Aula 8 Metais Parte 2

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Processos de Fabricação
Aula 08: Metais – Parte 2
Processos de Fabricação
A fabricação pode ser definida como a
arte e a ciência de transformar os
materiais em produtos finais utilizáveis e
num contexto de economia de mercado –
vendáveis. A nível industrial a fabricação
está evidentemente relacionada a diversas
outras atividades técnicas.
 Fabricar é transformar matérias-primas em
produtos acabados, por uma variedade de
processos.
Processos de Fabricação
Classificação
Processos de Fabricação
Classificação
Classificação
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
Materiais para Construção Mecânica
- Átomos
- Estrutura Cristalina
- Classificação
- Propriedades
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
Se você pudesse ampliar a maioria
dos materiais sólidos a ponto de ver as
partículas que o compõem, observaria
que essas partículas se arrumam de
uma forma muito organizada.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
Essa organização parece uma rede
em três dimensões que se repete em
todo o material. Ela é chamada
estrutura cristalina. Materiais metálicos,
como o ferro, o aço, o cobre e materiais
não-metálicos, como a cerâmica,
apresentam esse tipo de estrutura.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Rede Cristalina
É a estrutura cristalina que se forma
segundo um reticulado espacial de
forma geométrica definida e simétrica
dos átomos no espaço.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Parâmetro de Rede
É a distancia entre as posições
médias dos átomos.
OBS: A estrutura cristalina é
determinada pelo tipo e pelo
parâmetro da rede.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Parâmetro de Rede
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Látice ou célula unitária
É o menor elemento espacial que
pode representar a simetria da rede
cristalina.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
Dependendo da forma geométrica
que essas estruturas cristalinas
apresentam, elas recebem um nome.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
Assim, se você tiver metais como
berílio, zinco e cádmio, a estrutura
formada será um prisma hexagonal,
com três átomos dentro dela. Essa
estrutura se chama hexagonal
compacta, ou HC.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Estrutura Hexagonal Compacta
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
Se os metais a sua disposição
forem alumínio, níquel, cobre, prata,
ouro, platina, chumbo, por exemplo, a
estrutura terá a forma de um cubo com
um átomo em cada uma de suas faces.
Essa estrutura recebe o nome de
estrutura cúbica de face centrada, ou
CFC.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Estrutura Cúbica de Face Centrada
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
Metais como ferro, cromo,
tungstênio, molibdênio apresentam a
estrutura em forma de cubo com um
átomo extra em seu centro. Essa
estrutura recebe o nome de estrutura
cúbica de corpo centrado, ou CCC.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Estrutura Cúbica de Corpo Centrado
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Alotropia
É a propriedade que possui um
material de apresentar-se em dois ou
mais estados cristalinos diferentes, seja
pela simetria seja pela estrutura
reticular de acordo com a mudança de
temperatura.
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Alotropia
Exemplos:
1. O ferro acima de 723°C apresenta uma
estrutura cúbica de corpo centrado
(CCC);
2. O ferro entre uma temperatura de
910°C a 1400°C apresenta uma
estrutura cúbica de face centrada
(CFC);
Materiais para Construção Mecânica
Estrutura Cristalina
- Alotropia
Exemplos:
3. O ferro com a temperatura acima
1400° no estado sólido apresenta uma
estrutura cúbica de corpo centrado
(CCC) com parâmetro de rede
aumentado;
4. O alumínio à temperatura ambiente
apresenta uma estrutura hexagonal
compacta.
Materiais para Construção Mecânica
Classificação
Os materiais estão agrupados em
duas famílias:
-Materiais metálicos ferrosos e não-
ferrosos;
-Materiais não-metálicos naturais e
sintéticos.
Materiais para Construção Mecânica
Classificação
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
Cada material possui características
próprias: o ferro fundido é duro e frágil,
o aço é bastante resistente, o vidro é
transparente e frágil, o plástico é
impermeável, a borracha é elástica, o
tecido é bom isolante térmico...
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
Dureza, fragilidade, resistência,
impermeabilidade, elasticidade,
condução de calor... Todas essas
capacidades próprias de cada material
e mais algumas que estudaremos são o
que chamamos de propriedades.
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
Para tornar nosso estudo mais fácil,
as propriedades foram reunidas em
grupos, de acordo com o efeito que elas
causam.
Assim, temos:
- Propriedades físicas;
- Propriedades químicas.
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
- Propriedades Físicas
Esse grupo de propriedades
determina o comportamento do material
em todas as circunstâncias do processo
de fabricação e de utilização. Nele,
você tem as propriedades mecânicas,
as propriedades térmicas e as
propriedades elétricas.
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
- Propriedades Físicas
As propriedades mecânicas
aparecem quando o material está
sujeito a esforços de natureza
mecânica. Isso quer dizer que essas
propriedades determinam a maior ou
menor capacidade que o material tem
para transmitir ou resistir aos esforços
que lhe são aplicados.
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
- Propriedades Físicas
Mecânicas:
• Resistência Mecânica
• Elasticidade
• Plasticidade
• Dureza
• Fragilidade
• Densidade
• Usinabilidade
• Tenacidade
• Soldabilidade
• Forjabilidade
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
- Propriedades Físicas
Térmicas:
• Ponto de Fusão
• Dilatação Térmica
• Condutividade Térmica
• Temperabilidade
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
- Propriedades Físicas
Elétricas:
• Condutividade Elétrica
• Resistividade
Materiais para Construção Mecânica
Propriedades
- Propriedades Químicas
• Resistência à corrosão
• Resistência aos ácidos
• Resistência às soluções salinas
Materiais para Construção Mecânica
Metais
Os metais são materiais com
estrutura cristalina, compostos pôr
elementos químicos eletropositivos e
que tem como propriedades a dureza, a
resistência mecânica, a plasticidade e a
condutibilidade térmica e elétrica.
Materiais para Construção Mecânica
Metais
Para que um metal seja considerado
ferroso, é necessário que ele constitua
uma liga de ferro com carbono e podem
aparecer mais outros elementos como:
Silício, manganês, fósforo e enxofre.
Materiais para Construção Mecânica
Metais
Os materiais ferrosos mais
importantes são:
- Aço (e suas ligas)
- Ferro Fundido
Materiais para Construção Mecânica
Metais
Aços e Ferros Fundidos são obtidos
por via líquida, isto é, são elaborados
no estado de fusão. São chamados
aços, quando contêm de 0,022 a 2,11%
de carbono, e ferros fundidos, quando oteor deste elemento está entre 2,11 e
6,7%.
Materiais para Construção Mecânica
Metais
Aços
Os aços podem ser divididos em 
duas grandes categorias, a saber:
-Aços ao carbono
-Aços especiais
Materiais para Construção Mecânica
Metais
Aço Carbono
Os aços ao carbono são ligas Fe-C
que tem como elementos fundamentais
o ferro e o carbono, apresentando
pequenas porcentagens de outros
elementos, tais como silício, manganês,
fósforo, enxofre, cobre, etc.
Materiais para Construção Mecânica
Metais
Aço Carbono
Os aços ao carbono podem ser
classificados em razão da quantidade
(teor) de carbono que contém, da
seguinte forma:
Materiais para Construção Mecânica
- Aços Extra-Doces ( < 0,15% C ) (SAE ou ABNT 1010
e 1015)
- Aços Doces (0,15 – 0,30% C) (SAE ou ABNT 1020)
-Aços Meio-Doces (0,30 – 0,40% C) (SAE ou ABNT
1030 a 1040)
-Aços Semi-Duros (0,40 – 0,60% C) (SAE ou ABNT
1040 a 1060)
-Aços Duros (0,60 – 0,70% C) (SAE ou ABNT 1060 a
1070)
- Aços Extra-Duros (0,70 – 1,20% C) (SAE ou ABNT
1070 a 1095)
Materiais para Construção Mecânica
Para fins de aplicação industrial e de
tratamentos térmicos, os aços ao carbono,
resumidamente, são conhecidos da seguinte
forma:
- Aços de baixo teor de carbono..................1010 a 1035
- Aços de médio teor de carbono.................1040 a 1065
- Aços de alto teor de carbono.....................1070 a 1095
Materiais para Construção Mecânica
Materiais para Construção Mecânica
Metais
Aços liga ou aços especiais
São ligas de Ferro mais Carbono, além
dos outros elementos presentes nos aços ao
carbono adicionamos propositadamente
elementos como o níquel (Ni), cromo (Cr),
tungstênio (W), Vanádio (V), cobalto (Co),
molibdênio (Mo), com a finalidade de
melhorar as propriedades mecânicas e
tecnológicas.
Materiais para Construção Mecânica
Os aços especiais podem ser
classificados em:
Materiais para Construção Mecânica
Formas de comercialização do aço:
Materiais para Construção Mecânica
Formas de comercialização do aço:
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
É o ramo da metalurgia que se
dedica a fabricação e tratamento dos
materiais ferrosos.
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
A fabricação do aço pode ser
dividida em 4 partes.
Preparação da matéria-prima
Redução 
Refino 
Conformação 
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Etapas para a obtenção do aço:
- Preparação da matéria-prima
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Etapas para a obtenção do aço:
- Redução (Ferro Gusa)
Materiais para Construção Mecânica
Alto Forno
Minério
Coque
Zona
Granular
Zona
de Amolecimento
e Fusão
Zona
de Coque Ativa
Camada
em Amolecimento
e Fusão
Zona
de Combustão
Cadinho
Zona de
Gotejamento
Zona
de Coque
Estagnado
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Etapas para a obtenção do aço:
- Refino (Aciaria)
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
O refino do aço normalmente é realizado
em batelada pelos seguintes processos:
- Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga
predominantemente líquida).
- Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA
(carga predominantemente sólida).
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Conversor LD
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Aciaria Elétrica
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Após o refino, o aço ainda não se
encontra em condições de ser lingotado.
O tratamento a ser feito visa os acertos
finais na composição química e na
temperatura.
- Forno de panela
- Desgaseificação
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Forno de Panela
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Desgaseificação
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Toda a etapa de refino do aço se dá no
estado líquido. É necessário, pois,
solidificá-lo de forma adequada em função
da sua utilização posterior.
Esse processo é denominado lingotamento.
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
O lingotamento do aço pode ser realizado de
três maneiras distintas:
- DIRETO: o aço é vazado diretamente na 
lingoteira;
- INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical
penetrando na lingoteira pela sua base;
- CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para
um molde de cobre refrigerado à água.
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Lingotamento Contínuo
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
O lingotamento contínuo é um
processo pelo qual o aço fundido é
solidificado em um produto semi-
acabado, tarugo, perfis ou placas para
subseqüente laminação.
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Seções 
possíveis no 
lingotamento 
contínuo 
(mm)
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Etapas para a obtenção do aço:
- Conformação
Os processos de conformação
mecânica podem ser classificados de
acordo com o tipo de força aplicada ao
material:
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
- Compressão direta: Forjamento, Laminação;
- Compressão indireta: Trefilação, Extrusão,
Embutimento;
- Trativo: Estiramento;
- Dobramento: Dobramento;
- Cisalhamento: Corte.
Materiais para Construção Mecânica
Siderurgia
Tipos de Conformação
Materiais para Construção Mecânica
Lingotamento e Laminação
Materiais para Construção Mecânica
Produção do aço (Resumo)
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido
O ferro fundido é o que chamamos
de uma liga ternária. Isso quer dizer
que ele é composto de três elementos:
ferro, carbono (2 a 4,5%) e silício (1 a
3%). Existe ainda o ferro fundido ligado,
ao qual outros elementos de liga são
acrescentados para dar alguma
propriedade especial à liga básica
Materiais para Construção Mecânica
Tipos de Ferro Fundido
Dependendo da quantidade de
cada elemento e da maneira como o
material é resfriado ou tratado
termicamente, o ferro fundido será
cinzento, branco, maleável ou nodular.
Materiais para Construção Mecânica
Tipos de Ferro Fundido
O que determina a classificação em
cinzento ou branco é a aparência da fratura
do material depois que ele resfriou. E essa
aparência, por sua vez, é determinada pela
forma como carbono se apresenta depois
que a massa solidifica. E ele se apresenta
sob duas formas : como cementita (Fe3C) ou
como grafita , um mineral de carbono usado ,
por exemplo , na fabricação do lápis .
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Cinzento
 O carbono se apresenta sob a forma de
grafita , em flocos ou lâminas, que dá a cor
acinzentada ao material.
 Como o silício favorece a decomposição da
cementita em ferro e grafita, esse tipo de liga
ferrosa apresenta um teor maior de silício
(até 2,8%).
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Cinzento
 Apresenta boa usinabilidade e grande
capacidade de amortecer vibrações.
 É empregado nas indústrias automobilísticas,
de equipamentos agrícolas e de máquinas e,
na mecânica pesada, na fabricação de
blocos e cabeçotes de motor, carcaças e
platôs de embreagem, suportes, barras e
barramentos para máquinas industriais.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Cinzento
Apresenta elevadas porcentagens de
carbono (de 3,5% a 5%).
 Muito resistente à compressão. Não
resiste bem à tração.
Fácil de ser fundido e moldado em
peças.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Cinzento
Materiais para Construção Mecânica
Ferro FundidoBranco
Formado no processo de solidificação,
quando não ocorre a formação da
grafita e todo o carbono fica na forma
de carboneto de ferro (ou cementita).
Quando quebrado, a parte fraturada é
brilhante e quase branca.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Branco
 Tem baixo teor de carbono variando entre 2,5
a 3 % e de silício menor que1 %.
 Difícil de ser fundido.
 Muito duro, difícil de ser usinado, só podendo
ser trabalhado com ferramenta de corte
especiais.
 É usado apenas em peças que exijam muito 
resistência ao desgaste.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Branco
- revestimentos de moinhos;
- bolas para moinhos de bolas;
- rodas de ferro para vagões;
- cilindros para laminação de borracha, vidro, 
plástico, metal;
- peças para britadeiras;
- matrizes.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Branco
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Maleável
Material que reúne as vantagens do aço
e as do ferro fundido cinzento.
Tem, ao mesmo tempo, alta resistência
mecânica e alta fluidez no estado
líquido, o que permite a produção de
peças complexas e finas.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Maleável
É produzido a partir de um ferro fundido
branco submetido a um tratamento
térmico, por várias horas, que torna as
peças fabricadas com esse material mais
resistentes ao choque e às deformações.
Dependendo das condições do tratamento
térmico, o ferro pode apresentar o núcleo
preto ou branco.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Maleável
 O ferro fundido maleável de núcleo preto (ou
americano) passa por um tratamento térmico
em atmosfera neutra, em que a cementita se
decompõe em ferro e carbono e, no qual, o
carbono forma uma grafita compacta,
diferente da forma laminada dos ferros
fundidos cinzentos.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Maleável
 O ferro fundido maleável de núcleo preto é
usado para a fabricação de suportes de
molas, caixas de direção, cubos de rodas,
bielas, conexões para tubulações hidráulicas
e industriais.
 O ferro fundido maleável de núcleo preto não
é soldável.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Maleável
 O ferro fundido maleável de núcleo branco
passa por um tratamento térmico, em
atmosfera oxidante, no qual o carbono é
removido por descarbonetação, não havendo
formação de grafita.
 Por causa disso, ele adquire características 
semelhantes às de um aço de baixo carbono, 
pode ser soldado e é empregado na fundição 
de peças de pequenas espessuras.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Maleável
 O ferro fundido maleável de núcleo branco é um
material indicado para a fabricação de barras de
torção, corpos de mancais, flanges para tubos de
escapamento.
 De uma forma geral os ferros fundidos maleáveis
apresentam as seguintes propriedades:
-resistência à tração, à fadiga, ao desgaste e à
corrosão;
- dureza;
- boa usinabilidade.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Maleável de núcleo preto
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Nodular
 A estrutura apresenta partículas arredondadas
de grafita. Isso é obtido com a adição de
elementos, como o magnésio, na massa
metálica ainda líquida.
 Com o auxílio de tratamentos térmicos
adequados, esse material pode apresentar
propriedades mecânicas, como ductilidade, a
tenacidade, a usinabilidade e as resistências
mecânica e à corrosão, melhores do que as de
alguns aços-carbono.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Nodular
 Por causa disso e do menor custo de
processamento, está substituindo alguns
tipos de aços e os ferros fundidos maleáveis
na maioria de suas aplicações.
 Mancais, virabrequins, cubos de roda, peças
de sistema de transmissão de automóveis,
caminhões e tratores são produtos fabricados
com o ferro fundido nodular.
Materiais para Construção Mecânica
Ferro Fundido Nodular
Materiais para Construção Mecânica
Processos de Fabricação
Os processos de transformação dos
metais e ligas metálicas em peças para
utilização em conjuntos mecânicos são
inúmeros e variados: você pode fundir,
conformar mecanicamente, soldar,
utilizar a metalurgia do pó e usinar o
metal e, assim, obter a peça desejada.
Processos de Fabricação
Evidentemente, vários fatores
devem ser considerados quando se
escolhe o processo de fabricação.
Como exemplo, podemos lembrar: o
formato da peça, as exigências de uso,
o material a ser empregado, a
quantidade de peças que devem ser
produzidas, o tipo de acabamento
desejado, e assim por diante.
Processos de Fabricação
Fundição
Dentre essas várias maneiras de
trabalhar o material metálico, a fundição
se destaca, não só por ser um dos
processos mais antigos, mas também
porque é um dos mais versáteis,
principalmente quando se considera os
diferentes formatos e tamanhos das peças
que se pode produzir por esse processo.
Processos de Fabricação
Fundição
É o processo de fabricação de
peças metálicas que consiste
essencialmente em encher com metal
líquido a cavidade de um molde com
formato e medidas correspondentes
aos da peça a ser fabricada.
Processos de Fabricação
Fundição
A fundição é um processo de
fabricação inicial, porque permite a
obtenção de peças com formas
praticamente definitivas, com mínimas
limitações de tamanho, formato e
complexidade, e também é o processo
pelo qual se fabricam os lingotes.
Processos de Fabricação
Fundição: Vantagens
As peças fundidas podem apresentar
formas internas e externas bem simples
ou bastante complicadas, com formatos
impossíveis de serem obtidos por
outros processos.
Processos de Fabricação
Fundição: Vantagens
É possível produzir peças com poucas
gramas de peso (e com espessura de
apenas alguns milímetros), até peças
pesando muitas toneladas. As peças
fundidas só apresentam restrições
dimensionais devido às limitações dos
equipamentos de cada indústria.
Processos de Fabricação
Fundição: Vantagens
O processo de fundição permite um alto
grau de automatização, portanto, é
possível produzir com velocidade e em
grande quantidade.
Processos de Fabricação
Fundição: Vantagens
As peças fundidas podem ser produzidas
dentro de variados padrões de
acabamento (mais ásperos ou mais lisos)
e com tolerâncias dimensionais variadas
(entre 0,2 mm e 6 mm aproximadamente),
em função do processo adotado. Por
causa disto, há uma grande economia em
operações de usinagem.
Processos de Fabricação
Fundição: Vantagens
A peça fundida possibilita grande
economia de peso, porque permite a
obtenção de paredes com espessuras
quase ilimitadas.
Processos de Fabricação
Fundição
O processo de fabricação por meio de
fundição pode ser resumido nas seguintes
operações:
1. Confecção do modelo 5. Vazamento
2. Confecção do molde 6. Desmoldagem
3. Confecção dos machos 7. Rebarbação
4. Fusão 8. Limpeza
Processos de Fabricação
Fundição
Essa seqüência de etapas é a que
normalmente é seguida no processo de
fundição por gravidade em areia, que é
o mais utilizado. Um exemplo bem
comum de produto fabricado por esse
processo é o bloco dos motores de
automóveis e caminhões.
Processos de Fabricação
Fundição
O processo de fundição por
gravidade com moldagem em areia
apresenta variações. As principais são:
 fundição com moldagem em areia 
aglomerada com argila;
 fundição com moldagem em areia 
aglomerada com resinas.
Processosde Fabricação
Fundição
A fundição por gravidade usa também
moldes cerâmicos. Esse processo recebe o
nome de fundição de precisão.
Existe ainda um outro processo de fundição
por gravidade que usa moldes metálicos.
Quando são usados moldes metálicos, não são
necessárias as etapas de confecção do modelo
e dos moldes.
Outro processo que usa molde metálico é o
processo de fundição sob pressão.
Processos de Fabricação
Fundição: Defeitos dos produtos fundidos
 Inclusão da areia do molde nas paredes
internas ou externas da peça.
Defeitos de composição da liga metálica
que causam o aparecimento de partículas
duras indesejáveis no material.
Rechupe.
Porosidade.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
Conformação Mecânica
Em um ambiente industrial, a
conformação mecânica é qualquer
operação durante a qual se aplicam
esforços mecânicos em metais, que
resultam em uma mudança permanente
em suas dimensões.
Processos de Fabricação
Conformação Mecânica
Para a produção de peças de
metal, a conformação mecânica inclui um
grande número de processos: laminação,
forjamento, trefilação, extrusão,
estampagem...Esses processos têm em
comum o fato de que, para a produção da
peça, algum esforço do tipo compressão,
tração, dobramento, tem que ser aplicado
sobre o material.
Processos de Fabricação
Conformação Mecânica
Materiais que têm estrutura CFC têm
uma forma de agrupamento atômico
que permite o deslocamento de
camadas de átomos sobre outras
camadas. Por isso, eles se deformam
mais facilmente do que os que
apresentam os outros tipos de arranjos.
Processos de Fabricação
Conformação Mecânica
Isso acontece porque, nessa estrutura, os
planos de escorregamento permitem que
camadas de átomos “escorreguem” umas
sobre as outras com mais facilidade.
Processos de Fabricação
Laminação
É um processo de conformação
mecânica pelo qual um lingote de metal
é forçado a passar por entre dois
cilindros que giram em sentidos
opostos, com a mesma velocidade.
Processos de Fabricação
Laminação
Ao passar entre os cilindros, o
material sofre deformação plástica. Por
causa disso, ele tem uma redução da
espessura e um aumento na largura e
no comprimento.
Processos de Fabricação
Laminação
A laminação pode ser feita a quente
ou a frio. Ela é feita a quente quando o
material a ser conformado é difícil de
laminar a frio ou quando necessita de
grandes reduções de espessura.
Processos de Fabricação
Laminação
Encruamento é o resultado de uma
mudança na estrutura do metal,
associada a uma deformação
permanente dos grãos do material,
quando este é submetido à deformação
a frio. O encruamento aumenta a
dureza e a resistência mecânica.
Processos de Fabricação
Laminação
Processos de Fabricação
Laminação
A laminação a frio se aplica a metais
de fácil conformação em temperatura
ambiente, o que é mais econômico. É o
caso do cobre, do alumínio e de
algumas de suas ligas.
Processos de Fabricação
Laminação
Sendo a quente ou a frio, a laminação
parte dos lingotes que, passando pelos
laminadores, pode se transformar em
produtos de uso imediato como trilhos,
vigas e perfis. Pode se transformar
também em produtos intermediários que
serão usados em outros processos de
conformação mecânica.
Processos de Fabricação
Laminação
Processos de Fabricação
Laminação
As instalações de uma laminação
são compostas por fornos de
aquecimento e reaquecimento de
lingotes, placas e tarugos, sistemas de
roletes para deslocar os produtos,
mesas de elevação e basculamento,
tesouras de corte e, principalmente, o
laminador.
Processos de Fabricação
Laminação
Processos de Fabricação
Laminação
Processos de Fabricação
Extrusão
É o processo de fabricação utilizado
para obtenção de perfis com formato
complicados ou, então, de tubos.
Processos de Fabricação
Extrusão
Assim como a laminação, a
extrusão é um processo de fabricação
de produtos semi-acabados, ou seja,
produtos que ainda sofrerão outras
operações, tais como corte,
estampagem, usinagem ou forjamento,
antes de seu uso final.
Processos de Fabricação
Extrusão
O processo de extrusão consiste
basicamente em forçar a passagem de
um bloco de metal através do orifício de
uma matriz. Isso é conseguido
aplicando-se altas pressões ao material
com o auxílio de um êmbolo.
Processos de Fabricação
Extrusão
Processos de Fabricação
Extrusão
O produto extrudado tem como
característica:
 seção transversal reduzida e grande
comprimento
Processos de Fabricação
Extrusão
De acordo com o tipo de metal, que
deve suportar rigorosas condições de
atrito e temperatura, e com a seção a
ser obtida, a extrusão pode ser
realizada a quente ou a frio.
Processos de Fabricação
Extrusão
O metais mais duros, como o aço,
passam normalmente pelo processo de
extrusão a quente. Esse processo
envolve as seguintes etapas:
Processos de Fabricação
Extrusão
1. Fabricação de lingote ou tarugo de
seção circular.
2. Aquecimento uniforme do lingote ou
tarugo.
3. Transporte do lingote ou tarugo
aquecido para a câmara de extrusão.
Processos de Fabricação
Extrusão
4. Execução da extrusão: com o tarugo
aquecido apoiado diante da câmara de
extrusão, o pistão é acionado e o material é
empurrado para o interior da câmara.
5. Fim da extrusão: o pistão recua e a câmara
se afasta para a retirada do disco e da parte
restante do tarugo.
6. Remoção dos resíduos de óxido com o
auxílio de disco raspador acionado pelo
pistão.
Processos de Fabricação
Extrusão
Na extrusão a quente, as reduções
de área conseguidas são da ordem de
1:20 (um para vinte). Isso significa que,
se você tiver uma barra de 100 mm2 de
área, ela pode ter sua área reduzida
para 5 mm2.
Processos de Fabricação
Extrusão
Os materiais mais dúcteis, como o
alumínio, podem passar por extrusão
tanto a frio quanto a quente e obtêm
reduções de área da ordem de 1:100
(um para cem).
Processos de Fabricação
Extrusão
Na extrusão a frio, o material
endurece por encruamento durante a
deformação porque os grãos do metal se
quebram e assim permanecem,
aumentando as tensões na estrutura e,
conseqüentemente, sua dureza. Na
extrusão a quente, os grãos se
reconstituem após a extrusão por causa
da alta temperatura.
Processos de Fabricação
Extrusão Direta
Processos de Fabricação
Extrusão Indireta
Processos de Fabricação
Extrusão
Os equipamentos usados na
extrusão consistem em prensas
horizontais, mecânicas ou hidráulicas,
com capacidades normais entre 1 500 e
5 mil toneladas. Prensas hidráulicas
conseguem cargas de até 30 mil
toneladas!
Processos de Fabricação
Trefilação
É o processo de fabricação utilizado
para obtenção de rolos de arame, cabos
ou fios elétricos.
Por esse processo, é possível obter
produtos de grande comprimento
contínuo, seções pequenas, boa
qualidade de superfície e excelente
controle dimensional.
Processos de Fabricação
Trefilação
O princípio do processo de
trefilação é, de certa forma, parecido
com o da extrusão, ou seja, é
necessário que o material metálico
passe por uma matriz para ter seu
diâmetro diminuído e seu comprimento
aumentado.
Processos de Fabricação
Trefilação
A grande diferença está no fato de
que, em vez de ser empurrado, o
material é puxado. Além disso, a
trefilação é normalmente realizada a
frio.
Processos de Fabricação
TrefilaçãoProcessos de Fabricação
Trefilação
Existem bancos de tração de até 100
toneladas, capazes de trabalhar a uma
velocidade de até 100 metros por minuto,
percorrendo distâncias de até 30 metros.
Em alguns casos, vários conjuntos desse
tipo podem ser montados em série, a fim
de produzir arames e fios com diâmetros
ainda menores.
Processos de Fabricação
Trefilação
A barra que deve ser trefilada é
chamada de fio de máquina. Ela deve
ser apontada, para facilitar a passagem
pela fieira, e presa por garras de tração
que vão puxar o material para que ele
adquira o diâmetro desejado.
Processos de Fabricação
Trefilação
A fieira é uma ferramenta cilíndrica
que contém um furo no centro por onde
passa o fio, e cujo diâmetro vai
diminuindo. Assim seu perfil apresenta
o formato de um funil.
Processos de Fabricação
Trefilação
Fieiras
Processos de Fabricação
Trefilação
existem dois tipos básicos de
máquinas de trefilar:
Sem deslizamento
Com deslizamento
Processos de Fabricação
Trefilação sem deslizamento
Processos de Fabricação
Trefilação com deslizamento
Processos de Fabricação
Forjamento
É um processo de conformação
mecânica em que o material é deformado
por martelamento ou prensagem.
É empregado para a fabricação de
produtos acabados ou semi-acabados de
alta resistência mecânica, destinados a
sofrer grandes esforços e solicitações em
sua utilização.
Processos de Fabricação
Forjamento por martelamento
É feito aplicando-se golpes rápidos e
sucessivos no metal. Desse modo, a pressão
máxima acontece quando o martelo toca o
metal, decrescendo rapidamente de
intensidade à medida que a energia do golpe
é absorvida na deformação do material.
Pontas de eixo, virabrequins, discos de
turbinas são exemplos de produtos forjados
fabricados por martelamento.
Processos de Fabricação
Forjamento por martelamento
Processos de Fabricação
Forjamento por martelamento
No forjamento por martelamento são
usados martelos de forja que aplicam
golpes rápidos e sucessivos ao metal
por meio de uma massa de 200 a 3.000
kg que cai livremente ou é impulsionada
de uma certa altura que varia entre 1 e
3,5 m.
Processos de Fabricação
Forjamento por Prensagem
Na prensagem, o metal fica sujeito
à ação da força de compressão em
baixa velocidade e a pressão atinge seu
valor máximo pouco antes de ser
retirada, de modo que as camadas mais
profundas da estrutura do material são
atingidas no processo de conformação.
Processos de Fabricação
Forjamento por Prensagem
Processos de Fabricação
Forjamento por Prensagem
O forjamento por prensagem é
realizado por prensas mecânicas ou
hidráulicas. As prensas mecânicas, de
curso limitado, são acionadas por eixos
excêntricos e podem aplicar cargas
entre 100 e 8.000 toneladas.
Processos de Fabricação
Forjamento por Prensagem
As prensas hidráulicas podem ter
um grande curso e são acionadas por
pistões hidráulicos. Sua capacidade de
aplicação de carga fica entre 300 e
50.000 toneladas. Elas são bem mais
caras que as prensas mecânicas.
Processos de Fabricação
Forjamento por Prensagem
As operações de forjamento são
realizadas a quente, em temperaturas
superiores às de recristalização do
metal. É importante que a peça seja
aquecida uniformemente e em
temperatura adequada.
Processos de Fabricação
Forjamento por Prensagem
Toda a operação de forjamento precisa
de uma matriz. É ela que ajuda a fornecer
o formato final da peça forjada. E ajuda
também a classificar os processos de
forjamento, que podem ser:
 forjamento em matrizes abertas, ou
forjamento livre;
 forjamento em matrizes fechadas.
Processos de Fabricação
 forjamento em matrizes abertas, ou
forjamento livre;
Processos de Fabricação
 forjamento em matrizes fechadas.
Processos de Fabricação
Estampagem
É um processo de conformação
mecânica, geralmente realizado a frio,
que engloba um conjunto de operações.
Por meio dessas operações, a chapa
plana é submetida a transformações que
a fazem adquirir uma nova forma
geométrica, plana ou oca.
Processos de Fabricação
Estampagem
As operações básicas de
estampagem são:
corte
dobramento
estampagem profunda (ou "repuxo")
Processos de Fabricação
Estampagem
As chapas metálicas de uso mais
comum na estampagem são as feitas
com as ligas de aço de baixo carbono,
os aços inoxidáveis, as ligas alumínio-
manganês, alumínio-magnésio e o latão
70-30, que tem um dos melhores
índices de estampabilidade entre os
materiais metálicos.
Processos de Fabricação
Estampagem
Processos de Fabricação
Estampagem
As operações de estampagem são
realizadas por meio de prensas que
podem ser mecânicas ou hidráulicas,
dotadas ou não de dispositivos de
alimentação automática das chapas,
tiras cortadas, ou bobinas.
Processos de Fabricação
Estampagem
Processos de Fabricação
Estampagem
Na estampagem, além das prensas,
são usadas ferramentas especiais
chamadas estampos que se
constituem basicamente de um punção
(ou macho) e uma matriz.
Processos de Fabricação
Estampagem
Essas ferramentas são classificadas
de acordo com o tipo de operação a ser
executada. Assim, temos:
 ferramentas para corte
 ferramentas para dobramento
 ferramentas para estampagem
profunda
Processos de Fabricação
Estampagem: Corte de Chapas
O corte é a operação de
cisalhamento de um material na qual
uma ferramenta ou punção de corte é
forçada contra uma matriz por
intermédio da pressão exercida por
uma prensa. Quando o punção desce,
empurra o material para dentro da
abertura da matriz.
Processos de Fabricação
Estampagem: Corte de Chapas
Processos de Fabricação
Estampagem: Dobramento e Curvamento
O dobramento é a operação pela
qual a peça anteriormente recortada é
conformada com o auxílio de estampos
de dobramento. Estes são formados
por um punção e uma matriz
normalmente montados em uma
prensa.
Processos de Fabricação
Estampagem: Dobramento e Curvamento
O material, em forma de chapa,
barra, tubo ou vareta, é colocado entre
o punção e a matriz. Na prensagem,
uma parte é forçada contra a outra e
com isso se obtém o perfil desejado.
Processos de Fabricação
Estampagem: Dobramento e Curvamento
Processos de Fabricação
Estampagem: Dobramento e Curvamento
Processos de Fabricação
Estampagem Profunda
A estampagem profunda é um
processo de conformação mecânica em
que chapas planas são conformadas no
formato de um copo. Ela é realizada a
frio e, dependendo da característica do
produto, em uma ou mais fases de
conformação.
Processos de Fabricação
Estampagem Profunda
Por esse processo, produzem-se
panelas, partes das latarias de carros
como pára-lamas, capôs, portas, e
peças como cartuchos e refletores
parabólicos.
Processos de Fabricação
Estampagem Profunda
Processos de Fabricação
Estampagem Profunda
Quando a profundidade do
embutimento é grande, ou seja, tem a
altura maior que o diâmetro da peça, e
são necessárias várias operações
sucessivas para obtê-la, tem-se a
reestampagem.
Processos de Fabricação
Estampagem Profunda
Processos de Fabricação
Tratamento Térmico
É processo de aquecer e resfriar um
aço, visando modificar as sua
propriedades.
Processos de Fabricação
Tratamento Térmico
Um tratamento térmico é feito em
três fases distintas:
1 - aquecimento
2 - manutenção da temperatura
3 - resfriamento
Processos de FabricaçãoTratamento Térmico
Processos de Fabricação
Tratamento Térmico: Tipos
Existem duas classes de
tratamentos térmicos:
1 - Os tratamentos que por simples
aquecimento e resfriamento, modificam
as propriedades de toda a massa do
aço, tais como:
a - Têmpera
b - Revenimento
c - Recozimento
Processos de Fabricação
Tratamento Térmico: Tipos
2 - Os tratamentos que modificam as
propriedades somente numa fina
camada superficial da peça. Esses
tratamentos térmicos nos quais a peça
é aquecida juntamente com produtos
químicos e posteriormente resfriado
são:
a - Cementação
b - Nitretação
Processos de Fabricação
Têmpera
É o tratamento térmico aplicado aos
aços com porcentagem igual ou maior
do que 0,4% de carbono.
O efeito principal da têmpera num
aço é o aumento de dureza.
Processos de Fabricação
Têmpera: Fases
1ª Fase:
– Aquecimento – A peça é aquecida em forno
ou forja, até uma temperatura recomendada.
(Por volta de 800ºC para os aços ao
carbono).
2ª Fase:
– Manutenção da temperatura – Atingida a
temperatura desejada esta deve ser mantida
por algum tempo afim de uniformizar o
aquecimento em toda a peça.
Processos de Fabricação
Têmpera: Fases
3ª Fase:
– Resfriamento – A peça uniformemente
aquecida na temperatura desejada é
resfriada em água, óleo ou jato de ar.
Processos de Fabricação
Têmpera: Efeitos
1 - Aumento considerável da dureza do
aço.
2 - Aumento da fragilidade em virtude do
aumento de dureza. (O aço torna-se
muito quebradiço).
Processos de Fabricação
Têmpera: Observações
1 - A temperatura de aquecimento e o meio de
resfriamento são dados em tabelas:
Processos de Fabricação
Têmpera: Observações
2 - O controle da temperatura durante o
aquecimento, nos fornos, é feito por
aparelhos denominados pirômetros.
Nas forjas o mecânico identifica a
temperatura pela cor do material
aquecido.
Processos de Fabricação
Têmpera: Observações
3 - De início o aquecimento deve ser
lento, (pré-aquecimento), afim de não
provocar defeitos na peça.
4 - A manutenção da temperatura varia
de acordo com a forma da peça; o
tempo nesta fase não deve ser além do
necessário.
Processos de Fabricação
Revenimento
É o tratamento térmico que se faz
nos aços já temperados, com a
finalidade de diminuir a sua fragilidade,
isto é, torná-lo menos quebradiço.
Processos de Fabricação
Revenimento
O revenimento é feito aquecendo-se
a peça temperada até uma certa
temperatura resfriando-a em seguida.
As temperaturas de revenimento são
encontradas em tabelas e para os aços
ao carbono variam entre 210ºC e
320ºC.
Processos de Fabricação
Revenimento: Fases
1ª Fase:
– Aquecimento – Feito geralmente em
fornos controlando-se a temperatura
com pirômetro.
Nos pequenos trabalhos os
aquecimento pode ser feito apoiando-se
a peça polida, em um bloco de aço
aquecido ao rubro.
Processos de Fabricação
Revenimento: Fases
O forte calor que desprende do
bloco, aquece lentamente a peça,
produzindo nesta uma coloração que
varia à medida que a temperatura
aumenta.
Processos de Fabricação
Revenimento: Fases
Essas cores, que possibilitam identificar a
temperatura da peça, são denominadas cores de
revenimento.
Processos de Fabricação
Revenimento: Fases
2ª Fase:
– Manutenção da Temperatura – Possível
quando o aquecimento é feito em fornos.
3ª Fase:
– Resfriamento – O resfriamento da peça pode
ser:
– Lento – deixando-a esfriar naturalmente.
– Rápido – mergulhando-a em água ou óleo.
Processos de Fabricação
Revenimento: Efeitos
Diminui um pouco a dureza da
peça temperada, porém aumenta
consideravelmente a sua resistência
aos choques.
Processos de Fabricação
Recozimento
É o tratamento térmico que tem por
finalidade eliminar a dureza de uma
peça temperada ou normalizar
materiais com tensões internas
resultantes do forjamento, da
laminação, trefilação etc..
Processos de Fabricação
Recozimento: Tipos
1 - Recozimento para eliminar a dureza
de uma peça temperada.
Processos de Fabricação
Recozimento: Tipos
2 - Recozimento para normalizar a
estrutura de um material.
Processos de Fabricação
Recozimento: Fases
1ª Fase:
Aquecimento – A peça é aquecida a uma 
temperatura que varia de acordo com o 
material a ser recozido. (Entre 500ºC e 
900ºC).
Processos de Fabricação
Recozimento: Fases
Processos de Fabricação
Recozimento: Fases
2ª Fase:
Manutenção da temperatura – A peça
deve permanecer aquecida por algum
tempo na temperatura recomendada
para que as modificações atinjam toda
a massa da mesma.
Processos de Fabricação
Recozimento: Fases
3ª Fase:
Resfriamento – O resfriamento deve ser
feito lentamente, tanto mais lento
quanto maior for a porcentagem de
carbono do aço.
Processos de Fabricação
Recozimento: Fases
No resfriamento para recozimento
adotam-se os seguintes processos:
1 - Exposição da peça aquecida ao ar livre.
(Processo pouco usado).
2 - Colocação da peça em caixas contendo
cal, cinza, areia ou outros materiais.
Processos de Fabricação
Recozimento: Fases
3 - Interrompendo-se o aquecimento, deixando
a peça esfriar dentro do próprio forno.
Nota – No recozimento do cobre e latão o
resfriamento deve ser o mais rápido possível.
Processos de Fabricação
Recozimento: Efeitos
− Elimina a dureza de uma peça
temperada anteriormente, fazendo-se
voltar a sua dureza normal.
− Torna o aço mais homogêneo, melhora
sua ductilidade tornando-o facilmente
usinável.
Processos de Fabricação
Normalização
No processo de normalização, a
peça é levada ao forno com
temperatura acima da zona crítica, na
faixa de 750ºC a 950ºC. O material se
transforma em austenita. Depois de
uma a três horas, o forno é desligado. A
peça é retirada e colocada numa
bancada, para se resfriar.
Processos de Fabricação
Cementação
É um tratamento que consiste em
aumentar a porcentagem de carbono
numa fina camada externa da peça.
Processos de Fabricação
Cementação
Após a cementação tempera-se a
peça; as partes externas adquirem
elevada dureza enquanto as partes
internas permanecem sem alterações.
Processos de Fabricação
Cementação
A cementação é feita aquecendo-se
a peça de aço de baixo teor de
carbono, junto com um material rico em
carbono (carburante). Quando a peça
atinge alta temperatura (750ºC a
1.000ºC) passa a absorver parte do
carbono do carburante.
Processos de Fabricação
Cementação
Quanto mais tempo a peça
permanecer aquecida com o carburante,
mais espessa se tornará a camada.
Os carburantes podem ser sólidos,
(grãos ou pós), líquidos ou gasosos. A
qualidade dos carburantes influi na
rapidez com que se forma a camada.
Processos de Fabricação
Cementação: Fases
1ª Fase:
Aquecimento
− Cementação em caixa:
As peças são colocadas em caixas
juntamente com o carburante, fechadas
hermeticamente e aquecidas até a
temperatura recomendada.
Processos de Fabricação
Cementação: Fases
− Cementação em banho:
As peças são mergulhadas no
carburante líquido aquecido, através de
cestas ou ganchos.
Processos de Fabricação
Cementação: Fases
2ª Fase:
Manutenção da temperatura – O tempo
de duração desta fase varia de acordo
com a espessura da camada que se
deseja e da qualidade do carburante
utilizado. (0,1mm a 0,2mm por hora).
Processos de Fabricação
Cementação: Fases
3ª Fase:
Resfriamento – A peça é esfriada
lentamente dentro da própria caixa.
Após a cementação as peças são
temperadas.Processos de Fabricação
Nitretação
É um processo semelhante à
cementação, que se faz aquecendo o
aço a uma temperatura de 500ºC a
525ºC na presença de um gás
denominado Nitrogênio. Após algum
tempo, obtém-se uma fina camada,
extremamente dura, não havendo
necessidade de se temperar a peça.
Processos de Fabricação
Soldagem
É o “processo de união de materiais
usado para obter a coalescência (união)
localizada de metais e não-metais,
produzida por aquecimento até uma
temperatura adequada, com ou sem a
utilização de pressão e/ou material de
adição” (American Welding Society -
AWS)
Processos de Fabricação
Soldagem
Solda: é a zona de união das peças
que foram submetidas a um
processo de soldagem
Processos de Fabricação
Terminologia da Soldagem
É o estudo dos termos técnicos
da soldagem.