Processos de Conformaýýo Mecýnica ý Aula 07

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Processos de Conformação 
Mecânica – Aula 07 
Laminação – Parte 1 
Prof. Leandro E. Falqueto 
E-mail: leandro.falqueto@hotmail.com 
1. Conceito 
• A laminação é o processo no qual o material é conformado 
entre rolos que giram em sentidos opostos, com a mesma 
velocidade tangencial. 
• A deformação é o resultado de tensões compressivas elevadas 
combinadas com tensões de cisalhamento superficiais, que 
são, também, responsáveis por puxar o material. 
• Esse processo é conhecido por apresentar alta produtividade 
e bom controle dimensional. 
 
• Ao passar pelos cilindros de laminação, o material sofre 
deformação plástica, reduzindo a espessura e aumentando 
sua largura e comprimento. 
 
• As diferenças entre as medidas finais e iniciais são 
denominadas: 
– Redução total: H = h0 – h1 
– Alargamento total: B = b1 – b0 
– Alongamento total: L = L1 – L0 
 
• As principais variáveis de influência na laminação são: 
– Diâmetro dos cilindros de laminação; 
– Resistência à deformação plástica do metal a ser conformado; 
– Encruamento do material durante a deformação; 
– Temperatura de trabalho; 
– Velocidade de trabalho; 
– Atrito entre os cilindros e o metal; 
– Presença da tração de avanço ou de retrocesso no produto que esta 
sendo laminado. 
 
2. Produtos Laminados 
• Semi acabados: 
– Praticamente não existe aplicação direta, salvo para posterior 
processamento que os transformarão em produtos finais ou seja 
acabados. 
• Produtos planos: 
– A forma da seção transversal é retangular, sendo que a largura do 
produto é muito maior do que a sua espessura; 
• Produtos não planos: 
– A seção transversal é diferente da forma retangular (exceção de barras 
chatas, alguns blocos e tarugos), apresentando formas variadas; 
 
2.1. Produtos semi acabados 
2.2. Produtos acabados 
a) Laminados planos: 
– Bobina; 
– Fita de aço para embalagem; 
– Chapa; 
– Folha; 
– Tira. 
b) Laminados não planos: 
– Perfis estruturais do tipo I, T, L, U; 
– Barras de secção redonda, quadrada, hexagonal; 
– Fio-máquina fornecidos na forma de bobinas; 
– Trilhos e acessórios: trilhos para ferrovias, pontes rolantes, carros de 
transporte de lingotes, elevadores, etc.; 
– Tubos sem costura: produzidos por laminação na Mannesmann. 
 
• A figura ao lado apresenta 
a sequência necessária 
para obter-se um perfil 
determinado pelo processo 
de laminação. 
– São realizados vários passes 
até atingir o perfil final 
desejado. 
3. Classificação do processo 
• O processo de laminação pode ser classificado do ponto de 
vista termodinâmico como: 
 
Laminação a quente Laminação a frio 
3.1. Laminação a quente 
• Um lingote com estrutura bruta de solidificação é aquecido a 
temperaturas superiores à temperatura de recristalização. 
• Depois de aquecido, o lingote é submetido ao processo de 
desbaste com reduções severas. 
– Nessa etapa, a granulação grosseira é modificada pela deformação 
excessiva, que a transforma numa estrutura de grãos equiaxiais de 
menor tamanho; 
• Depois do desbaste, o lingote é encaminhado para os 
laminadores intermediários. 
– Nesta etapa do processo, o lingote pode ser transformado em blocos 
ou tarugos de grandes dimensões, que servirão como matéria prima 
para produção de laminados planos e não planos. 
 
 
• Após a fase intermediária, o produto laminado, plano ou não 
plano, é processado pelos laminadores de acabamento. 
– As chapas grossas ou barras são transformadas em chapas finas ou 
barras finas e placas; 
– Os vergalhões e trilhos têm suas dimensões reduzidas. 
– Os vergalhões podem, ainda, ser transformados em fio-máquina ou 
pequenos perfis. 
3.2. Laminação a frio 
• A laminação a frio é normalmente utilizada como etapa final 
ou de acabamento de produtos laminados. 
– As chapas finas sofrem alguns passos a frio para melhorar o 
acabamento e ajustar suas dimensões. 
• O produto final possui excelente acabamento superficial e 
muito bom controle dimensional, quando comparado ao 
processo a quente. 
• A laminação a frio tende a alongar os grãos na direção da 
deformação (laminação). 
– A consequência desse alongamento é a anisotropia nas propriedades 
mecânicas, uma vez que o encruamento é significativamente maior na 
direção de laminação. 
 
4. Laminadores 
• Constituído por: 
– Cilindros ou rolos de laminação. 
– Uma estrutura de sustentação denominada de gaiola ou cadeira de 
laminação. 
– Um motor com velocidade controlada. 
 
• Cilindros de laminação: 
– Peças interiças fundidas ou forjadas, fabricadas a partir de aço ferramenta, 
aços ligas entre outros. 
– São compostos por 3 partes principais: 
• Corpo: parte central que executa o esforço direto. 
– Pode ser liso, para laminação de chapas, ou apresentar reentranças, de 
modo a permitir a conformação de perfis. 
• Pescoço: se apoiam nos mancais e suportam o peso e as cargas de laminação. 
• Trevo: recebe o acoplamento para rotação. 
 
4.1. Tipos de laminadores 
• Laminador duo 
– Composto por dois cilindros de mesmo diâmetro, que giram em 
sentidos opostos e com a mesma velocidade periférica. 
– Pode ser: 
• Duo com retorno por cima; 
• Duo reversível; 
• Duo contínuo (laminação contínua). 
 
• Laminador duo contínuo: 
– Constituído por diversas gaiolas dispostas em série, de forma que os 
cilindros das gaiolas subsequente giram a velocidades proporcionalmente 
maiores, evitando o acúmulo de material entre uma gaiola e outra. 
• Laminador trio 
– Composto por três cilindros dispostos um sobre o outro. 
Laminador Trio 
• Laminador quádruo 
– Composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outro, sendo que dois 
são cilindros de trabalho (menores) e os outros dois são de apoio 
(maiores). 
• Laminador universal 
– Composto pela combinação de cilindros horizontais e verticais, sendo que 
estes últimos não são acionados e sua função é garantir a uniformidade da 
seção do perfilado. 
• Laminador Sendzimir 
– Cada cilindro de trabalho é suportado por outros dois cilindros de apoio, 
permitindo grandes reduções de espessura em cada passe de laminação. 
• Laminador mandrilador 
– Utilizado no processo de fabricação de tubos sem costura de diversos 
tipos, com destaque para o processo Mannesmann. 
Bloco Cilindros 
Tubo 
Vídeo 
4.2. Classificação de laminadores por função 
• Ao classificar os laminadores pela função que executam, os 
mesmos compreendem, em princípio, os seguintes tipos: 
– Laminadores primários ou de desbaste 
• Possuem a função de transformar os lingotes de metal em produtos 
intermediários ou semi acabados. 
• Trabalham a quente. 
– Laminadores acabadores 
• Possuem a função de transformar os produtos semi acabados em 
produtos acabados. 
• Geralmente essa etapa se inicia a quente e, em casos de perfis simples, é 
terminada a frio. 
5. Controle de laminadores 
• Durante a laminação, as forças de reações do material 
produzem uma deformação elástica na estrutura do 
laminador, conhecida como molejo do laminador. 
– Essa deformação deve ser compensada para que o produto final não 
apresente defeitos. 
• A compensação é realizada automaticamente por um 
servomecanismo assistido por computador que abre e fecha 
os cilindros, de acordo com a informação recebida do 
monitoramento do processo. 
– Para o monitoramento, o sistema utiliza calibradores eletrônicos de 
espessura como sensores de proximidade, infravermelhos, raios X etc. 
– Estes sensores são capazes de detectar, em tempo real, variações de 
espessuras na escala nanométrica. 
• O molejo do laminador é representado por uma reta. Já adeformação plástica do material pode ser representado por 
uma curva S, semelhante a curva de ensaio de compressão. 
 
• Para uma dada carga de laminação e uma abertura inicial dos 
cilindros, a redução de total será de (h0 – hf). 
P é a carga de laminação. 
h é a espessura do material. 
A é a abertura dos cilindros. 
• Com o aumento da tensão de escoamento do material, a 
curva de deformação plástica desloca-se para direita, 
modificando os parâmetros de laminação anteriores. 
 
P = Carga de laminação. h = Espessura do material. 
A = Abertura dos cilindros. σ0 = Tensão de escoamento.