TM 08 Conformação

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Tecnologia Mecânica
Conformação de Materiais
Prof. Danilo C. Heiderich
Classificação dos Processos de Usinagem
Com remoção de cavaco
Sem remoção de cavaco
Usinagem
Convencional
Não Convencional
•Torneamento
•Fresamento
•Furação
•Aplainamento
•Mandrilamento
•Retificação
•Jato D´água
•Jato Abrasivo
•Eletroquímica
•Eletroerosão
•Feixe de Elétrons
•Laser
•Plasma
Fundição
Soldagem
Metalurgia do pó
Conformação
•Laminação
•Extrusão
•Trefilação
•Forjamento
•Estampagem
P
ro
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CARACTERÍSTICAS
Peças conformadas mecanicamente são obtidas 
fazendo-se a redistribuição de massa de um material 
no estado sólido.
Em outra palavras, é o 
processo de fabricação em 
que a forma de uma certa 
peça é modificada pela 
deformação plástica
CARACTERÍSTICAS
A distribuição do material 
no estado sólido é 
geralmente obtido 
aplicando-se pressão no 
metal fazendo com que o 
mesmo se deforme 
plasticamente até atingir 
a forma desejada.
Cerca de 80% dos produtos metálicos manufaturados sofrem uma
ou mais operações de conformação mecânica
EXEMPLO DE PEÇAS OBTIDAS
POTENCIALIDADES
1. Vantagem econômica
Bom aproveitamento de matéria-prima (poucas sobras)
2. Rapidez na execução
A moldagem é realizada geralmente em poucos segundos
3. Controle das propriedades mecânicas
Facilidade em alterar a microestrutura do material
4. Grande precisão dimensional
É possível trabalhar com estreitas tolerâncias dimensionais
5. Produção em série
Fácil automação
GENERALIDADES – Curva tensão x deformação
Estricção
Ruptura
Escoamento
Região plástica 
com deformação 
NÃO uniforme
Região Elástica
Região plástica com
deformação uniforme
GENERALIDADES
Existem centenas de processos de conformação
mecânica, podendo ser classificados em grupos,
seguindo alguns critérios, como:
1. Tipo de esforço dominante
2. Temperatura de trabalho
3. Forma do produto final
4. Tamanho da região de deformação
5. Escoamento do material
6. Produtos obtidos
GENERALIDADES – CLASSIFICAÇÃO
Tipo de esforço dominante
1. Compressão direta
A deformação ocorre na direção da direção de aplicação da força
2. Compressão indireta
A direção de deformação causada por esforços compressivos se originam 
a partir de uma força aplicada em direção distinta da deformação
3. Tração
A peça toma forma da matriz através da aplicação de forças de tração
4. Flexão
Deformação é obtida com a aplicação de um momento fletor
5. Cisalhamento
Envolve forças cisalhantes suficientes ou não para romper o material no
seu plano cisalhante
GENERALIDADES – CLASSIFICAÇÃO
COMPRESSÃO DIRETA
FORJAMENTO LAMINAÇÃO
GENERALIDADES – CLASSIFICAÇÃO
COMPRESSÃO INDIRETA
TREFILAÇÃO EXTRUSÃO
GENERALIDADES – CLASSIFICAÇÃO
TRAÇÃO
ESTIRAMENTO
CISALHAMENTO
CORTE DE CHAPAS
GENERALIDADES – CLASSIFICAÇÃO
FLEXÃO
DOBRAMENTO CALANDRAGEM
GENERALIDADES – CLASSIFICAÇÃO
Quanto à temperatura de trabalho
1. Afrio
Quando a temperatura de trabalho é MENOR que a temperatura de recristalização
2. Aquente
Quando a temperatura de trabalho é MAIOR que a temperatura de recristalização
3. Morno
Quanto a temperatura de trabalho é MENOR que a temperatura de recristalização, mas é MAIOR que a temperatura de
recuperação
Classificação das faixas de Temperatura de 
operação em Conformação mecânica
TA é a temperatura ambiente
Tm é a temperatura de fusão do metal.
Características:
É a primeira etapa do processo metalúrgico de conformação mecânica;
A energia para deformar é menor;
O metal adquiri maior capacidade de deformar-se sem fissuração;
Algumas heterogeneidades das peças (ou lingotes) como porosidades, 
bolhas, etc., são praticamente eliminadas pelo trabalho a quente;
A estrutura granular, grosseira de peças fundidas, é rompida e 
transformada em grãos menores;
Alguns metais dificilmente são deformados a frio sem fissurar; 
exemplos: tungstênio, molibdênio e outros;
Ocorre o recozimento: crescimento grãos.
Trabalho a Quente
Vantagens:
Permite emprego de menor esforço mecânico para a mesma 
deformação (máquinas de menor capacidade comparado com o trabalho 
a frio);
Promove o refinamento da estrutura do material, melhorando a 
tenacidade;
Elimina porosidades;
Deforma profundamente devido a recristalização.
Desvantagens:
Exige ferramental resistente ao calor (>custo);
O material sofre maior oxidação, formando casca de óxidos;
Não permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas.
Trabalho a Quente
Trabalho a Frio e a Quente
Comparativo: 
Trabalho a quente
• grandes deformações;
• recozimento;
• baixa qualidade dimensional e superficial;
• normalmente empregado para “desbaste”;
• peças grandes e de formas complexas;
•contração térmica, crescimento de grãos, oxidação.
Trabalho a frio
• pequenas deformações (relativamente);
• encruamento;
• elevada qualidade dimensional e superficial;
• normalmente empregado para “acabamento”
• recuperação elástica;
• equipamentos e ferramentas mais rígidos
Porque Escolher Trabalho a Quente?
Devido a grande capacidade possível de deformação 
plástica quando comparada com o trabalho a frio ou a 
morno.
Porquê?
Coeficiente de resistência (K) é bem menor que na 
temperatura ambiente.
Coeficiente de encruamento (n) do material é zero 
(teoricamente).
Ductilidade aumenta significativamente.
RECRISTALIZAÇÃO
Quando o material é deformado plasticamente ele movimenta 
discordâncias. A movimentação de discordâncias gera novas 
discordâncias, tendo-se como conseqüência o aumento na 
densidade de discordâncias. Este fenômeno chamado de 
encruamento tem como conseqüência o aumento do LE do 
material e redução da plasticidade do mesmo.
A rescristalização devolve ao material seu LE e plasticidade 
originais. Os grãos encruados (deformados) são substituídos 
por novos grãos com menor densidade de discordâncias
RECRISTALIZAÇÃO
Grãos encruados Grãos recristalizados
RECRISTALIZAÇÃO
encruado
10%
recrist.
50%
recrist.
100%
recrist.
Cresc. 
de grão
Cresc. 
de grão
Representação esquemática do efeito do encruamento na 
estrutura metálica
Encruamento
Grãos alongados
Antes da deformação
Depois da deformação
RECUPERAÇÃO/RECOZIMENTO
Na recuperação não há formação de novos grãos, mas 
somente a movimentação de algumas discordâncias que são 
reorganizadas e, eventualmente, anuladas formando-se
uma estrutura interna com subgrãos
A recuperação devolve parte da plasticidade do material 
sem que o mesmo perca demasiadamente o LE 
adquirido pelo encruamento
Aço 1010 encruado e 
recozido a 550 ºC 
Somente 
Recuperação
Aço 1010 encruado e 
recozido a 600 ºC 
Sofreu 
Recristalização
RECUPERAÇÃO/RECOZIMENTO
TEMPERATURA DE RECRISTALIZAÇÃO
A temperatura de recristalização diz respeito à temperatura 
correspondente àquela na qual um material severamente 
encruado irá atingir a total recristalização em 1 hora
Material Temp recrist. (ºC)
Aço baixo carbono 538
Cobre eletrolítico 121
Alumínio 279
Níquel 571
Zinco 10
Chumbo -4
Estanho -4
Histórico
A conformação foi o primeiro 
método para a obtenção de 
formas úteis.
Fabricação artesanal de espadas por martelamento (forjamento).
Histórico
Observava-se que as lâminas de
espadas exaustivamente deformadas 
ficavam mais fortes que as pouco 
deformadas.
Hoje sabemos que este resultado é 
alcançado devido ao refino de grão e ao 
próprio direcionamento estrutural, além 
da reduçãodas impurezas e 
encruamento.
Forjamento
Operação de conformação mecânica para dar forma aos metais
através de martelamento ou esforço de compressão (prensagem),
tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta
conformadora, chamada matriz ou estampo.
Exemplo de produto obtido por forjamento:
Facas produzidas por forjamento.
Aplicação:
Produtos acabados ou semi acabados com alta 
resistência mecânica destinados a sofrer grandes 
esforços e solicitações em sua utilização.
Forjamento
Tipos de forjamento: (a) matriz aberta; (b) matriz fechada com 
rebarba; (c) matriz fechada sem rebarba
-Processo no qual modifica-se a geometria/dimensões de um corpo metálico pela passagem entre dois cilindros 
laminadores.
-O metal sai com uma velocidade maior que a de entrada.
-Os cristais são alongados na direção da laminação.
-Na laminação a quente os cristais começam a se reconstituir após deixar a zona de tensão, mas na laminação a frio eles 
mantêm a forma alongada, obtida pela ação dos cilindros.
-O metal é submetido a altas tensões compressivas, e a tensões cisalhantes superficiais, resultantes do fricção entre os 
cilindros e o metal.
-As forças de fricção são também responsável pelo ato de puxar o metal.
LAMINAÇÃO
Após fundição, os lingotes são laminados em três formas intermediárias 
chamadas blocos, tarugos, e placas
larga.Blocos (Blooms) tem seção transversal 6” x 6” ou mais 
Geralmente, eles são laminados para obter perfis estruturais.
Tarugos (Billets) tem seção retangular 1.5” x 1.5” ou mais larga. Eles 
são laminados para obter hastes, barras, vergalhões, etc.
Placas (Slabs) tem seção transversal retangular 10” x 1.5” ou mais 
larga. Eles são laminados para obter placas grossas, chapas, chapas
finas, tiras, fitas.
Fabricação de produtos Planos e Não-Planos
LINGOTAMENTO CONTÍNUO PARA PRODUÇÃO DE CHAPAS POR 
LAMINAÇÃO A QUENTE
Laminação
PRODUTOS OBTIDOS POR LAMINAÇÃO A QUENTE
Laminação
LAMINAÇÃO A FRIO DE CHAPAS
Laminação
PRODUTOS OBTIDOS POR LAMINAÇÃO A FRIO
Laminação
TREFILAÇÃO
O QUE É?
A trefilação é uma operação em que a
matéria-prima é estirada através de uma
matriz em forma de canal convergente
(FIEIRA ou TREFILA)
aplicada
por meio de uma
do lado deforça tracionadora 
saída da matriz.
O escoamento plástico é produzido pela
combinação da força tracionadora com as
forças compressivas provenientes da
reação da matriz sobre o material.
TREFILAÇÃO
Barras Ø < 25mm
Arames Comuns Grossos: Ø = 5...25mm
Médios: Ø = 1,6…5,0mm
Finos: Ø = 0,7...1,6mm
Especiais Ø < 0,02mm
Tubos Trefilados de diferentes formas
PRODUTOS MAIS COMUNS
TREFILAÇÃO
PRODUTOS TREFILADOS: 
FIOS DE AÇO
TREFILAÇÃO
PRODUTOS TREFILADOS: 
CONDUTORES ELÉTRICOS
TREFILAÇÃO
TUBOS
PRODUTOS TREFILADOS:
MICROTUBOS
•Conformação de metais por 
deformação plástica
• Altas pressões Hidráulicas
•Materiais de elevada 
plasticidade
EXTRUSÃO
É o processo na qual um bloco/tarugo de um material é reduzido em sua
seção transversal forçando sua passagem através de orifício de uma matriz
sob alta pressão
EXTRUSÃO
PRENSA HIDRÁULICA HORIZONTAL
EXTRUSÃO
TARUGOS
Exemplos de perfis feitos por extrusão
EXTRUSÃO
PRODUTOS EXTRUDADOS
EXTRUSÃO
PRODUTOS EXTRUDADOS
Estampagem
• Conformação de chapas é definida como a transição de uma dada 
forma de um semi-acabado plano em uma outra forma. Os 
processos de conformação de chapas têm uma importância 
especial na fabricação de carrocerias automotivas e componentes 
da industria eletro-eletrônica.
• Requisitos :
• . Tolerância dimensional
• . Qualidade superficial
• . Resistência a corrosão
• . peça rígida
• . otimização do uso do ferramental
Ferramenta de corte progressiva