ICTM_8_-_Processos_de_Fabricacao

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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