Aula 05 - Laminação

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Laminação 
Aula 05 
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Laminação 
Aula 05 
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Processo de conformação mecânica
Laminação
a passar entre dois cilindros,
a mesma velocidade superficial,
distância menor que o valor
deformada
Ao passar entre os cilindrosAo passar entre os cilindros
tendo sua espessura reduzida
aumentados
O processo pode realizado a
mecânica no qual o metal é forçado
girando em sentidos opostos, com
superficial, distanciados entre si a uma
valor da espessura da peça a ser
o metal sofre deformação plásticao metal sofre deformação plástica
reduzida e o comprimento e a largura
a quente e a frio
Redução total = ho – h1Redução total = ho – h1
Alargamento total = b1 – bo
Alongamento total = l1 – lo 
Em algumas situações o
alargamento pode vir a ser
desprezado
Laminação
Passagem da peça pelos cilindros
força de atrito que atua na superfícieforça de atrito que atua na superfície
e os cilindros
A força de atrito depende do
normal na superfície de contato
A pressão exercida pelos cilindros
superfície de contato) tem
deformação plástica do material
processada + condições de
Redução e Velocidade)
cilindros ocorre através da ação da
superfície de contato entre as peçassuperfície de contato entre as peças
do coeficiente de atrito e da força
contato
cilindros (força normal / área da
correlação com a resistência a
material da peça que está sendo
de processamento (Temperatura,
Laminação a quente
A peça inicial é geralmente
convencional) ou uma placaconvencional) ou uma placa
Temp. trabalho > Temp. recristalização
(evita-se o encruamento para
É mais comumente aplicadaÉ mais comumente aplicada
de desbaste), onde são necessárias
seccões tranversais
Laminação a quente
um lingote fundido (lingotamento
ou tarugo (lingotamento contínuo)ou tarugo (lingotamento contínuo)
recristalização do metal da peça
para os passes seguintes)
aplicada em operações iniciais (operaçõesaplicada em operações iniciais (operações
necessárias grandes reduções de
Laminação a frio
A peça inicial é um produto
fio-máquina, laminado a quente
Temp. trabalho < Temp. recristalização
O material apresenta maior
efeito do encruamento, impossibilitando
seccão transversal da peça em
Tratamento de recozimento,
laminação, pode vir a ser necessário
É aplicado para operações finais
onde se exige acabamento superficial
semi-acabado, geralmente chapa ou
quente
recristalização do metal da peça.
resistência a deformação devido o
impossibilitando elevadas reduções na
um só passe
entre uma sequência de passes de
necessário
finais de acabamento, para aplicações
superficial superior
Placas Blocos
Chapas Perfis
Tubos
Folhas
Tarugos
Laminação 
a quente
Trilhos Barras
Barras
Laminação 
a frio
Trefilados
Tubos
a frio
Mecânica da laminação
* Arco de contato AB
* Ângulo de contato:
Cos α = 1 – (ho – h1)/2RCos α = 1 – (ho – h1)/2R
* ho x Vo = h1 x V1
Considerando a variação
da largura b desprezivel
Vo = velocidade de entrada
V1 = Velocidade de saídaV1 = Velocidade de saída
•Ponto neutro ou ponto de 
não deslizamento
Ponto no qual a velocidade
periférica dos cilindros é
igual a velocidade da placa Processo de compressão direta
Mecânica da laminação
Processo de compressão direta
Tipos de laminadores
O laminador é a máquina
laminação. O mesmo podelaminação. O mesmo pode
laminação
Cadeira de laminação: estrutura
cilindros com os mancais
necessários
Em função da temperatura
laminado e da temperatura
são classificados como cilindros
frio
Tipos de laminadores
máquina que executa o processo de
pode ter uma ou mais cadeiras depode ter uma ou mais cadeiras de
estrutura metálica que suporta os
mancais e todos os demais acessórios
de recristalização do metal a ser
de trabalho do metal, os cilindros
cilindros de laminação a quente ou a
Cadeira de laminaçãoCadeira de laminação
Duo
Tipos de laminadores
É composto por dois cilindros
giram em sentidos opostos
periférica
- Duo com retorno por cima- Duo com retorno por cima
- Duo reversível
- Duo contínuo (laminação contínua)
Tipos de laminadores
cilindros de mesmo diâmetro e que
opostos com a mesma velocidade
cimacima
contínua)
Contínuo
Constituído por diversas gaiolas
que os cilindros das gaiolas
proporcionalmente maiores
entre uma e outra gaiola
Comumente empregado paraComumente empregado para
barras, tiras, arames e chapas
gaiolas dispostas em série, de forma
subsequentes giram a velocidades
para evitar acúmulo de material
para o trabalho com vergalhões,para o trabalho com vergalhões,
chapas
Trio
É composto por três cilindros dispostos um sobre o outro
Em modernos laminadoresEm modernos laminadores
basculantes para passar as peças
a outro
Quádruo
É composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outroÉ composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outro
Há dois cilindros de trabalho
de apoio
Empregado na laminação de
obter uma espessura uniforme
É composto por três cilindros dispostos um sobre o outro
laminadores há mesas elevatórias oulaminadores há mesas elevatórias ou
peças de um conjunto de cilindros
É composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outroÉ composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outro
trabalho e dois cilindros de suporte ou
de chapas de forma que se possa
uniforme em toda secção transversal
Laminador universal
Existe uma combinação de cilindros horizontais e verticaisExiste uma combinação de cilindros horizontais e verticais
É empregado na laminação
cilindros verticais devem garantir
Laminador Sendzimir
Cada cilindro de trabalho éCada cilindro de trabalho é
apoio
Sistema que permite grandes
uma das passagens (maior carga
Existe uma combinação de cilindros horizontais e verticaisExiste uma combinação de cilindros horizontais e verticais
laminação de perfis pesados onde os
garantir a uniformidade da secção
é suportado por dois cilindros deé suportado por dois cilindros de
grandes reduções de espessura em cada
carga compressiva)
Laminador SendzimirLaminador Sendzimir
Sistema de troca
rápida de cilindros
(1 a 2 minutos)
Cartuchos” inseridos
hidraulicamentehidraulicamente
Laminador 
Sendzimir
Laminador-mandrilador
Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos 
tipos, com destaque para o processo 
Para fabricação de tubos
laminadas, que são
conformação em rolos e soldaconformação em rolos e solda
Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos 
tipos, com destaque para o processo Mannesmann
tubos com costura se utiliza tiras
submetidas posteriormente a
soldasolda
Tubos sem costura
Tubos com costura
Componentes de um laminador
Gaiolas: Composta pelas
constituem a cadeira de laminaçãoconstituem a cadeira de laminação
meio de mancais
Cilindros de laminação: Peças
Fabricadas a partir de aços-
Caixa de pinhões: Tem comoCaixa de pinhões: Tem como
de rotação do motor de acionamento
Fusos ou parafusos: Controlam
superior (ajuste da espessura)
Componentes de um laminador
pelas duas estruturas metálicas que
laminação. Suportam os cilindros porlaminação. Suportam os cilindros por
Peças inteiriças fundidas ou forjadas
-ferramenta, aços-liga entre outros
como função transmitir o movimentocomo função transmitir o movimento
acionamento aos cilindros
Controlam a elevação do cilindro
espessura)
Cilindros de laminaçãoCorpo: executa o esforço
de deformação da peça
(pode ser liso ou(pode ser liso ou
apresentar reentrâncias*)
*Também chamado de
“groove”, canal, etc.
Pescoço: É a parte que
se apóia nos mancais das
gaiolas e que suporta o
peso do cilindro e a cargapeso do cilindro e a carga
de laminação
Trevo: É a parte que
recebe o acoplamento
para rotação
Projeto eficiente de cilindros de laminação
Redução por passe deve se adequar ao diametro do cilindro
Um diâmetro maior de cilindro
trabalho permitem uma maior
A quantidade de metal laminado
importante (desgaste deve serimportante (desgaste deve ser
Velocidades de laminação elevadas
lateral e a intensidade de redução
Projeto eficiente de cilindros de laminação
o por passe deve se adequar ao diametro do cilindro
cilindro e uma temperatura maior de
maior intensidade de redução
laminado por cilindro é um fator custo
ser minimizado)ser minimizado)
elevadas restringem o espalhamento
redução
Operações de laminação
Laminadores primários ou de
desbaste: Tem como funçãodesbaste: Tem como função
transformar os lingotes de metal
em produtos semi-acabados
(fio-máquina, tarugos, placas,
etc.)
Laminadores esboçadores:
Fase intermediária entre a fase
de acabamento e o desbaste
bruto inicialbruto inicial
Laminadores acabadores:
Fazem com que a peça adquira
o seu perfil final
Operações de laminação
Montagem de cilindros na gaiola com arranjo duoMontagem de cilindros na gaiola com arranjo duo
Laminação a quente de blocos e placas
A laminação primaria é constituida
laminadores em operação continua(trenslaminadores em operação continua(trens
como objetivos básicos:
Conversão do lingote fundido em produtos laminados
A obtenção de produtos laminados
dimensões e massa especificadasdimensões e massa especificadas
Visa tambem transformar a
lingotes em uma estrutura
deformação plastica e recristalização
a quente de blocos e placas
constituida de diversos conjuntos
continua(trens de laminação) e temcontinua(trens de laminação) e tem
Conversão do lingote fundido em produtos laminados
laminados na forma de peças, com
especificadasespecificadas
estrutura cristalina grosseira dos
de grãos finos através de alta
recristalização subsequente
Fluxo de fabricação de produtos laminadosFluxo de fabricação de produtos laminados
O projeto da instalação de uma
depende dos seguintes fatores
Laminação a quente de blocos e placas
depende dos seguintes fatores
Força de laminação 
Peso e tamanho das peças
Movimentação do material
Tempo estimado de operaçãoTempo estimado de operação
Produção por unidade de tempo (tons hora, tons dia ou tons 
ano)
uma unidade de laminação primária
fatores:
a quente de blocos e placas
fatores:
Tempo estimado de operaçãoTempo estimado de operação
Produção por unidade de tempo (tons hora, tons dia ou tons 
Laminação a quente de chapas finas
E comumente realizada em uma
A presença de oxidos superficiais
uma caracteristica do produto
óxido para processamento
superficiais, redução de vida util
da aderência de revestimentos metálicos
A decapagem quimica é o principal
consiste na imersão da peça em
de ácidos clorídricos ou sulfídricos
Laminação a quente de chapas finas
uma instalação de laminação continua
superficiais na chapa laminada a quente é
produto e há necessidade de remoção do
em etapas posteriores (defeitos
util de ferramental, comprometimento
metálicos ou tintas)
principal meio de remoção de oxidos e
em um banho contendo água e solução
sulfídricos
Aplainamento: Tem como objetivo elevar a planicidade da chapaTem como objetivo elevar a planicidade da chapa
Laminação a frio de chapas finas
As chapas finas laminadas a frio são obtidas a partir de chapas 
semi-acabadas laminadas a quentesemi-acabadas laminadas a quente
O processo de laminação a frio ocorre em dois estágios:
1. Redução da espessura na dimensão especificada
2. Operações de acabamento (baixar a rugosidade)
O material final obtido
propriedades mecânicas
Laminação a frio de chapas finas
As chapas finas laminadas a frio são obtidas a partir de chapas 
acabadas laminadas a quenteacabadas laminadas a quente
O processo de laminação a frio ocorre em dois estágios:
1. Redução da espessura na dimensão especificada
2. Operações de acabamento (baixar a rugosidade)
obtido também apresenta melhores
Não ocorre formação de cascas
Laminação a frio de chapas finas
Pressões de forças motoras são
de espessura quando comparado
A programação de redução em
ser estabelecida de modo que
uniformemente distribuidas euniformemente distribuidas e
estágio
Calor gerado durante a laminação
mistura agua-oleo, dirigido a
cascas de oxido
Laminação a frio de chapas finas
são maiores para a mesma redução
comparado com a laminação a quente
em cada estágio de laminação deve
que as cargas nos laminadores sejam
e aproveitem a capacidade de cadae aproveitem a capacidade de cada
laminação é dissipado com auxilio de
a superficie dos cilindros e chapas
As chapas laminadas são geralmente
de recozimento ou normalização,
a ductilidade e controlar as propriedades
com as especificaçõescom as especificações
Podem ser utlizados fornos
(fornadas individuais) ou continuo
A definição do tipo de instalação
térmico depende da composiçãotérmico depende da composição
das propriedades mecânicas
especificação do produto final
geralmente submetidas ao tratamento
normalização, para que se possa recuperar
propriedades mecânicas de acordo
fornos de tratamento intermitente
continuo (em linha)
instalação e do ciclo de tratamento
composição quimica, da microestrutura ecomposição quimica, da microestrutura e
mecânicas do material inicial e da
final
Produtos finais da laminação a frio
Bobinas (indústria automotiva e de eletrodomesticos)
Fios de forma (indústria petrolifera)
Fios chatos (indústria petrolifera)
Cortes tranversais e longitudinais
bobinas com uso de guilhotinas
cilindros
Produtos finais da laminação a frio
Bobinas (indústria automotiva e de eletrodomesticos)
Fios de forma (indústria petrolifera)
Fios chatos (indústria petrolifera)
longitudinais podem ser efetuados nas
guilhotinas ou facas montadas em
Controle do processo de laminação
Diversos controles existentes
material produzido de acordomaterial produzido de acordo
existentes. Alguns destes controles
Inspeção e análise do metal
convencional ou continuo
inclusionario, segregação entre
Análises pós-lingotamento (análise
temperabilidade e ensaios mecânicos)
Temperatura da peça, posicionamento
pressão e torque de laminação
Controle do processo de laminação
visam garantir a qualidade final do
acordo com as diferentes especificaçõesacordo com as diferentes especificações
controles são:
metal fundido antes do lingotamento
continuo (composição quimica, nivel
entre outros)
(análise micrográfica, tamanho de grão,
mecânicos)
posicionamento e desgaste dos cilindros,
Ensaios não destrutivos como
para monitoramento de espessura
superficiais durante fase de laminação
A qualidade final do produto
de amostras e a realização
metalográficos, mecânicos e
O produto final deve atender
garantir de uma dada especificaçãogarantir de uma dada especificação
como raios gama e corrente parasitas
espessura e detecção de defeitos
laminação
produto é verificada mediante a retirada
realização de ensaios quimicos,
dimensionais
atender todas as caracteristicas a
especificação técnica de compraespecificação técnica de compra
Classificação dos produtos laminados
A classificação é realizada em
finais obtidas de acordo comfinais obtidas de acordo com
1. Produtos semi-acabados (blocos,
2. Produtos acabados (planos
Produtos não planos: perfis
secção redonda,quadrada, hexagonal,
(fio-máquina) e os tubos sem
Classificação dos produtos laminados
em função da forma e dimensões
normas técnicas estabelecidasnormas técnicas estabelecidas
(blocos, placas e tarugos)
(planos e não planos)
estruturais I, T, L, U, barras de
hexagonal, barras para trefilação
sem costura
Sequencia de passes de laminação de barras redondasSequencia de passes de laminação de barras redondas
Defeitos típicos dos produtos laminados
Blocos losangulares (a)Blocos losangulares (a)
Blocos e tarugos com colarinhos ou ranhuras (b), (c) e (j)
Blocos e tarugos com nervuras (d), (h) e (i)
Blocos torcidos (e)
Blocos cambados (f)
Tarugos com cantos incompletos (k)Tarugos com cantos incompletos (k)
Defeitos típicos dos produtos laminados
Blocos e tarugos com colarinhos ou ranhuras (b), (c) e (j)
Blocos e tarugos com nervuras (d), (h) e (i)
Tarugos com cantos incompletos (k)Tarugos com cantos incompletos (k)
Podem também surgir os defeitos
originados dos defeitos nos
fissuras superficiais, inclusõesfissuras superficiais, inclusões
dos processos de tratamento
ou marcas e riscos causados
cilindros
Para materiais de forma de perfis
de problema como falta dede problema como falta de
metades da secção, perda de dimensional,
defeitos de superfície que podem ser
lingotes (trincas, bolhas de gás,
inclusões de escória, etc.), no descontroleinclusões de escória, etc.), no descontrole
térmico, sobreposição de material
causados por defeitos superficiais dos
perfis existem tambem outros tipos
de material, desencontro das duasde material, desencontro das duas
dimensional, etc.
Defeitos de superficie em produtos planos
Cascas
Carepas
Orificios
Marcas de cilindro
Ferrugem ou corrosão
Oxidos superficiais
Riscos longitudinaisRiscos longitudinais
Defeitos de superficie em produtos planos
Propriedades de produtos laminados
As propriedades mecânicas,
produtos laminados dependemprodutos laminados dependem
do processo de laminação a
produto
Muitos produtos tem suas propriedades finais especificadas em 
normas nacionais e internacionais (Normas API, ABNT, SAE)
A norma ABNT EB-295 é
chapas laminadas a frio e a quente
Propriedades de produtos laminados
mecânicas, metalúrgicas e geométricas dos
dependem da composição quimica da MP,dependem da composição quimica da MP,
a quente e a frio e da forma do
Muitos produtos tem suas propriedades finais especificadas em 
normas nacionais e internacionais (Normas API, ABNT, SAE)
é utilizada para especificação de
quente para posterior estampagem
Videos ilustrativos
Arcelor Mittal Tubarao (LTQ CST 
Videos ilustrativos
Arcelor Mittal Tubarao (LTQ CST – 2002) 
Bibliografia
Vicente Chiaverini, Tecnologia
Processos de FabricaçãoProcessos de Fabricação
Ettore Bresciani Filho, Conformação
Quinta edição
Tecnologia Mecânica Volume II –
e Tratamentoe Tratamento
Conformação Plastica dos Metais –