Química - Estampagem

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Estampagem 
 
 
 
Estamparia é o processo em que utilizamos várias ferramentas diferentes 
(repuxar (Fig. 1), estampar (Fig. 2), dobrar (Fig. 3), enrolar (Fig. 4), cortar (Fig. 
5)) em uma determinada ordem, para conformar a matéria-prima, 
promovendo deformações plásticas em uma sucessão de etapas até 
chegar ao produto final desejado. 
 
 
Fig. 1 
 
 
Fig .2 
 
 
Fig. 3 
 
Fig. 4 
 
 
Fig. 5 
Pode ser realizado a quente, onde é possível realizar grandes deformações 
no metal por estar em um estado mais mole e dúctil, com a desvantagem 
do metal ficar exposto a oxidação e apresentar um acabamento superficial 
deficiente. Quando é realizado a frio, ocorre um aumento da resistência e 
redução da ductilidade devido ao encruamento do metal, sendo 
necessária uma energia maior do que a necessária no processo a quente 
para efetuar a mesma conformação. A vantagem do trabalho a frio é 
justamente o aumento da resistência e a qualidade superficial. 
E um processo simples e muito difundido. No geral, qualquer peça pode 
ser feita em uma linha totalmente manual, e um número menor de peças 
por ferramentas progressivas. 
Injeção 
 
Fundição (Fig. 6) é um processo de fabricação no qual o metal no estado 
líquido é colocado no interior da cavidade de um molde, que possui a 
forma desejada. Na injeção, o metal fundido é forçado para dentro de um 
molde sob pressão, a uma velocidade elevada, e permanece pressionado 
durante sua solidificação minimizando o surgimento de bolhas de gases no 
interior da peça. Quando o metal já está sólido, o porta molde é aberto e a 
peça é ejetada. 
É um processo simples, que torna possível à fabricação de uma gama de 
produtos com geometrias complexas e boa qualidade estrutural e 
superficial. 
 
 
Fig. 6 
METAIS FERROSOS 
 
Aços AISI/SAE 1010 e Aços AISI/SAE 1020 
 
Metais cujo elemento principal é o Ferro recebem o nome de ligas 
ferrosas. São as ligas mais produzidas no mundo, devido à existência de 
grande quantidade de compostos na crosta terrestre que contenham 
Ferro, processos econômicos e grande versatilidade de utilização. Uma 
grande desvantagem é de serem suscetíveis à corrosão. Os Aços (Fig. 7) 
 são ligas de Ferro com Carbono, e sua classificação e suas propriedades 
mecânicas estão diretamente ligadas à porcentagem em massa de 
Carbono no Ferro. 
Outros elementos podem ser adicionados para melhoria de propriedades 
especificas. 
 
 
Fig. 7 
 
O número AISI/SAE {American Iron and Steel Institute / Society of 
Automotive Engineers) 1010 indica que temos na composição do Aço, 
sempre considerando porcentagem em massa, 0,100% de Carbono e 
0,450% de Manganês. No caso do AISI/SAE 1020 temos 0,200% de 
Carbono e 0,450% de Manganês. Como limite máximo de impurezas, 
temos 0,0400% de Fósforo, 0,0500% de Enxofre e 0,300% de Silício para os 
dois Aços. São Aços com baixo teor de Carbono. Podem ser usinados e 
soldados, não aceitam tratamentos térmicos, ficando a cargo da 
deformação a frio promover o aumento da resistência. São relativamente 
moles, porém com muita tenacidade e ductilidade. 
Aços Inoxidáveis AISI 304 
 
 Fig. 8 
 
Os Aços Inoxidáveis (Figs. 8 e 9) apresentam o Cromo como principal 
elemento de liga do Ferro, em uma concentração de no mínimo 11,0% em 
massa. Com a grande resistência à corrosão, principalmente na atmosfera 
ambiente, e ligas que proporcionam uma grande variedade de 
propriedades mecânicas, o Aço Inoxidável tem um local de destaque no 
comercio mundial de metais. 
No número AISI (American Iron and Steel Institute) 304 indica que temos 
na composição do Aço Inoxidável, sempre considerando porcentagem em 
massa, 19,0% de Cromo, 9,00%) de Níquel, 2,00% de Manganês e 0,0800% 
de Carbono. Pelas altas concentrações de Cromo, adição de Níquel e 
microestrutura da liga, quando passivo apresenta uma ótima resistência à 
corrosão. Já é endurecido, e por não ser tratável termicamente, para 
aumento de resistência é necessário realizar uma deformação plástica a 
frio. E uma liga não magnética, e essa característica é uma propriedade 
adquirida devido sua microestrutura, e que ao sofrer um trabalho a frio 
pode ocorrer uma alteração dessa microestrutura na região da 
conformação pelo encruamento do metal, tomando essa região magnética 
sem alteração da liga ou resistência a corrosão. 
 
 
Fig. 9 
METAIS NÃO-FERROSOS 
 
 
 
 
 
 Latões C26800 e Latões C27000 
 
O Latão é uma liga de Cobre onde o Zinco é o principal elemento de liga. A 
porcentagem em massa, pelo sistema UNS [Uniform Numbering System), 
na liga C26800 é 32,7%) de Zinco e limite máximo de impurezas 0,150% de 
Chumbo e 0,0500%) de Ferro. Na liga C27000 temos 34,7% de Zinco e 
limite máximo de impurezas 0,100% de Chumbo e 0,0700% de Ferro. 
Destacamos que as chapas são da liga C26800 e as barras são da liga 
C27000. 
São altamente resistentes à corrosão da atmosfera ambiente, água do mar 
e ambientes industriais. Suportam grandes deformações plásticas a frio, 
não aceitam tratamentos térmicos e não são magnéticos. 
 
 
Zamac ZC5T 
 
Características Químicas 
 
 % ZC8C 
 Zinco Mín. 94,306 92,166 
 Chumbo Máx. 0,004 0,004 
 Ferro Máx. 0,075 0,075 
 Estanho Máx. 0,002 0,002 
 Cádmio Máx. 0,003 0,003 
 Cobre - 0,75-1,25 2,6-3,1 
 Alumínio - 3,9-4,3 3,5-4,2 
 Magnésio - 0,03-0,06 0,38-0,45 
 
 
Fig. 10 
Zamac ZC5T 
É uma liga de Zinco (Fig. 10) tendo como o principal elemento de liga o 
Alumínio. Com baixa temperatura de fusão, a liga é muito difundida no 
ramo da fundição. É relativamente mole, aceita facilmente revestimentos 
metálicos e não é magnético. 
Seguindo a ASTM {American Societyfor Testing and Materials), norma 
B240, o código ZC5T apresenta na liga, sempre considerando porcentagem 
em massa, 4,00% de Alumínio, 1,00% de Cobre e 0,0500% de Magnésio. 
No caso de impurezas, apresenta como limite máximo 0,00200% de 
Estanho, 0,00300% de Cádmio, 0,00400% de Chumbo e 0,0750% de Ferro. 
É uma liga própria para injeção, devido sua grande fluidez possibilita a 
fabricação de peças complexas e paredes finas, mantendo propriedades 
físicas e mecânicas. 
 
CORROSÃO 
 
A corrosão (Fig. 11) é definida como sendo um ataque eletroquímico 
destrutivo e não intencional de um metal. Vamos dividir a definição acima 
em dois termos distintos. Quando ocorre perda de metal por dissolução é 
chamado de corrosão, e quando a perda for pela incrustação superficial 
recebe o nome de oxidação. 
 
Fig. 11 
 
O ataque eletroquímico é uma reação química, onde ocorre transferência 
de elétrons entre os elementos envolvidos. A perda de elétrons recebe o 
nome de oxidação, normalmente ocorrendo no metal, nesse caso 
denominado ânodo. O recebimento de elétrons recebe o nome de 
redução, normalmente um elemento da atmosfera ambiente (Hidrogênio, 
Oxigênio, Água), sendo denominado cátodo. Temos como exemplo a 
reação de oxidação do ferro (Fig. 12), ocorrendo em duas etapas, tendo 
como composto resultante a popular 'ferrugem'. 
 
 
Fig. 12 
 
 
Os metais são propícios a sofrerem corrosão ou oxidação, porém cada 
metal tem um grau de facilidade diferente de formar íons. Para 
exemplificar, apresentamos a série galvânica, que é a reatividade de 
alguns metais quando imersos em água do mar. A lista está composta dos 
mais catódicos aos mais anódicos, ou seja, o topo da lista são menos 
reativos (mais nobres) e o final da lista são mais reativos (menos nobres). 
 
Tabela 1 - Série Galvânica. 
 
Platina 
OuroGrafita 
Titânio 
Prata 
Aço Inoxidável 316 passivo 
Aço Inoxidável 304 passivo 
Inconel passivo (80Ni-13Cr-7Fe) 
Níquel passivo 
Monel (70Ni-30Cu) 
Ligas Cobre-Niquel 
Bronzes (Cobre-Estanho) 
Cobre 
Latões (Cobre-Zinco) 
Cromo 
Inconel ativo (80Ni-13Cr-7Fe) 
Níquel ativo 
Estanho 
Chumbo 
Aço Inoxidável 316 ativo 
Aço Inoxidável 304 ativo 
Ferro Fundido 
Ferro e Aço 
Ligas de Alumínio 
Cádmio 
Alumínio Puro 
Zinco 
Magnésio e suas Ligas 
 
A Passividade 
 
A passividade (Fig. 13) é um fenômeno que, através da oxidação, o metal 
evita a corrosão. Ou seja, o metal reage com o meio e o produto 
resultante fica ancorado na superfície do material, formando uma película 
protetora, que elimina o contato entre os reagentes e extingue as reações 
químicas de oxidação-redução. 
 
 
Fig. 13 
 
Através da passividade de alguns metais, ficam explicadas algumas 
duplicidades na série galvânica, e suas classificações em ordens muito 
distantes. Porém, alguns metais sofrem do processo, mas só consta uma 
única vez na tabela. 
Também é importante o conhecimento da corrosão galvânica (Fig. 14), 
fenômeno onde tanto o cátodo quanto o ânodo são metais, em contato 
entre si e expostos a um eletrólito que normalmente é a Agua. Aqui 
seguimos exatamente a ordem de apresentação da série galvânica, o 
metal mais nobre sofrerá redução e o metal menos nobre sofrerá 
oxidação. 
 
 
 
Fig. 14 
 
Vamos citar primeiramente um exemplo prejudicial, onde uma peça de 
Latão é fixada por um parafuso de Aço. O Latão vai atuar como cátodo 
recebendo elétrons do Aço, que por sua vez será corroído, perdendo sua 
função de fixar a peça. 
Como exemplo benéfico vamos citar a proteção catódica, com a instalação 
de uma barra de Zinco no solo, e este ligado a uma grade de Aço. Desta 
vez o Aço receberá elétrons do Zinco, portanto não irá oxidar e sim 
reduzir. O papel de ânodo cabe ao Zinco, neste caso chamado de metal de 
sacrifício, pois será corroído para proteger o Aço. 
Um caso mais raro de corrosão é a lixívia seletiva, um processo 
semelhante à corrosão galvânica, com o diferencial de ocorrer entre dois 
metais componentes de uma mesma liga. O Latão é propenso a esse 
fenômeno devido o Cobre e o Zinco estarem muito distantes na série 
galvânica, possibilitando o estabelecimento das reações de oxidação- 
redução, onde o Cobre é o cátodo e o Zinco o ânodo. A peça fica vermelha 
devido à perda de Zinco, restando apenas Cobre poroso, comprometendo 
todas as propriedades mecânicas. Novamente reforçamos que essa 
remoção preferencial ocorre apenas em atmosferas especificas. 
A principal função dos acabamentos superficiais é a proteção da peça 
contra as reações de oxidação-redução, sendo que 'beleza' é uma 
consequência do processo escolhido. 
Quando o acabamento for metal sobre metal, a base deve ser 
preferencialmente nobre em relação à cobertura, e o nível de proteção 
melhora quando esse metal de acabamento tiver capacidade de ficar 
passivo. 
 
 
ACABAMENTOS 
 
Zincado a Fogo (Galvanizado a Fogo) (Fig. 15) 
 
Como o nome sugere, a peça sofre uma imersão a quente no Zinco, 
proporcionando uma alta camada sobre a base. Por ser anódico, em caso 
de exposição do Aço base, ele continua combatendo a corrosão da base 
através da proteção catódica. 
 
 
Fig. 15 
Esse processo apresenta os melhores resultados contra a corrosão, 
podendo ser seguramente utilizado em ambientes litorâneos, sem 
condenar o Aço base a perder suas funções. 
 
 
Zincado Azul, Bicromatizado e Zincado Preto 
 
São acabamentos onde ocorre a eletrodeposição do Zinco na peça, em 
uma camada menor do que a conseguida pelo processo anterior. 
Eletrodeposição é a migração de partículas carregadas eletricamente do 
ânodo ao cátodo, através de uma solução aquosa iônica e a passagem de 
uma corrente elétrica. 
A coloração é resultado da imersão da peça já zincada em uma solução 
chamada passivador, cuja principal função é aumentar a resistência à 
corrosão dessa camada de zinco. O Passivador Branco Trivalente, também 
conhecido como azul, resulta uma tonalidade entre prata e azul (Fig. 16) e 
apresenta ótima resistência. O Passivador Amarelo Hexavalente, ou 
bicromatizado, varia sua coloração entre amarelo e verde (Fig. 17), e 
resistência superior ao Branco. O Passivador Preto Hexavalente é a base 
de Prata, proporciona a peça uma tonalidade preta (Fig. 18) e resistência 
superior ao Amarelo. 
Como a zinco é anódico, em caso de exposição do Aço base, ele continua 
combatendo a corrosão através da proteção catódica. 
 
 
Fig. 16 
 
Fig. 17 
 
 
 
Fig. 18 
 
 
 
 
 
Cromado (Fig. 19), Niquelado (Fig. 20) e Latonado (Fig. 21) 
 
Como no acabamento anterior, é um processo de eletrodeposição, porém 
utilizando Cromo, Níquel ou Latão, materiais nobres na série galvânica. 
São acabamentos que protegem unicamente pelo fenômeno da assividade 
desses metais, sendo que uma vez danificada essa cobertura, pode 
ocorrer à corrosão galvânica do Aço base. 
São acabamentos apenas decorativos, visualmente bonitos, mas pela 
baixa proteção contra a corrosão do Aço base, não são acabamentos 
indicados para ambientes agressivos. 
Fig. 19 
 
 
 
 
Fig. 20 
 
 
Fig. 21 
 
 
Pintura a Pó 
 
E um processo de combate a corrosão através de uma barreira física não 
metálica. Para garantir a adesão do produto, apresentar uma superfície 
uniforme e não deixar partes expostas é importante que antes da 
aplicação, efetuar a limpeza da superfície. 
A pintura a pó utiliza tinta híbrida epóxi-poliéster (Fig. 22), sendo que sua 
fixação na peça é através de pulverização eletrostática (Fig. 23), através da 
polarização da tinta e o estabelecimento de uma diferença de potencial 
entre a tinta e a peça. A cura é realizada em estufa (Fig. 24) ocorrendo uma 
reação entre os componentes da tinta. Esse processo apresenta boa 
qualidade de aparência, além da alta resistência mecânica e química. 
 
 
Fig. 22 
 
 
Fig. 23 
 
 
Fig. 24 
Pintura Cataforética 
 
A pintura cataforética (Fig. 25) é diluída em 85% de água e cura em estufa. 
Também utiliza o princípio de polarização para fixação da tinta na 
superfície do metal, porém a peça é submersa na tinta, garantindo 
cobertura em frestas e partes internas. E um processo limpo e ecológico, 
onde toda a água é reaproveitada na própria linha de pintura, com 
perda apenas por evaporação. A facilidade de controlar a camada, a alta 
qualidade no acabamento e a facilidade de aderência tornam a pintura 
cataforética altamente protetora contra a corrosão. 
 
 
 
Fig. 25 
 
 
Fontes de Pesquisa: 
 
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