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U i id d F d l d Sã C lUniversidade Federal de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais DEMa Introdução àIntrodução à Ciê i T l iCiê i T l iCiência e TecnologiaCiência e Tecnologia de Materiaisde Materiaisde Materiaisde Materiais P f D N l G d d Al â tProf. Dr. Nelson Guedes de Alcântara Introdução à Introdução à Ciê i T l i d M t i iCiê i T l i d M t i iCiência e Tecnologia de MateriaisCiência e Tecnologia de Materiais Processos de Fabricação Processos de Fabricação de MetaisProcessos de Fabricação de Metais Processos Mecânicos Conformação por deformação plásticaConformação por deformação plástica Processos Metalúrgicos Conformação por solidificaçãof ç p f ç Conformação por sinterização Processos mecânicosProcessos mecânicosProcessos mecânicosProcessos mecânicos Aplicação de tensão, Aplicação de tensão, σσ • conformação por deformação plástica σ < σrupturaç p ç p ruptura a) Laminação b) Forjamento c) Extrusãoc) Extrusão d) Trefilação e) Conformação de chapas Trabalho a quenteTrabalho a quenteTrabalho a quenteTrabalho a quente i t li ã• ocorre recristalização • conformação do metal acima de sua T de recristalização Vantagens: - menor força e potência necessárias para deformar o metal - material é isotrópico em relação as propriedades mecânicas- material é isotrópico em relação as propriedades mecânicas - refina a estrutura - peças grandes e de formas complexas Desvantagens: - menor precisão dimensional id ã d b t ã ( ) fi i l- oxidação ou descarbonetação (aço) superficial - mais caro com alto consumo de energia - menor vida útil das ferramentas Trabalho a frioTrabalho a frioTrabalho a frioTrabalho a frio • ocorre encruamento • conformação do metal à T ambiente Vantagens: - boa precisão dimensional b m b m nt s p fi i l- bom acabamento superficial - o encruamento aumenta o σR e a dureza da peça - baixo consumo de energia Desvantagens: - alta potência e forças são necessárias para deformar o metalalta potência e forças são necessárias para deformar o metal - requisita muitas vezes de recozimento 3. Processos de Fabricação3. Processos de Fabricação 3.1. Processos mecânicos 3.1.1. Conformação por deformação plástica 3.2. Processos metalúrgicos 3.2.1. Conformação por solidificação 3 2 2 C nf m ã p int i ã3.2.2. Conformação por sinterização LaminaçãoLaminaçãoLaminaçãoLaminação • É o processo de compressão direta onde o t l é f d t d i ili d metal é forçado a passar entre dois cilindros, girando um em sentido oposto, com a mesma velocidade superficialvelocidade superficial • Pode ser a quente (acima da temperatura de q ( p recristalização) ou a frio (geralmente última etapa para acerto dimensional e melhoria do b t fi i l)acabamento superficial) LaminaçãoLaminaçãoLaminaçãoLaminação Placas Blocos Tarugos Laminação Placas Ch p s Blocos P fis T ilh s Tarugos B sç a quente Chapas Perfis Trilhos Barras Laminação a frio T b Folhas Barras TrefiladosTubos Tubos Trefilados Fonte: UFSC Laminação sequencial de perfisLaminação sequencial de perfisLaminação sequencial de perfisLaminação sequencial de perfis Laminação estrutural Laminação estrutural -- exemploexemploLaminação estrutural Laminação estrutural exemploexemplo ForjamentoForjamentoForjamentoForjamento É• É o processo de conformação onde a deformação do metal é induzida por forças compressivas localizadascompressivas localizadas • Pode ser realizado por martelamentoPode ser real zado por martelamento (geralmente é uma operação preliminar e grosseira) ou por prensagem (grandes peças) • Pode ser a quente (mais comum e para formas complexas) ou a frio (para peças de complexas) ou a frio (para peças de geometrias mais simples com tolerâncias mais restritas)) Forjamento a quente Forjamento a quente -- exemplosexemplosForjamento a quente Forjamento a quente exemplosexemplos Forjamento a quente Forjamento a quente -- exemploexemploForjamento a quente Forjamento a quente exemploexemplo Tarugo cortadoTarugo cortado e esboçadoe esboçado PrimeiroPrimeiro forjamentoforjamento ForjamentoForjamento finalfinaljj finalfinal Ponta de eixoPonta de eixo Peça rebarbadaPeça rebarbada Fonte: Prensas Schuler Forjamento a frio Forjamento a frio -- exemplosexemplosForjamento a frio Forjamento a frio exemplosexemplos Métodos de forjamentoMétodos de forjamentoMétodos de forjamentoMétodos de forjamento Forjamento livre (ou matriz aberta): - formas regulares (anéis, eixos) - peças de grandes dimensões - baixa produtividade normalmente realizado em martelos- normalmente realizado em martelos Forjamento em matriz fechada:Forjamento em matriz fechada - para peças de geometrias complexas - alta produtividade h d d l- maior homogeneidade estrutural - melhor qualidade dimensional normalmente realizado em prensas- normalmente realizado em prensas ExtrusãoExtrusãoExtrusãoExtrusão • É o processo de conformação por compressão no qual o metal é forçado a fluir através de q ç uma matriz com forma desejada, para produzir um produto com seção reduzida mas constante • Pode ser realizado a quente (para peças com seção transversal uniforme) ou a frio (para seção transversal uniforme) ou a frio (para peças com formas específicas de precisão) • Os métodos mais usuais são: extrusão direta, indireta, hidrostática e lateral Extrusora de 3.500 tonExtrusora de 3.500 tonExtrusora de 3.500 tonExtrusora de 3.500 ton TrefilaçãoTrefilaçãoTrefilaçãoTrefilação • É o processo de conformação no qual a seção transversal de uma barra, cilindro f é d d l d ou fio é reduzida pelo puxamento deste através de uma matriz (fieira) • É realizado a frio Trefilação Trefilação –– equipamento e fieiraequipamento e fieiraTrefilação Trefilação equipamento e fieiraequipamento e fieira Conformação de chapasConformação de chapasConformação de chapasConformação de chapas • É um processo de conformação que p ç q compreende um conjunto de operações, por intermédio das quais uma chapa plana é submetida à esforços transmitidos através submetida à esforços transmitidos através de uma punção • A conformação de chapas metálicas finas pode ser classificada através do tipo de operação empregadaoperação empregada Corte e estampo progressivoCorte e estampo progressivoCorte e estampo progressivoCorte e estampo progressivo DobramentoDobramentoDobramentoDobramento CalandragemCalandragemCalandragemCalandragem CalandragemCalandragemCalandragemCalandragem Estampagem Estampagem -- sequênciasequênciaEstampagem Estampagem sequênciasequência Estampagem Estampagem -- exemplosexemplosEstampagem Estampagem exemplosexemplos HidroconformaçãoHidroconformaçãoHidroconformaçãoHidroconformação Punção de c nt p ssãcontra-pressão TuboFechamento da prensa Matrizes com relevo Punção de selagem Preenchimento com o fluido Punção de selagemcom o fluido Movimento dos cilindros cilindros horizontais e controle da pressão Produto em “T”Fechamento da prensap Fonte: UFSC Hidroconformação Hidroconformação -- exemplosexemplosHidroconformação Hidroconformação exemplosexemplos Hidroconformação Hidroconformação -- exemploexemploHidroconformação Hidroconformação exemploexemplo 3. Processos de Fabricação3. Processos de Fabricação 3.1. Processos mecânicos 3.1.1. Conformação por deformação plástica 3.2. Processos metalúrgicos 3.2.1. Conformação por solidificação 3 2 2 C f ã i t i ã3.2.2. Conformação por sinterização Processos metalúrgicosProcessos metalúrgicosProcessos metalúrgicosProcessos metalúrgicos Aplicação de temperatura, Aplicação de temperatura, TT • conformação solidificação T > Tfusãoa) Fundição) ç b) Lingotamento c) Soldagem • conformação por sinterização T < Tfusão a) Metalurgia do póa) Metalurgia do pó 3. Processos de Fabricação3. Processos de Fabricação 3.1. Processos mecânicos 3.1.1. Conformação por deformação plástica 3.2. Processos metalúrgicos 3.2.1. Conformação por solidificação 3 2 2 C f ã i t i ã3.2.2. Conformação por sinterização FundiçãoFundiçãoFundiçãoFundição • É o processo de conformação que consiste em vazar metal fundido por gravidade ou por pressão vazar metal fundido por gravidade ou por pressão para dentro de um molde contendo uma cavidade na geometria desejada para a peça final • Os fundidos podem ter geometrias complexas bem próximas as formas finais da peça ou p p ç produto • As propriedades finais do fundido dependerão da As propriedades finais do fundido dependerão da estrutura solidificada e portanto, dos diversos fatores que a controlam Solidificação de metaisSolidificação de metaisSolidificação de metaisSolidificação de metais N l ã (h ê h ê ) Nucleação (homogênea ou heterogênea) - Formação de núcleos estáveis no fundido Crescimento do grão – Transformação do núcleo em cristais e formação de uma estrutura de grãos Líquido Líquido Contornos de grão Núcleos Cristais que formarão grãos Grãos formarão grãos Principais processos de fundiçãoPrincipais processos de fundiçãoPrincipais processos de fundiçãoPrincipais processos de fundição • Fundição em areia sintética (verde, cura a frio e cura a quente) • Fundição em casca (ou shell) • Fundição em molde permanente • Fundição sob pressão • Fundição por centrifugação • Fundição de precisão (cera perdida, p p microfusão) Etapas da fundiçãoEtapas da fundiçãoEtapas da fundiçãoEtapas da fundição • Modelo • Molde • Fusão • Vazamento • SolidificaçãoSol d f cação • Peça • Limpeza• Limpeza • Rebarbação Bloco de motorBloco de motorBloco de motorBloco de motor Fonte: Fundição Tupy SoldagemSoldagem Multidisciplinaridade de Conhecimentos: Metalurgia, química, física, materiais, mecânica, automação, robótica, eletrotécnica eletrônica qualidade eletrotécnica, eletrônica, qualidade, segurança, meio ambiente etc. Segmentos: Fabricação e serviço Manutenção Tendência: automaçãoTendência: automação Tendência: robotizaçãoTendência: robotização Fabricação: estaleiro navalç Fabricação: plataforma marítimaFabricação: plataforma marítima Fabricação: soldagem por ultraFabricação: soldagem por ultra somsomFabricação: soldagem por ultraFabricação: soldagem por ultra--somsom Soldagem de manutençãoSoldagem de manutençãoSoldagem de manutençãoSoldagem de manutenção Soldagem de manutençãoSoldagem de manutençãoSoldagem de manutençãoSoldagem de manutenção Métodos de união dos materiaisMétodos de união dos materiais Mét d Classificação dos Métodos de união dos materiaisMétodos de união dos materiais Operação Métodos de união Classificação dos processos de soldagem Fixação mecânica Soldagem por fusão União de materiais Soldagem Soldagem no d ól dmateriais g U iã estado sólido União por adesivo Brasagem e solda branda Plasma do processo TIGPlasma do processo TIGpp Fonte: TWI Plasma do processo plasmaPlasma do processo plasmap pp p Fonte: TWI Regiões da junta soldadaRegiões da junta soldadaRegiões da junta soldadaRegiões da junta soldada 3. Processos de Fabricação3. Processos de Fabricação 3.1. Processos mecânicos 3.1.1. Conformação por deformação plástica 3.2. Processos metalúrgicos 3.2.1. Conformação por solidificação 3 2 2 C f ã i t i ã3.2.2. Conformação por sinterização Metalurgia do póMetalurgia do póMetalurgia do póMetalurgia do pó Consiste em transformar pós metálicosConsiste em transformar pós metálicos em peças resistentes sem recorrer a fusãosem recorrer a fusão, mas aplicando pressão e calor ã– sinterização – em atmosfera controlada Processo de metalurgia do póProcesso de metalurgia do póProcesso de metalurgia do póProcesso de metalurgia do pó Fonte: Qualisinter Metalurgia do pó Metalurgia do pó -- AplicaçõesAplicaçõesMetalurgia do pó Metalurgia do pó AplicaçõesAplicações Peças estruturaisPeças estruturais de bronze, Fe e aço Fonte: Qualisinter Processos de Fabricação de CerâmicasProcessos de Fabricação de Cerâmicas Processos de conformação de vidrosç Processos de conformação de particulados Cimentação Processos de fabricação de cerâmicasProcessos de fabricação de cerâmicasf ç mf ç m Técnicos de fabricação d âde materiais cerâmicos processos de processos de cimentaçãopconformação de vidros p conformação de particulados prensagem fundição porprensa em estirament cimentação prensagem do pó conformação hid lá ti fundição por suspensão aquosa fundição fit prensagem estiramento sopragem ou insuflação conformação da fibra hidroplástica em fitainsuflação da fibra quente uniaxial isostática secagem i t Fonte: Callister cozimento Conformação de vidrosConformação de vidrosConformação de vidrosConformação de vidros Prensagem e insuflação para produção de garrafa de vidro Fonte: Callister Conformação de vidrosConformação de vidrosConformação de vidrosConformação de vidros Estiramento contínuo de lâminas de vidrom m Fonte: Callister Fundição por suspensãoFundição por suspensãoFundição por suspensãoFundição por suspensão SólidaSólida C d tili dCom dreno utilizando uma forma de gesso Fonte: Callister Prensagem uniaxial de pósPrensagem uniaxial de pósPrensagem uniaxial de pósPrensagem uniaxial de pós Fonte: Callister Processos de Fabricação de PolímerosProcessos de Fabricação de Polímeros Termoformagem Moldagem por injeçãog p j ç Extrusão Calandragem Moldagem rotacional Pultrusão TermoformagemTermoformagemTermoformagemTermoformagem Fonte: Callister TermoformagemTermoformagemTermoformagemTermoformagem Fonte: Donato Moldagem por injeçãoMoldagem por injeçãoMoldagem por injeçãoMoldagem por injeção Fonte: Callister ExtrusãoExtrusãoExtrusãoExtrusão Fonte: Callister Extrusão Extrusão -- exemplosexemplosExtrusão Extrusão exemplosexemplos Tub s m n u ir sFios e cabos Tubos e mangueiras Saquinhos Fonte: Donato Extrusão e soproExtrusão e soproExtrusão e soproExtrusão e sopro Fonte: Donato Extrusão com sopro e estiramentoExtrusão com sopro e estiramentoExtrusão com sopro e estiramentoExtrusão com sopro e estiramento Fonte: Callister CalandragemCalandragemCalandragemCalandragem Fonte: Donato Moldagem rotacionalMoldagem rotacionalMoldagem rotacionalMoldagem rotacional Fonte: Donato Moldagem rotacional Moldagem rotacional -- exemplosexemplosMoldagem rotacional Moldagem rotacional exemplosexemplos Fonte: Donato PultrusãoPultrusãoPultrusãoPultrusão Barras, tubos, perfis retos Barras, tubos, perfis retos nas mais diferentes geometrias e formas Fonte: Donato PultrusãoPultrusãoPultrusãoPultrusão Fonte: Donato
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