200 até 10000HP) para vencer a resistência
do material, as forças de atritos e as resistências passivas (atritos de
mancais, engrenagens etc)
Fundamentos teóricos do processo
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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O laminador se deforma elasticamente (cedagem). Essa deformação depende da
força de laminação, das características dos componentes da cadeira(rigidez).
Desse modo, a espessura final do produto será maior que a prevista.
Fundamentos teóricos do processo
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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Fundamentos teóricos do processo
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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 O contato entre cada cilindro e a perça ocorre segundo o arco de contato 
CA. A esse arco corresponde ao ângulo de contato ou de ataque.
 O volume de metal limitado pelo arco CA é denominado de zona de 
deformação.
Fundamentos teóricos do processo
Id = arco de contato (mm) ≈
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Fundamentos teóricos do processo
Como a velocidade periférica dos cilindros permanece constante, existe uma
linha ou um ponto no arco de contato em que a velocidade da peça se torna
igual a velocidade dos cilindros. Esse ponto é denominado de “ponto
neutro” ou “ponto de não deslizamento” e é nele que ocorre a máxima
pressão aplicada pelos cilindros na peça.
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 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 atuam
tangencialmente ao arco de contato no
sentido de arrastar a peça (Vcil > Vp)
entre os cilindros até o ponto neutro,
invertendo o sentido de atuação após a
passagem por este ponto (Vp > Vcil).
No ponto neutro tem-se a máxima
pressão.
Fundamentos teóricos do processo
Pressão máxima
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 A laminação pode ser realizada a quente ou a frio.
 Laminação a frio: a peça é laminada numa temperatura abaixo da
temperatura de recristalização, apresentando uma maior qualidade de
acabamento e tolerância.
 Laminação a quente: ocorre numa temperatura acima da temperatura
de recristalização, não apresentando um bom acabamento superficial.
Aspectos metalúrgicos do processo
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 Na LAMINAÇÃO A QUENTE, a peça inicial é normalmente um lingote
fundido.
 A temperatura de trabalho situa-se acima da temperatura de
recristalização do metal da peça, a fim de reduzir a resistência à
deformação plástica em cada passagem e permitir a recuperação da
estrutura do metal, evitando o encruamento para os passes posteriores.
 A laminação a quente normalmente é aplicada em operações iniciais
(operações de desbaste) onde são necessárias grandes reduções de
seções transversais.
Aspectos metalúrgicos do processo
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 Laminação a quente
Aspectos metalúrgicos do processo
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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 Na LAMINAÇÃO A FRIO, a peça inicial para o processamento é um
produto semi-acabado, previamente laminado a quente.
 Como a temperatura de trabalho situa-se abaixo da temperatura de
recristalização, o material da peça apresenta uma maior resistência à
deformação e um aumento dessa resistência com a deformação
(encruamento), não permitindo com isso, intensidades elevadas de
redução de seção transversal.
 A laminação a frio é aplicada para as operações finais (normalmente
operações de acabamento).
Aspectos metalúrgicos do processo
24 Laminação a quente 
Equipamentos
25 Laminação a frio
Equipamentos
26
 Os principais equipamentos de laminação são:
 laminadores, 
 sistema de acionamentos dos cilindros e equipamentos de 
manuseio;
 transporte das peças.
 Os laminadores são compostos por: 
 cilindros; 
 mancais; 
 carcaça (gaiola)  estrutura que sustenta os cilindros.
 motor potência aos cilindros e controlar a velocidade de rotação.
Equipamentos
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LaminadoresComponentes de um laminador
• Mesa - onde se realiza a laminação, e pode ser lisa ou com canais; 
•Pescoço - onde se encaixam os mancais;
•Trevos - acoplamento com o eixo motor.
• Os cilindros são aquecidos pelo material laminado a quente e é de grande 
importância um resfriamento adequado deles, usualmente através de jatos de água. 
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Componentes de um laminador – detalhes da mesa
Canais usinados nos cilindros (Gerdau).
Laminadores
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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• Os quadros são construídos de aço ou ferro fundido e podem ser do tipo aberto 
ou fechado .
Laminadores
30 Componentes de um laminador (gaiola)
Laminadores Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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Etapas de 
fabricação 
de um 
laminador 
(gaiola)
Laminadores
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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Laminadores
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Laminadores
Pode ser não reversível (a) e reversível (b). 
Laminador duo
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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Trio: dois de seus cilindros, o superior e o inferior (maiores que o intermediário) são 
acionados por motores e o cilindro intermediário se movimenta pela ação de atrito.
Laminadores
Fonte: Processos de laminação dos aços: uma introdução. Autor: Rizzo, E.M.S, 2007 
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Quádruo  é utilizado para trabalho a quente e a frio de produtos planos (chapas
grossas e finas). São necessários dois cilindros de encosto maiores que os
cilindros de trabalho, podendo ser todos acionados por motores.
Laminadores
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Quádruo
Laminadores
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LAMINADORES SENDIZIMER
Tipos de laminadores
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LAMINADORES SENDIZIMER
Sistema de troca 
rápida de cilindros
(1 a 2 minutos)
“Cartuchos” inseridos
hidraulicamente
Tipos de laminadores
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LAMINADORES UNIVERSAL
Tipos de laminadores
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LAMINADOR MANNESMANN
Tipos de laminadores
41
LAMINADOR MANNESMANN
Tipos de 
laminadores
42
Tipos de laminadores
43
LAMINADOR DE ANÉIS
Tipos de laminadores
44
LAMINADOR DE ANÉISTipos de laminadores
45
LAMINADORES DE ROSCAS
Tipos de laminadores
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Seqüência de fabricação de perfis
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Defeitos dos produtos laminados
 Os defeitos dos produtos laminados são: nervuras, blocos ou tarugos
torcidos ou tortos, defeitos superficiais, colarinhos.
 As tensões residuais surgem devido à deformação plástica não
homogênea na abertura entre os cilindros.
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Defeitos
nos 
cilindros
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Defeitos
nos 
cilindros
50
Defeitos
nos 
cilindros
51
Defeitos
nos 
cilindros
52
Defeitos
nos 
cilindros
53
Defeitos
nos 
cilindros
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 O controle da qualidade através de ultra-som é utilizado 
para detectar falhas, tais como:
 trincas e vazios internos. 
Controle geométrico do processo
 Controle geométrico: através de um rigoroso controle 
sobre:
 o alinhamento entre os cilindros;
 temperatura de processamento;
 intensidade de redução, ondulação superficial;
 desgaste das superfícies dos cilindros.
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 Controle dimensional (durante e após o processamento):
 emprega-se instrumentos baseados na radiação penetrante, 
rugosímetros, micrômetros mecânicos e magnéticos; 
 Controle de qualidade final:
 ensaios químicos;
 Metalográficos;
 mecânicos.
Controle geométrico do processo
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Controle geométrico do processo