5- Conformação - Metalurgia_pó - 2 AREA

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul 
Curso de Graduação em Design de Produto, 
Engenharia de Produção, e Engenharia de 
Controle e Automação 
 Processos Discretos de Produção Prof. Cíntia Mazzaferro 
-Conformação de chapas metálicas; 
-Metalurgia do pó 
Conformação de chapas 
Existem três tipos básicos de processos de conformação de chapas: 
-Corte: usado para separar grandes chapas de materiais em 
pedaços menores, ou para cortar perímetros específicos; 
-Dobramento e -estampagem: usados para dar uma forma final a 
uma chapa. 
Os processos de conformação de chapas usualmente são realizados a 
frio – exceção quando a espessura da chapa é muito grande, ou o 
material é frágil, ou a deformação é muito elevada. 
A maioria destes processos é realizado em prensas, e as ferramentas 
básicas utilizadas são o punção e a matriz. 
Os produtos (chamados estampados) possuem alta resistência, bom 
acabamento superficial, tolerâncias dimensionais estreitas, e 
relativamente baixo custo. 
Corte 
Processo de corte de chapas: (1) imediatamente antes do punção tocar o 
material; (2) punção inicialmente causa deformação plástica do material; (3) com 
posterior penetração, tensão de resistência do material é excedida, cortando o 
material em determinada porção; (4) o material fratura – trinca de fratura inicia 
nos cantos opostos. 
t=espessura da chapa; c=folga entre punção e matriz. 
tAc c .
Alumínio 1100 e 5052, temperados 0,045 
Alumínio 2024 e 6061; latões; aços “macios” 
laminados a frio, aços inox “macios” 
0,060 
Aços laminados a frio; aços inox 0,075 
Ac 
Efeito do tamanho da folga: (a) muito pequena: forças elevadas e fratura irregular; 
(b) muito elevada: rebarba excessiva. 
Corte 
Corte de chapas 
grandes 
Puncionamento: 
corte no perímetro 
Corte 
Dobramento 
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Tipos mais comuns: dobramento em “V” e dobramento de arestas 
(cantos) 
Dobramento 
Retorno elástico (efeito mola): 
Retorno elástico: aumento do ângulo interno da peça (com relação ao 
ângulo da matriz) e aumento no raio de dobramento da peça. A quantidade 
de retorno é maior em materiais com maior módulo de elasticidade e tensão 
de escoamento. 
(1)material inicial; (2) peça obtida. 
Db=diâmetro do material; Dp= diâmetro do punção; Rd=raio da matriz; Rp=raio do punção; 
F=força de estampagem; Fh=força de retenção; c=folga  c=1,1.t 
Estampagem 
•Estampagem profunda 
ou embutimento: 
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Estampagem 
•Estiramento: chapa é esticada (através de tração) e estampada 
(dobrada) simultaneamente: a deformação limitante é a da formação da 
estricção. 
O retorno elástico praticamente 
desaparece devido ao gradiente 
de tensões ser relativamente 
uniforme. 
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•Repuxamento -“Spinning”: chapa (inicialmente plana) é rotacionada e 
conformada progressivamente por uma ferramenta com forma de um 
rolo que a pressiona contra um mandril. 
Estampagem 
http://www.acme.pwr.wroc.pl/repository/228/online.pdf 
Técnica metalúrgica que consiste em transformar pós de metais 
ou ligas metálicas e as vezes substâncias não metálicas em 
peças resistentes, sem recorrer à fusão, utilizando apenas 
pressão e calor. 
 
Metalurgia do Pó 
Fundição 
Metalurgia do pó 
Extrusão 
Forjamento quente 
Processos usinagem 
Comparação com 
outros processos de 
fabricação: maior 
utilização da matéria-
prima e menor 
quantidade de energia 
necessária para a 
produção de peças. 
Desvantagens: matéria-
prima e equipamentos 
caros. 
Produtos praticamente 
exclusivos da metalurgia do pó 
• Materiais refratários como W, Mo, Ta (impossibilidade de 
fabricação por outros processos de fabricacão); 
 Metal duro - carbonetos de metais como W, 
Ta e Ti aglomerados com Co; 
 Mancais porosos auto-lubrificantes de bronze ou Fe (efeitos estruturais 
especiais, impossíveis de obter por outros processos); 
 Filtros metálicos de bronze e aço inoxidável; 
 Discos metálicos à base de Cu ou Fe misturados com substâncias de alto 
coeficiente de atrito; 
 Certos tipos de contatos elétricos W-Ag, W-Cu, Mo-Ag, Mo- Cu; 
 Escovas coletoras de corrente: Cu + grafite. 
• (Obtenção dos pós) 
 
• Mistura dos pós 
• Compactação: compressão da mistura 
resultante utilizando matrizes e prensas. Após 
esta etapa, o material fica suficientemente 
resistente para manuseio sem trincas ou 
fraturas, porém insuficiente para as 
aplicações de engenharia. 
• Sinterização: Aquecimento em condições 
controladas (atmosfera e tempo de 
tratamento) de modo a produzir ligações 
permanentes entre as partículas, conferindo 
resistência mecânica à peça. 
Etapas do Processo 
Matéria-prima 
• Pós metálicos e não-metálicos 
 Tamanho e forma da partícula variam de 
acordo com o processo de fabricação 
(esférica, irregular, angular, ...). Para 
caracterizar um pó deve-se determinar a 
distribuição quantitativa das partículas, 
passando-as em uma sequencia de 
peneiras com malhas de tamanho 
decrescente. 
 
Pós 
 Processos de obtenção dos pós: 
 Atomização (gás ou água) 
 
 
 
 
 Redução de óxidos 
 Decomposição química 
 Precipitação a partir de soluções 
 Eletrólise 
 Britagem/Moagem 
 
 
Forma dos pós: 
Atomização em água: (a) Cu-40Zn-2,2Bi; (b) Ti puro 
Redução de óxidos: ferro 
Pós 
Mistura dos pós 
• Objetivos: misturar pós de naturezas diferentes 
juntamente com um lubrificante/ligante, assegurando 
uniformidade de tamanho de grãos e composição 
química. 
 
• Equipamento: moinho de bolas, misturador de pás ou 
rolos. 
 
• Tempo de mistura: existe um tempo necessário para 
obtenção de uma mistura uniforme. Além deste tempo, 
pode haver trituração demasiada dos pós. 
Mistura dos Pós 
•Enchimento da cavidade com pó 
por meio de um dispositivo; 
•Abaixamento do punção superior 
até entrar em contato com o pó; 
•Aplicação da pressão uniaxial (pode 
ser a frio ou a quente); 
•Retirada da peça através da 
elevação dos punções. 
Etapas: 
Compactação dos Pós 
À medida que ocorre a 
compactação, há um aumento 
da densidade (e da resistência 
mecânica) da peça 
• Durante a aplicação da pressão iniaxial: ocorre atrito com 
paredes do molde, o que causa a redução de pressão no centro 
da peça, podendo gerar regiões com densidades diferentes 
dentro dela. 
Para reduzir este atrito é adicionado lubrificante durante a etapa 
de mistura dos pós. 
Além disso, na prática utiliza-se a seguinte relação: comprimento / 
diâmetro  3, para que haja uniformidade da densidade ao 
longo de toda a matriz. 
Após esta etapa, o material fica suficientemente resistente para 
manuseio sem trincas ou fraturas, porém insuficiente para as 
aplicações de engenharia. Diz-se que possui resistência à verde. 
 
Compactação 
Aquecimento das peças com controle de 
temperatura e atmosfera, visando o 
desenvolvimento de ligações 
permanentes entre as partículas de pó 
por difusão atômica. 
Durante o aquecimento formam-se 
“pescoços” entre as partículas nos pontos 
de contato que aumentam 
progressivamente, conferindo resistência 
mecânica à peça. Os eventuais vazios 
existentes tornam-se porosresiduais. 
Sinterização 
Tipos de sinterização 
• Sinterização no estado sólido 
 Temperatura de sinterização inferior (e em muitos casos 
significativamente inferior) ao ponto de fusão dos metais presentes. 
A ligação das partículas acontece por difusão atômica no estado 
sólido. 
• Sinterização em presença de fase líquida 
 Ocorre nas ligas metálicas que possuem ampla faixa de solidificação. 
A temperatura de sinterização pode ser superior à temperatura de 
fusão de um dos componentes da mistura (presente em menor 
quantidade) gerando pequena quantidade de líquidos que facilitam 
o processo de difusão. 
 Para a obtenção de peças com praticamente suas dimensões finais, 
apenas a formação de pequena quantidade de líquidos é tolerável, 
de modo que não haja variações dimensionais sensíveis. 
A sinterização é realizada em fornos contínuos com esteiras por onde 
as peças são alimentadas, e com atmosfera protetora. 
Sinterização 
Relação entre tempo e temperatura de sinterização, 
e densidade do sinterizado obtido: quanto maior a 
temperatura de sinterização, menor é o tempo para 
que seja atingido o mesmo nível de densidade. 
Metals v. 7. 
Ex. liga titânio Ti-4Al-6V 
Densidade 95% 
Densidade 99% 
Sinterização 
Prensagem Isostática (a Frio ou a Quente) 
No processo de prensagem isostática a frio (no inglês, conhecido como CIP – 
cold isostatic pressing), é usado um molde flexível, usualmente de borracha 
ou outro elastômero flexível, que é preenchido com os pós, colocado em 
uma câmara e submetido à pressão. Para obter a resistência mecânica final, 
a peça deve ser sinterizada. Densidade mais uniforme e custo menor com 
ferramentas/matrizes são características do uso deste processo em relação 
ao método convencional. 
Colocação do molde na câmara Pressurização com fluido Peça “verde” 
No processo de prensagem isostática a quente (no inglês, conhecido 
como HIP – hot isostatic pressing), é usado um molde rígido que, após 
o seu preenchimento com os pós, é colocado em uma câmara e 
submetido a alta pressão e temperatura. Assim, a sinterização ocorre 
ao mesmo tempo em que a compactação. 
Obtém-se melhores propriedades mecânicas e maiores densidades da 
peça em relação aos processos anteriores. 
Aço inox -  500 mm Liga níquel (Inconel) Liga titânio 
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Prensagem Isostática a Quente 
Moldagem de Pós por Injeção 
O processo de moldagem de pós (metálicos ou cerâmicos) por injeção 
combina a tecnologia tradicional de injeção de plásticos para moldar 
peças com geometria desejada, com a metalurgia do pó 
convencional, para sinterizar as peças moldadas. 
A remoção do ligante pode 
acontecer em forno convencional 
(remoção térmica), volatizando-o, 
ou através de processo físico, 
utilizando um solvente, o que 
permite o seu reuso. 
Oliveira et al. 2004 
Esquema da obtenção de peças 
através do processo de 
moldagem de pós por injeção 
Laminação de Pós 
No processo de laminação de pós, os pós passam por entre rolos e são, 
então, laminados de forma contínua ou semicontínua. A chapa 
laminada possui resistência a verde e deve passar por fornos de 
sinterização para adquirir máxima resistência. 
• Groover, M. Fundamentals of modern manufacturing: materials, 
processes, and systems. 4th ed., 2010. 
• ASM Metals Handbook, Powder Metallurgy – vol. 7. 1990. 
• Dowson, G. Powder Metallurgy – The process and its products. 
Ed. Adam Hilger, New York, 1990. 
• Baccino, R., et al. High performance and high complexity net 
shape parts for gas turbines: the ISOPRECW powder metallurgy 
process. Materials and Design, vol. 21, p. 345-350, 2000. 
• Oliveira, R.V.B. et al. Moldagem por Injeção de Pós Cerâmicos: 
Remoção da Parafina e do Polipropileno Utilizados como Veículo 
Orgânico. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 14, n° 3, p. 150-
155, 2004. 
 
 
Bibliografia