Laminação plana VS laminacao perfilada

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Conformação Mecânica 
 
Página 1 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
Índice 
Introdução .................................................................................................................................. 2 
Objectivos gerais .................................................................................................................... 2 
Objectivos específicos ............................................................................................................ 2 
Metodologia ........................................................................................................................... 2 
Laminação .................................................................................................................................. 3 
Vantagens e Desvantagens do processo de laminação ........................................................... 3 
Classificação das laminagens quanto Temperatura ................................................................... 4 
Laminação a quente ................................................................................................................ 4 
Laminação à frio..................................................................................................................... 5 
Classificação da Laminagem quanto à geometria ...................................................................... 6 
Laminagem plana ................................................................................................................... 6 
Laminagem perfilada.............................................................................................................. 8 
Considerações finais .................................................................................................................. 9 
Referências bibliográficas ........................................................................................................ 10 
 
 
Conformação Mecânica 
 
Página 2 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
Introdução 
O presente trabalho enquadra-se na disciplina de Processos de Fabricação, leccionada no 
curso de engenharia ferroviária. De forma breve e sucinta, pretende-se realizar um trabalho 
investigativo sobre Laminação, assunto este que necessita ser abordado, pois está presente em 
objectos que fazem parte das nossas vidas dia-á-dia, quer nos objectos domésticos e não-
doméstico, mas não temos em conta que o tal objecto passou pelo processo de laminação. A 
laminação é um processo que dá forma ao material, removendo as partes não utilizáveis. Para 
a remoção dessas partes não aplicáveis é necessário, saber os métodos a adoptar para dar 
melhor forma ao material. É neste trabalho onde abordaremos alguns métodos de laminação e 
algumas equações que contribuem positivamente na melhoria da qualidade do material. 
 
 
Objectivos gerais 
 Abordar sobre a laminagem; 
 
Objectivos específicos 
 Falar sobre as classificações das laminagens; 
 Vantagens e desvantagens da laminação; 
 Diferenciar a laminagem plana das laminagens perfiladas; 
 Suas Aplicações. 
 
Metodologia 
Para a realização do presente trabalho investigativo foram acessadas alguns manuais 
académicos relacionados com o assunto em causa e alguns endereços electrónicos que nas 
bibliográfias estão mencionadas. 
 
Conformação Mecânica 
 
Página 3 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
Laminação 
É um processo de transformação mecânica que consiste na redução da secção transversal por 
compressão do metal, por meio da passagem entre dois cilindros de aço ou ferro fundido com 
eixos paralelos que giram em torno de si mesmos. A propulsão do material durante a 
laminagem é efectuada pelas forças de atrito, embora possam também ser aplicadas forças 
exteriores criando tensões quer de propulsão quer de contra propulsão. O material ao passar 
entre os dois rolos sofre deformação plástica, a espessura é reduzida e o comprimento e a 
largura são aumentados. A laminagem é utilizada tanto na produção de produtos planos, por 
exemplo, chapas finas e grossas, como no fabrico de produtos não planos, como seja o caso 
de varões, tubos, barras e perfis estruturais. 
 
 
Figura 1. Laminação 
 
Vantagens e Desvantagens do processo de laminação 
 Vantagens: 
o Alta produtividade; 
o Controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso; 
o Processo primário (Matéria prima para outros processos); 
o Muito utilizado; 
o Alta resistência e excelente tenacidade. 
 Desvantagens: 
o Vazios originados no seio do metal podem causar enfraquecimento da 
resistência mecânica; 
o Gotas frias são pingos de metal que se solidificam e permanecem no material 
formando defeitos na superfície; 
o Trincas aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que 
acontecem em temperaturas inadequadas; 
Conformação Mecânica 
 
Página 4 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
o Dobras são oriundas de reduções excessivas em que um excesso de massa 
metálica ultrapassa os limites do canal e cai sobre recalque no passo seguinte; 
o Segregações acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes 
mais quentes do lingote, geralmente as últimas a se solidificarem, podem 
acarretar heterogeneidades nas propriedades como também fragilização e 
enfraquecimento de secções dos produtos laminados. 
o Outros defeitos são: o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de 
secção, em consequência de deficiências no equipamento, e nas condições de 
temperatura sem uniformidade ao longo do processo. 
Classificação das laminagens quanto Temperatura 
Podem ser: 
1. Laminagem à quente; 
2. Laminagem à frio. 
Laminação a quente 
Etapa inicial do processo de laminação no qual o material é aquecido a uma temperatura 
elevada (no caso de aços inicia entre 1100 e 1300 ºC e termina entre 700 e 900 ºC, porém no 
caso de não-ferrosos estas temperaturas normalmente são bem mais baixas) para que seja 
realizado o chamado desbaste dos lingotes ou placas fundidas. O processo transcorre da 
seguinte forma: 
1- Uma placa (matéria-prima inicial), cujo peso varia de alguns quilos até 15 
toneladas, é produzida na refusão, por meio de fundição semicontínua, em molde 
com secção transversal rectangular. (Este tipo de fundição assegura a solidificação 
rápida e estrutura metalúrgica homogênea). A placa pode sofrer uma usinagem 
superficial (faceamento) para remoção da camada de óxido de alumínio, dos grãos 
colunares (primeiro material solidificado) e das impurezas provenientes da fundição. 
Os produtos desta etapa são blocos ou placas. 
2- Posteriormente, a placa é aquecida até tornar-se semiplástica. 
3- A laminação a quente se processa em laminadores reversíveis duplos (dois cilindros) 
ou quádruplos (dois cilindros de trabalho e dois de apoio ou encosto). 
4- O material laminado é deslocado, a cada passada, por entre os cilindros, sendo que a 
abertura dos mesmos define a espessura do passe. A redução da espessura por passe é 
de aproximadamente 50% e depende da dureza da liga que está sendo laminada. No 
último passe de laminação, o material apresenta-se com espessura ao redor de 6 mm, 
sendo enrolado ou cortado em chapas planas, constituindo-se na matéria-prima para o 
processo de laminação a frio. 
Quando o aço é lingotado convencionalmente, a primeira operação de laminação ocorre em 
um laminador desbastador (“blooming”, “slabbing mill”), que é usualmente um duo 
reversível cuja distância entre os rolos pode ser variada durante a operação. Na operação de 
desbaste utiliza-se também laminadores universais, o que permite um melhor 
Conformação Mecânica 
 
Página 5 
 
Discente: Tualibodine
Mutirua 
esquadrinhamento do produto. Os produtos desta etapa são blocos (“blooms”, seção 
quadrada) ou placas (“slab”, secção rectangular). 
As placas são laminadas até chapas grossas (material mais espesso) ou tiras a quente. Na 
laminação de chapas grossas utiliza-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 um trem contínuo de laminadores quádruos. 
A figura abaixo mostra esquematicamente um trem contínuo de laminação. O material, após a 
laminação é então, bobinado a quente, decapado e oleado indo a seguir para o mercado ou 
para a laminação a frio. 
Deve-se observar que, com o lingotamento contínuo, produzem-se placas e tarugos 
directamente da máquina de lingotar, evitando-se uma série de operações de laminação, em 
especial a laminação desbastadora. 
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. A seguir tem-se um trem contínuo de laminação a quente. 
 
Laminação à frio 
Etapa final do processo de laminação que tem por objetivo o acabamento do metal, no qual o 
mesmo, inicialmente recebido da laminação a quente como chapa grossa, tem sua espessura 
reduzida para valores bem menores, normalmente à temperatura ambiente. 
A laminação a frio é empregada para produzir folhas e tiras com acabamento superficial e 
com tolerâncias dimensionais superiores quando comparadas com as tiras produzidas por 
laminação a quente. Além disso, 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. 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, directamente de peças fundidas. Trens de laminadores quádruos de alta 
velocidade com três a cinco cadeiras são utilizados para a laminação a frio do aço, alumínio e 
ligas de cobre. Normalmente esses trens de laminação são concebidos para terem tração 
avante e a ré. 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. A eliminação do limite de escoamento 
descontínuo nas tiras de aço recozido é um problema prático muito importante, pois a 
ocorrência deste fenômeno provoca uma deformação heterogênea em posterior 
Conformação Mecânica 
 
Página 6 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
processamento (linhas de Lüders). Isto é devido ao alongamento descontínuo do limite de 
escoamento. A prática normal é dar uma pequena redução final a frio no aço recozido, 
chamada de passe de encruamento superficial, que elimina o alongamento descontínuo do 
limite de escoamento. Esse passe de acabamento também resulta numa melhora da qualidade 
superficial e controle dimensional. Outros métodos podem ser utilizados na melhoria do 
controle dimensional das tiras ou folhas laminadas, entre estes estão o aplainamento por rolos 
e o desempeno por tracção. 
Classificação da Laminagem quanto à geometria 
As laminagens podem ser: 
1. Laminagem Plana; 
2. Laminagem Perfilada. 
 
Laminagem plana 
O objectivo é produzir chapas de determinada espessura a partir de chapas mais grossas, ou 
de blocos ou lingotes. A redução é progressiva, em vários passos e sempre num mesmo 
plano, cada passo reduz a espessura num certo percentual. Os esforços chegam a milhares de 
toneladas devido às grandes áreas envolvidas. Os cilindros de trabalho, que entram em 
contacto com o material, são suportados por cilindros de encosto, de maior diâmetro o que 
evita que aqueles se quebrem. De todo modo a deformação elástica resulta em uma deflexão 
maior no meio que nas extremidades dos cilindros. Para evitar que as chapas tenham 
espessura diferente ao longo da largura, os diâmetros dos cilindros de trabalho são maiores no 
meio que nas extremidades. 
 
Figura 2. Laminagem Plana 
 
A figura 3. Representa esquematicamente uma operação de laminagem de chapa plana. A 
chapa com espessura inicial igual a ℎ𝑜 é deformada plasticamente entre os rolos do laminador 
Conformação Mecânica 
 
Página 7 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
que rodam com uma velocidade periférica igual a 𝑉 , sofrendo uma redução progressiva que 
lhe confere uma espessura final igual a ℎ𝑓 . 
 
Figura 3. Laminagem plana 
 
É habitual definir-se redução de laminagem, através do quociente: 
𝒓 =
𝒉𝒐−𝒉𝒇
𝒉𝒐
 (1) 
No que diz respeito às velocidades que as desenvolvem durantes este processo tecnológico, 
verifica-se que a velocidade tangencial da chapa vai aumentando para a saída, onde atinge um 
valor máximo dado por: 
𝑽𝟏 = 𝑽𝒐
𝒉𝒐
𝒉𝒇
 (2) 
Para determinar a velocidade da equação (2) considerou-se que a deformação plástica era 
plana, ou seja, que a largura da chapa permanece constante antes e após a deformação. O 
ponto localizado na superfície de contacto entre o rolo e a chapa para quais as velocidades 
tangenciais da chapa e do rolo são iguais, denomina-se ponto neutro. Este ponto, e a 
superfície que lhe está associada, caracteriza-se pela ausência de escorregamento relativo a 
chapa e o rolo não existindo, portanto, sobre ele aplicadas quaisquer tensões tangenciais de 
atrito. 
É habitual na análise de um processo de laminagem quantificar o escorregamento da chapa 
em relação ao rolo da zona de saída através do coeficiente de escorregamento posterior que é 
dado por: 
𝒓 =
𝒗𝟏 − 𝒗𝒓
𝒗𝒓
 (3) 
Conformação Mecânica 
 
Página 8 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
Conclui-se que o atrito desempenha um papel fundamental no processo de laminagem. Esta 
importância é inclusiva extensível à própria alimentação da chapa, a qual para poder ser 
efectuada de um modo automático, ou seja, sem a intervenção da operação do operador, deve 
cumprir a condição de arrastamento. 
Conclui-se assim, que apenas existirá arrastamento quando o ângulo de atrito β, for superior 
ao ângulo de contacto α, convém, no entanto, salientar que o ângulo de contacto α, aumenta à 
medida que a redução da laminagem se vai tomando mais elevada. Consequentemente, será 
necessário ir aumentando o atrito ou recorrer a forças auxiliares para se continuar a assegurar 
a condição de arrastamento necessária ao início da laminagem. A máxima redução de 
espessura admissível para a laminagem de chapas planas é função características tribológico--
-dimensionais do laminador, nomeadamente do coeficiente de atrito e do raio dos rolos. Se 
for F, a força tangencial total que promove o movimento da chapa e F, a força radial total 
aplicada
na zona em deformação plástica, a condição limite de arrastamento será igualmente 
dada por β > α. O valor do ângulo de contacto é dado por: 
𝒕𝒂𝒈𝜶 =
𝑳
𝑹 −
∆𝒉
𝟐
=
√𝑹𝟐 − (𝑹 −
∆𝒉
𝟐 )
𝟐
𝑹 −
∆𝒉
𝟐
=
√∆𝒉
𝑹
 (4) 
 
Laminagem perfilada 
O objectivo é produzir barras (redondas, quadradas, chatas) ou perfis (cantoneiras, vigas U e 
I, trilhos, dormentes metálicos, etc). Para isso é necessário que a deformação seja muitas 
vezes alternada entre 2 planos, de modo que a largura e espessura sejam reduzidas. Ao 
contrário dos cilindros usados para chapas, aqui eles recebem sulcos (canais) usinados, por 
onde passam as barras e perfis, que são assim obrigados gradualmente, passo a passo, a 
mudar da secção inicial (por exemplo: quadrada) até o perfil final. 
 
Figura 4. Laminação Perfilada 
 
Os produtos não-planos são laminados a quente, de uma forma progressiva, em trens de 
laminagem que fazem intervir conjuntos sucessivos de rolos que são atravessados pelo 
material durante a sua progressão no sentido longitudinal. Os planeamentos dos passes 
intermédios e a concepção e o projecto dos correspondentes conjunto de rolos é uma tarefa 
complicada que envolve bastante experiência. 
Conformação Mecânica 
 
Página 9 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
 
Considerações finais 
Durante a realização do presente trabalho investigativo conclui-se que Laminação é um 
processo de conformação em que um determinado material é moldado através da passagem 
por rolos que giram ou por ferramentas planas com movimento de vaivém. Conclui-se que o 
atrito desempenha um papel fundamental no processo de laminagem. Esta importância é 
inclusiva extensível à própria alimentação da chapa, a qual para poder ser efectuada de um 
modo automático, ou seja, sem a intervenção da operação do operador, deve cumprir a 
condição de arrastamento. Na laminagem perfilada objectivo é produzir barras (redondas, 
quadradas, chatas) ou perfis (cantoneiras, vigas U e I, trilhos, dormentes metálicos, etc), e na 
laminagem plana o objectivo é produzir chapas de determinada espessura a partir de chapas 
mais grossas, ou de blocos ou lingotes. 
 
Conformação Mecânica 
 Página 
10 
 
Discente: Tualibodine Mutirua 
Referências bibliográficas 
(1) Matéria-apoio. Disponível em: http://web.ist.utl.pt/~L52491/4ano/ep/material-
apoio/slides/Cap16.pdf, em 22 de Abril, 2017. 
 
(2) Laminação. Disponível em: 
http://mmborges.com/processos/Conformacao/cont_html/laminacao.htm, em 21 de 
Abril de 2017. 
 
(3) SILVA, António.Tecnologia dos materiais e industriais: Laminação, Volume II, pág. 
137, 2011.