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Rev.: 24/02/2016
Prof. Carlos Garofalo da Fonseca
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LAMINAÇÃO
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DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
A laminação é um processo de transformação mecânica de metais ou ligas oriundos das lingoteiras, que tem por principais objetivos desenvolver a forma do corpo metálico de modo a torná-lo adequado para uma determinada aplicação e melhorar as propriedades do metal. 
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LAMINAÇÃO À QUENTE A laminação à quente é comumente aplicada em operações iniciais (desbaste) onde são necessárias grandes reduções das seções. Este tipo de laminação depende do aquecimento num forno até a temperatura conveniente do material a ser laminado, geralmente acima de sua temperatura de recristalização, antes da laminação.
No caso dos aços podemos dizer que a laminação à quente se realiza em altas temperaturas (em geral acima de 800oC). A laminação à quente em taxas elevadíssimas, pode levar a efeitos de endurecimento característicos de laminação à frio.
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LAMINAÇÃ O À FRIO
A redução a frio é obtida pela deformação da estrutura cristalina; resulta numa elevação da resistência à tração, da dureza superficial, do limite elástico e numa redução da ductilidade. A seguir, o material é submetido a um recozimento (para restituir-lhe ductilidade) e depois, a um passe de acabamento ou de encruamento, para uniformizar a superfície ou obter uma dureza determinada e homogênea, em toda a área.
A laminação à frio é usada normalmente em operações de acabamento, quando as especificações do produto exigem um bom acabamento superficial. Ele é empregada para produzir folhas e tiras com acabamento superficial e com tolerâncias dimensionais superiores quando comparadas com as tiras produzidas por laminação a quente.
É realizada à temperatura ambiente ou próxima desta, implicando em um aumento de dureza, ou seja, sua resistência à deformação aumenta após a laminação. 
Porém a laminação à frio dos aços só se aplica para a espessura de chapas abaixo de 1,5 mm. A redução total atingida por laminação a frio geralmente varia de 50 a 90%. Normalmente, a porcentagem de redução menor é feita no último passe para permitir um melhor controle do aplainamento, bitola e acabamento superficial.
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO GAIOLA OU QUADRO.
No laminador o cilindro inferior é fixo e o cilindro superior pode mover-se, durante a operação, 
Este movimento pode ter acionamento mecânico ou hidráulico.
Os quadros são construídos de aço ou ferro fundido e podem ser do tipo aberto ou fechado. O quadro fechado é constituído por uma peça inteiriça e os cilindros devem ser colocados ou retirados por um movimento paralelo ao seu eixo.
A parte superior do quadro aberto é removível e denomina-se chapéu; neste caso, os cilindros são retirados por um movimento vertical, após a remoção do chapéu.
O quadro fechado é mais resistente que o aberto, mas apresenta maiores problemas para troca de cilindros.
vista esquemática de um laminador
Quadro fechado
Quadro Aberto
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
MANCAIS 
Os mancais dos cilindros servem de apoio a estes cilindros; eventuais deformações destas peças provocariam variações dimensionais nos produtos, o que é altamente indesejável. Três tipos de mancais são usados em laminadores: 
- mancais de fricção, onde o pescoço gira sobre casquilhos de bronze, latão, etc., devidamente lubrificados; 
- mancais de rolamento; 
- mancais a filme de óleo sob pressão.
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
CILINDROS DE LAMINAÇÃO
São compostos por de três partes principais:
– Trevo: é a parte do cilindro que recebe a transmissão. 
– Pescoço: é a parte intermediária que se apoia ou é abraçada pelos mancais, ou seja, onde se encaixam os mancais. 
– Mesa: região central em contato com o material laminado, ou com os cilindros de trabalho, onde se realiza a laminação, pode ser lisa ou com canais.
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
Forma dos Cilindros
A mesa do cilindro pode apresentar várias formas, dependendo única e exclusivamente do tipo de produto que se deseja obter após a laminação. Sendo assim a mesa pode apresentar as seguintes formas: 
– Planos: ou seja, o corpo tem geratrizes retilíneas e paralelas. Eles ainda se dividem em cilindros de trabalho e encosto. 
– Retalhados: são cilindros cujo corpo tem geratrizes irregulares (canais) e estes ainda podem ser desbastadores ou perfilados.
 – Cônicos
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
Processo de Fabricação e Material do Cilindro
São de aço fundido, forjado, ou de ferro fundido, coquilhados ou não.
Os cilindros de aço forjado são os mais utilizados em laminadores à frio. 
Independente do material e do processo de fabricação um cilindro de laminação deve satisfazer às seguintes condições: – suficiente resistência mecânica; 
– boa durabilidade de superfície;
– elevada resistência ao desgaste.
De um modo geral, para se obter essas propriedades faz-se uso da adição de elementos de liga durante a fabricação dos cilindros.
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
Processo de Fabricação e Material do Cilindro
Efeito dos elementos de liga nos cilindros.
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
Processo de Fabricação e Material do Cilindro
A) CILINDROS DE AÇO FUNDIDO Aço carbono entre 0,50 e 1,0% e aço liga, com teores de carbono entre 0,50 e 2,60%, com porcentagens diversas de cromo, níquel, molibdênio, vanadio, etc.
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
Processo de Fabricação e Material do Cilindro
B) CILINDROS DE AÇO FORJADO A maioria deste tipo de cilindro é feita com aços ao Cromo, (1 a 2%), contendo de 0,8 a 1,1 % de Carbono, do tipo usado para fabricação de rolamentos. 
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO REFRIGERAÇÃO.
A durabilidade do cilindro depende de uma boa refrigeração, pois os cilindros são aquecidos pelo material laminado a quente. O gradiente térmico é elevado, com temperaturas da ordem de 800ºC na superfície e 150-200ºC, 0,5 mm logo abaixo. As camadas superficiais do canal são submetidas a tensões de expansão e contração, que levam ao aparecimento de trincas. Daí, a importância de resfriar o cilindro, de forma intensa e imediata,após deixar o contato com a barra. 
Os cilindros podem ser refrigerados da seguinte forma: – Interna: onde cilindro é oco e a refrigeração é com água, normalmente nos cilindros de trabalho de laminadores de encruamento.
 – Externa: neste caso, a refrigeração é feita por meio de chuveiros ou sprays e pode ser à água, óleo, emulsão ou ar.
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO CONDIÇÕES DE TRABALHO
LAMINADORES DESBASTADORES:
A exposição às temperaturas elevadas durante o contato entre o cilindro e o lingote é o fator mais importante, pois o desgaste é relativamente pequeno e as suas dimensões bastante robustas garantem uma baixa solicitação mecânica. Os cilindros dos desbastadores são, em geral, em aço ligado ou em ferro fundido nodular. 
B) LAMINADORES DE TARUGOS OU PLATINAS
Em geral, procura-se ferro fundido cinzento para as cadeiras dispostas em linha e, em aço, para as cadeiras contínuas escolhendo-se durezas cada vez maiores, à medida que nos aproximamos da cadeira acabadora. Nos trens de alta velocidade, os cilindros vêm sendo substituídos pelos anéis em carboneto de tungstênio.
C) LAMINADORES PARA PERFILADOS PESADOS
A primeira cadeira preparadora, ou de desbaste, emprega cilindros de aço forjado, pois o desgaste será relativamente pequeno, porém a resistência mecânica deve ser a maior possível, em vista das grandes deformações dos passes iniciais. As cadeiras intermediárias usam cilindros de aço forjado ou em nodular.
D) LAMINADORES DE PERFILADOS MÉDIOS
As cadeiras preparadoras terão cilindros de aço forjado ou moldado, as intermediárias, cilindros em aço modular e as cadeiras acabadoras, nodular perlítico ou martensítico. 
E) LAMINADORES DE PEQUENOS PERFILADOS
As primeiras cadeiras serão montadas com cilindros em aço, e os acatadores, em nodular martensítico, ou ferro fundido coquilhado .
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO CUIDADOS DURANTE O USO
alguns cuidados devem ser tomados de modo a aumentar a vida útil 
dos cilindros de laminação. Dentre eles podemos citar: 
– Utilizar cilindros com a dureza adequada; 
– Aquecer o cilindro até a temperatura de trabalho; 
– Evitar pontas frias e/ou barras insuficientemente aquecidas; 
– Resfriar adequadamente o canal de laminação; 
– O resfriamento dos cilindros não deve ser desligado imediatamente após o término da laminação; 
– Se uma barra parar no trem, o resfriamento do canal deve ser interrompido logo; 
– A água não deve ser ligada com os cilindros parados, devido aos esforços térmicos causados pelo resfriamento desigual; 
– No resfriamento após a desmontagem, evitar as correntes de ar; 
– Ao retificar os cilindros, eliminar quaisquer vestígios de trincas térmicas, pois estas se propagam novamente e podem levar a fendas; 
– Na estocagem de cilindros prontos para o uso deve-se evitar impactos ou amontoar os cilindros uns sobre os outros. 
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO DEFEITOS EM CILINDROS
A) FENDAS
Quando em torno da parte central, ou longitudinais, podem ser causadas por sobrecargas extremas, defeitos internos ou tratamento térmico eficiente. As fendas junto ao pescoço do mancal, frequentemente são causadas pelo raio muito pequeno na mudança de secção, resultando em trincas de fadiga. 
B) LASCAS
Ocorrem quando o cilindro permanece sob carga, em contato como material quente, durante uma parada do laminador, ou fica exposto ao calor excessivo durante o esmerilhamento da superfície, ou ainda, quando se faz reduções muito fortes por passe. 
C) TRINCAS TÉRMICAS
“Pele de Crocodilo”: São devidas ao aquecimento localizado da superfície do cilindro. O aparecimento deste defeito pode ser atenuado por meio de uma refrigeração eficiente. 
D) PONTOS MOLES
Resultam de um superaquecimento local durante a preparação (pelo esmerilhamento) ou em serviço, má refrigeração do cilindro. 
E) MOSSAS
Devido às pontas mais frias das chapas ou partículas estranhas, causando deformações locais em parte da superfície do cilindro. 
F) ESTRIAMENTO (BANDING): 
São faixas ou estrias circunferenciais na superfície do cilindro, causadas pelo atrito da carepa, ocorrendo caldeamento seguido de desprendimento entre o material laminado e a matriz do cilindro. 
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EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO DEMAIS EQUIPAMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO
– Guias de entrada: colocadas ao lado da entrada dos cilindros, tem como finalidade fazer com que o eixo do produto que está sendo laminado fique perpendicular ao eixo dos cilindros. 
– Guias de saída: colocadas ao lado da saída é destinado a conduzir corretamente a barra após a saída desta do canal. 
– Guardas ou cachorros: colocados nos lados de saída tem o objetivo de soltar a barra do contato com os cilindros 
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO A DIREÇÃO
Os laminadores podem ser diretos ou reversíveis. Nos laminadores diretos (a), a laminação só se processa em um sentido, enquanto que nos reversíveis (b), a laminação se processa em passes de ida e volta no mesmo laminador. Este é acionado por um motor reversível. 
QUANTO ÀS CADEIRAS
Utilizam-se variadas disposições de cilindros na laminação, porém dentre os mais importantes tipos de cadeiras ou gaiolas de laminação, destacam-se: .
Laminador ou Cadeira Duo; 
laminador duo reversível
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES Cadeiras Duo
Utilizam-se variadas disposições de cilindros na laminação, o mais simples é constituído por dois cilindros de eixo horizontais, colocados verticalmente um sobre o outro. Este equipamento é chamado de laminador duo e pode ser reversível ou não. Nos duos não reversíveis, (Figura “a” anterior), o sentido do giro dos cilindros não pode ser invertido e o material só pode ser laminado em um sentido. Nos reversíveis, (Figura “b” anterior), a inversão da rotação dos cilindros permite que a laminação ocorra nos dois sentidos de passagem entre os rolos, pois o sentido de rotação é mudado após cada passe. A posição do cilindro é horizontal, exceto em alguns tipos de laminadores contínuos quando pode também ser vertical.
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO ÀS CADEIRAS
laminador trio
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO ÀS CADEIRAS
São as que possuem 3 cilindros (Figura “c” anterior). A posição dos cilindros é sempre horizontal e nunca são reversíveis. O produto é introduzido de um lado, entre o cilindro do meio e o inferior e devolvido do outro lado entre o cilindro do meio e o superior. Ou seja, no laminador trio, os cilindros sempre giram no mesmo sentido. Porém, o material pode ser laminado nos dois sentidos, passando-o alternadamente entre o cilindro superior e o intermediário e entre o intermediário e o inferior. 
Dentre as suas aplicações, destacam-se: 
– trens desbastadores para lingotes pequenos; 
– trens de perfis grandes, médios e pequenos; 
– cadeirasacabadoras de trens de fio-máquina abertos. 
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO ÀS CADEIRAS
laminador quádruo
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO ÀS CADEIRAS
Cadeiras Quádruo ou Quádruplo
 São aquelas dotadas de 4 cilindros: 2 grandes chamados de cilindro de encosto e 2 pequenos chamados de cilindros de trabalho, conforme a (Figura “d” anterior). Pois, a medida que se laminam materiais cada vez mais finos, há interesse em utilizar cilindros de trabalho de pequeno diâmetro. Estes cilindros podem fletir, e devem ser apoiados por cilindros de encosto. A exemplo do duo também podem ser reversíveis e a posição dos cilindros é sempre horizontal. É utilizado, principalmente, em laminadores à quente e à frio de chapas e tiras. 
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO ÀSCADEIRAS
laminador Sendzimir
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO ÀS CADEIRAS
laminador Sendzimir
Quando os cilindros de trabalho são muito finos, podem fletir tanto na direção vertical quanto na horizontal e devem ser apoiados em ambas as direções; um laminador que permite estes apoios é o Sendzimir, contendo 20 cilindros. Este laminador é utilizado na laminação à frio de chapas finíssimas. 
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO ÀS CADEIRAS
Laminador universal
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CLASSISFICAÇÃO DOS LAMINADORES QUANTO ÀSCADEIRAS
Cadeiras Universais
 Um outro laminador muito utilizado é o universal, que dispõe de dois pares de cilindros de trabalho, com eixos verticais e horizontais. Quando são usados para laminação de vigas H de abas paralelas, os 4 cilindros têm seus eixos no mesmo plano vertical. No caso de chapas grossas, porém, os cilindros verticais estão situados na frente ou atrás dos horizontais. 
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QUANTO À FUNÇÃO. 
LAMINADORES PRIMÁRIOS 
São aqueles que produzem semi produtos (blocos, placas, tarugos, platinas) destinados aos trens acabadores. 
LAMINADORES DE PRODUTOS ACABADOS 
São aqueles que transformamos semi produtos (blocos, placas, tarugos, platinas) Em produtos acabados, permitindo a obtenção de produtos tais como: laminadores de perfis pesados (vigas, trilhos, etc), laminadores de perfis médios, laminadores comerciais ou de perfis pequenos, laminadores de fio-máquina, laminadores de tubos e laminadores de chapas. 
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DISPOSIÇÕES DAS CADEIRAS Um conjunto de cadeiras forma um trem de laminação. A disposição das cadeiras depende, principalmente do programa de laminação, do número de passagens necessário para a laminação de um determinado produto e da capacidade de produção exigida. Em função destes fatores surgiram diversas disposições de cadeiras. As principais são: 
TRENS COM UMA CADEIRA
Compõe-se do motor de acionamento, de acoplamento, da caixa de pinhões e da cadeira de laminação, que geralmente é trio o duo reversível. Nos trens não reversíveis é comum intercalar-se um redutor de velocidade e um volante entre o motor e caixa de pinhões. 
Trio são usados em trens desbastadores para lingotes pequenos e trens de tarugos.
Duo reversível são usados em trens desbastadores para lingotes grandes e trens de chapas grossas. 
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DISPOSIÇÕ ES DAS CADEIRAS TRENS ABERTOS 
São constituídos de diversas cadeiras colocadas lado a lado. Estas cadeiras podem ser trio ou duos alternados. Em geral, todas as cadeiras são acionadas pelo mesmo motor. São usadas em trens de perfis, trens de fio-máquina de pequena produção e trens comerciais. 
TRENS “CROSS COUNTRY”
Este tipo de trem é usado principalmente em laminação de tarugos e perfis médios.
TRENS SEMI CONTÍNUOS 
Estes trens surgiram com finalidade de suprir as desvantagens dos trens abertos. Portanto, estes trens constituem uma transição entre os abertos e os contínuos. O conjunto preparador pode ser do tipo contínuo e o acabador do tipo aberto.
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DISPOSIÇÕ ES DAS CADEIRAS TRENS CONTÍNUOS 
Nos trens contínuos as cadeiras são colocadas uma após a outra. Dá-se apenas uma passagem em cada cadeira. Em geral o produto é laminado simultaneamente em várias cadeiras sendo necessário um controle perfeito de velocidade de cada cadeira. 
São usados em trens de tarugos, de fio-máquina, de perfis pequenos e de tiras à quente e à frio. 
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DISPOSIÇÕES DAS CADEIRAS 
DIÂMETRO DOS CILINDROS E LARGURA DA MESA
Muitas vezes os trens de laminação são designados também pelo diâmetro primitivo dos cilindros ou pela distância entre os centros dos eixos da caixa de pinhões. Nos laminadores de produtos planos, porém, usa-se geralmente, a largura da mesa em lugar de diâmetro. 
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINADORES DESBASTADORES 
Destinam-se a transformar o lingote em semi produto. 
No caso mais comum estes semi produtos têm a seção transversal quadrada ou retangular com os cantos arredondados. São os blocos , as placas (quando se trata de lingote grande), tarugos e as platinas (para lingotes pequenos). 
Também produzem barras redondas para fabricação de tubos sem costura e esboços para fabricação de determinados perfis. 
As primeiras passagens são na mesa de achatamento para eliminar a conicidade do lingote, soldar as bolhas ou vazios, etc. para evitar a formação de defeitos.
As reduções de espessura nas primeiras passagens, são da ordem de 10 a 15%. 
Durante o desbaste ocorre uma melhoria em algumas propriedades do lingote devido à eliminação dos vazios e á modificação da estrutura cristalina, a resistência e a dureza são pouco modificadas, mas a tenacidade e ductilidade são sensivelmente aumentadas. 
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINADORES DESBASTADORES 
A sequencia de operação de desbaste é da seguinte maneira: 
Aquecimento do lingote no forno;
Laminação;
Eliminação das partes defeituosas do lingote (rechupe);
Corte no comprimento desejado;
Identificação ou marcação ; 
Transporte até o pátio de estocagem ou até outro laminador.
Os laminadores desbastadores são dos seguintes tipos:
Duo reversível 
Universais para placas: destinado à placas de grande largura. 
Contínuos: é composto de 2 ou mais cadeiras onde o lingote sofre um passe a cada cadeira. 
Trio: destinado à lingotes de pequeno peso. 
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINADORES DE TARUGOS 
Os tarugos são semi produtos de seção quadrada ou ligeiramente retangular com cantos arredondados. Eles são destinados à fabricação de fio, barras chatas, perfis e barras de pequenas dimensões.
 Os principais tipos de trens de tarugos são: 
Aberto: cadeiras dispostas lado a lado. 
Cross country 
Contínuos: usado para grandes produções devido ao custo de instalação. 
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINADORES DE TUBOS 
Os tubos de aço podem ser classificados em:
Tubos sem costura;
Tubos soldados;
Tubos com costura. 
Os tubos sem costura podem ser feitos por processos de perfuração, estiramento à quente e extrusão. 
O processo de perfuração é realizado em duas etapas que são: 
Perfuração do tarugo redondo; 
Laminação do tubo formado para a redução do diâmetro ou parede.
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINADORES DE CHAPAS GROSSAS 
As chapas grossas são produtos planos com espessura superior a 6 mm. 
Reaquecidas, as placas passam pelo Laminador de Chapas Grossas que as transformam em chapas de 4,5 a 100 mm de espessura. 
A preparação ou condicionamento das placas, consiste na eliminação de seus defeitos para evitar que apareçam no produto acabado. 
As placas vindas do desbastador são resfriadas à água (só para aços doces) ou ar e conduzidas até a área de limpeza onde se faz a marcação e eliminação dos defeitos. 
A inspeção é feita visualmente ou por ultra som. Depois deste procedimento, as placas são levadas até a mesa de carregamento dos fornos de reaquecimento (normalmente fornos contínuos), em seguida faz-se a descarepação e segue-se a laminação. 
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINADORES DE CHAPAS GROSSAS 
Existem três categorias de laminadores de chapas grossas, que são: 
Tipo tandem: possui 2 cadeiras, uma preparadora e outra acabadora.
Tipo semi contínuos: estes têm uma capacidade de produção maior que o anterior, mas também apresentam um investimento inicial maior. 
Tipo contínuo. 
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINADORES DE TIRAS Á QUENTE 
Estes laminadores são destinados à laminação de tiras e de chapas finas, que são cortadas e bobinadas na saída do trem. Uma boa parte das chapas laminadas são utilizadas na espessura com que sai do laminador e outra grande parte é destinada à laminação à frio para a produção das chapas finas á frio e das folhas. 
A sequencia de operações nos trens de tiras á quente é a seguinte: 
Preparação das placas; 
Reaquecimento das placas; 
Descarepação
Laminação; 
Bobinamento ou corte; 
Decapagem; 
Acabamento. 
A laminação pode ser efetuada em 4 tipos de laminadores: 
contínuos, semi contínuos, reversível ou planetário. 
 
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Rev.: 24/02/2016
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINADORES DE TIRAS À FRIO 
As tiras produzidas pelo laminador de tiras à quente vão para o laminador de tiras à frio onde são reduzidas para uma espessura de até 0,60 mm. 
Os laminados dentro dessa especificação são comercializados em forma de bobinas ou de chapas.
A espessura mínima que se pode alcançar no laminador contínuo de tiras à quente é da ordem de 1,5mm. Este limite é imposto pelo decréscimo de resistência da tira, o que tornaria o processo impraticável. 
Chapas finas com espessuras inferiores a 1,5mm e também as folhas, só podem ser obtidas por laminação á frio, que além de obter espessuras menores, dá ao material excelentes características de aspecto superficial e de aplainamento. 
Além de ser reduzido pelos cilindros, é puxado para frente e para trás. 
Trações diminuem a força de laminação e obtendo de espessuras menores e anulando o efeito do encruamento.
Material laminado à frio fica excessivamente duro e quebradiço 
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINAÇÃO DE BARRAS E PERFIS 
Barras de seção circular e hexagonal e perfis estruturais como: vigas em I, calhas e trilhos podem ser produzidos em grande quantidade por laminação a quente com cilindros ranhurados. 
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TIPOS DE LAMINADORES EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO
LAMINAÇÃO DE BARRAS E PERFIS 
A laminação de barras e perfis difere da laminação de planos, pois a seção transversal do metal é reduzida em duas direções. Entretanto, em cada passe o metal é normalmente comprimido somente em uma direção. 
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ESFORÇOS E DEFORMAÇÕES
Como a laminação é um processo em que os cilindros atuam em um esforço de compressão diretamente sobre a peça, a velocidade deste é um fator importante, assim como agarramento, ângulo de mordida entre outros que falaremos adiante.
A velocidade angular dos cilindros é medida em rotações por minuto (rpm). 
No entanto, quando se fala em laminação, tem mais significado falarmos em velocidade periférica ou tangencial, que é dada em metros por segundo.
 Esta velocidade é o quociente entre o arco percorrido por um determinado ponto e o tempo gasto para tal. A velocidade periférica dá aproximadamente a velocidade de saída de uma barra que está sendo laminada entre dois cilindros. 
Na entrada dos cilindros há um deslizamento dos mesmos sobre a barra e um retrocesso do metal. A velocidade de entrada da barra é menor que a velocidade periférica dos cilindros e velocidade de saída é maior. Este fato é conhecido como avanço ou deslizamento à frente, que dependem da temperatura da barra, redução de espessura, diâmetro dos cilindros e estado da superfície dos cilindros.
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ESFORÇOS E DEFORMAÇÕES
Variação da velocidade ao longo do arco de contato do cilindro.
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ESFORÇOS E DEFORMAÇÕES
Existe um ponto intermediário no arco de contato entre a velocidade de entrada e a velocidade de saída, que chamamos de ponto neutro. Neste ponto, a velocidade da barra é igual a velocidade periférica dos cilindros. 
A velocidade periférica depende de alguns fatores, tais como: 
– características do sistema de acionamento do trem (motor, redutor) 
– tipo do perfil, pois certos perfis exigem velocidades mais baixas. 
– meios de manipulação da barra (em trens mecanizados pode-se usar maiores velocidades) 
– tipo de trem (trens contínuos permitem maiores velocidades) 
– capacidade de agarramento do laminador. 
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AGARRAMENTO
Para que o agarramento se efetue, é necessário que sejam satisfeitas determinadas condições.
 Sabe-se que o agarramento depende dos seguintes fatores: 
– Coeficientede atrito da superfície dos cilindros; 
– Diâmetro dos cilindros; 
– Redução de espessura; 
– Velocidade dos cilindros; 
– Temperatura da barra; 
– Impulso da barra. 
 
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COEFICIENTE DE ATRITO
Pois sabe-se que em mecânica, que o atrito entre duas superfícies que se tocam será tanto maior quanto mais rugosas e quanto maiores forem as áreas dessas superfícies em contato. Quando os cilindros forem rugosos e a barra a ser laminada estiver bem aquecida, o coeficiente de atrito entre as superfícies tornam-se maiores, tornando o atrito entre a barra e os cilindros maior, o que faz com que a barra seja agarrada. 
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COEFICIENTE DE ATRITO
Valores de μ no processo de laminação à quente. 
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DIÂMETRO DOS CILINDROS
Quanto maior o diâmetro dos cilindros, melhor o agarramento, pois quanto maior a área de contato, maior será o atrito entre as áreas. 
REDUÇÃO DA ESPESSURA 
Redução de espessura é a diferença entre a espessura de entrada no laminador e a espessura de saída. E em relação à redução, quanto menor for a redução, mais fácil é o agarramento. 
VELOCIDADE DOS CILINDROS 
A velocidade dos cilindros influi diretamente no atrito, pois quanto menor for a velocidade relativa entre duas superfícies que se tocam, maior será o atrito entre elas, facilitando assim o agarramento. 
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TEMPERATURA DA BARRA E DOS CILINDROS 
Através de estudos e experiências, é comprovado que até temperaturas da ordem de 500o C, o coeficiente de atrito entre a barra e os cilindros aumenta. Acima deste valor, quanto maior for a temperatura, menor será o coeficiente de atrito, dificultando o agarramento. 
INPULSO DA BARRA 
A barra a ser laminada é empurrada contra os cilindros pelo próprio operário, ou pelos rolos da mesa de entrada da cadeira, ou pelos cilindros da cadeira anterior (caso de laminadores contínuos) ou através de dispositivos mecânicos especiais. E quando há impulso o agarramento torna-se mais fácil porque há uma força suplementar que auxilia a penetração da barra entre os cilindros. 
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ALONGAMENTO E ALARGAMENTO 
Quando uma barra, num passe de laminação, sofre uma redução de espessura, o metal é deslocado principalmente na posição longitudinal (direção de laminação), mas também há deslocamento na direção transversal (perpendicular à direção de laminação), originando assim, um alongamento e um alargamento simultaneamente. 
Como o que se busca em laminação é o alongamento da barra, o alargamento é visto como um desperdício, devendo ser reduzido à um mínimo possível.
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FATORES QUE AFETAM O ALARGAMENTO E O ALONGAMENTO 
O alargamento é influenciado por fatores que podem aumentar ou diminuí-lo. Tais fatores são: 
– Redução de espessura, pois quanto maior for a redução, maior será o alargamento. 
– Diâmetro dos cilindros, pois grandes diâmetros, dão um alargamento maior. 
– Velocidade dos cilindros, pois quanto maior for a velocidade, menor será o alargamento. 
– Superfície dos cilindros, pois superfícies rugosas dão maior alargamento que superfícies polidas. 
– Composição química do aço que está sendo laminado, pois os aços doces (ferro), dão maior alargamento que aços duros. 
– Temperatura da barras, pois quanto menor a temperatura da barra maior será o alargamento. 
O alongamento, como dito anteriormente, também sofre a influência destes fatores, porém, de maneira inversa. Somente a redução de espessura tem o mesmo efeito, isto é, quanto maior a redução, maior o alongamento. 
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FORÇA DE LAMINAÇÃO 
Quando se introduz uma barra entre os cilindros, aparece a força de laminação que comprime os cilindros contra seus mancais, alonga as colunas da cadeira e flexiona os cilindros, além de desaparecerem as folgas do conjunto. A força de laminação aparece entre os dois cilindros tendendo separá-los. A separação de fato não acontece porque é contida pelos mancais e pela cadeira, mas ela é necessária para vencer a resistência do metal e o atrito deste contra os cilindros. 
A força de laminação é medida pelas células de pressão e é também conhecida como carga de laminação ou pressão de laminação. 
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ESPESSURA LIMITE — REDUÇÃO MÁXIMA 
Para um determinado diâmetro de cilindro de trabalho, há uma espessura mínima. Este fato não é devido à deformação do laminador nem à flexão dos cilindros, mas sim ao achatamento local destes em contato com a chapa. A partir de um certo limite, para se obter espessuras menores, é necessário usar cilindros de menor diâmetro porque quando se atinge tal limite, qualquer força suplementar, que se obtém ajustando os parafusos de pressão, se traduz por um aumento tal no achatamento e no arco de contato enquanto a pressão sobre a chapa não aumenta. 
As forças de atrito aumentam com o arco de contato e absorvem o esforço suplementar. Para determinarmos a espessura mínima de um metal a ser laminado, usamos a seguinte fórmula: 
H = 3,58 x (D.μ.σo.σ) / E 	
Onde: 
H –espessura da chapa em pol. 
D –diâmetro do cilindro de trabalho. 
μ – coeficiente de atrito entre chapa e cilindro ( Tabela do Slides 48) . 
σo – produto de 1,55 = 2 / 31/2 . σe (limite de escoamento) pelo esforço de deformação em solicitação simples em lb /pol2 
σ – tensão exercida sobre a chapa (50% de tensão de entrada e 50% de saída) em lb/pol2 
E – módulo de elasticidade em lb /pol2
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CÁLCULOS DE LAMINAÇÃO
Poderemos partir para o cálculo das potências envolvidas durante a sequencia dos passes dados até a obtenção da dimensão final desejada, através do processo de deformação aplicado, considerando o volume como constante. 
Assim normalmente iremos partir das dimensões iniciais e finais das peças, da produção desejada, da sequencia de passes prevista no processamento e da aceitação da lei da constância dos volumes. Conhecidas essas premissas, estaremos em presença de duas situações: ou já temos um laminador com características definidas, para o qual desejamos adotar uma calibração; ou desejamos segundo uma calibração ideal, determinar as características de um laminador. As características importantes são: reduções, alongamentos, velocidades, forças de laminação e potência dos motores. 
Devemos citar que nos laminadores primários, principalmente lingotes, o volume inicial é ligeiramente diferente do final devido à presença de bolsas, bolhas etc. 
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FATORES QUE AFETAM A FORÇA DE LAMINAÇÃO 
Dentre os principais fatores que afetam a força de laminação podemos citar: 
– Atrito na interface metal – cilindro; 
– Tensões de deformação; pelas leis da plasticidade, para deformar plasticamente um elemento de metal por compressão, é necessário aplicar uma tensão vertical;– Diâmetro do cilindro; para uma determinada redução em uma chapa de espessura dada, o comprimento do arco de contato é proporcional à raiz quadrada do raio; 
– Velocidade; embora a resistência à deformação aumente com a velocidade, o efeito resultante é muito pequeno. Ao contrário do que poderíamos esperar, o aumento na velocidade em laminação à frio não exige aumento de potência correspondente por tonelada laminada. 
– Trações (tensões); na laminação à quente só se deve aplicar tensões pequenas porque a resistência à deformação sendo baixa, uma tesão forte daria lugar à estricção, originando uma irregularidade na largura. Já em laminações à frio as tensões são freqüentemente elevadas. 
– Temperatura de laminação, de modo que quanto maior for esta, menor será a força; 
– Composição química do aço, que exigirá maior força quanto maior for o seu teor de carbono; 
– Redução de espessura, que quanto maior for, maior a força necessária para realizá-lo; 
– Superfície dos cilindros, que quanto mais rugosas, maior será a força de laminação exigida;
– Largura; a força de laminação é sensivelmente proporcional à largura das chapas. 
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FORÇA DE LAMINAÇÃO
Fórmula de Ekelund: 
Onde: 
P – força de laminação em lb 
b – largura de contato entre o aço e o cilindro em pol 
R – raio do cilindro em pol 
H1 – espessura de entrada em pol 
H2 – espessura de saída em pol 
μ – coeficiente de atrito 
σ – resistência à compressão em lb/pol2 
ε – viscosidade do aço em lb.seg/pol2 
v – velocidade periférica do cilindro em pol/seg 
K – coeficiente de velocidade 
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ÂNGULO DE MORDIDA 
É o ângulo formado pelo arco de contato do cilindro de laminação com o material sendo laminado. Seu valor é de acordo com as espessuras de entrada e saída. 
Onde, D é o diâmetro do cilindro. 
POTÊNCIA DE LAMINAÇÃO (HP) 
Onde: 
P – libras 
N – rpm dos cilindros de trabalho 
H1 e H2 – espessuras de entrada e saída em pol. 
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DIÂMETRO DOS CILINDROS
Todavia os processos de laminação envolvem uma série de fatores que apresentam certas limitações. O diâmetro dos cilindros de trabalho é o primeiro deles, pois para um diâmetro estabelecido, temos que considerar um ângulo de ataque máximo acima do qual a peça não é agarrada. Assim nas cadeiras de desbaste, onde a relativa elevada temperatura reduzindo as propriedades físicas do material determina o emprego de elevadas reduções; o que permite que sejam usados normalmente cilindros de trabalho de grandes diâmetros garantindo trabalhar dentro dos limites dos ângulos de ataque permitidos. 
Por isso nos laminadores desbastadores, onde as reduções dadas são da ordem de 38 a 51 mm nos passes iniciais, os cilindros têm diâmetros com cerca de 1.140 mm; o mesmo ocorre na área de desbaste do Laminador de Tiras a Quente, onde a cadeira retrabalhando com cilindros com cerca de 1.120 mm de diâmetro permite executar reduções de 44 a 51 mm em placas de 203 mm a 229 mm de espessura. A fim de evitar um aumento excessivo dos diâmetros, afetando as potências consumidas e o dimensionamento das cadeiras, tem sido rotina o uso da superfície do corpo dos cilindros recartilhada ou entalhada. 
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DIÂMETRO DOS CILINDROS
Com relação a laminação à frio, temos que levar em conta também outros fatores que afetam uma seleção adequada do diâmetro dos cilindros de trabalho. Sabemos que a medida que reduzimos a espessura entre passagens, o material vai ficando mais encruado, isto é, cresce sua resistência a deformação e conseqüentemente aumenta a força de laminação. Como a força é função direta do arco de contato, para uma determinada redução ela varia na razão da raiz quadrada do raio do cilindro de trabalho. Tal variação determina que os cilindros de trabalho usados na laminação à frio, sejam de pequeno diâmetro. 
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PRODUTOS DA LAMINAÇÃO
Os produtos da laminação podem ser classificados, basicamente em semi produtos e produtos acabados. 
Entre os semi produtos temos os blocos, os tarugos, as placas e as platinas. 
Os blocos e os tarugos têm seção transversal quadrada ou ligeiramente retangular, enquanto as placas e as platinas têm seção transversal acentuadamente retangular. 
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DEFINIÇÃO DOS PRODUTOS LAMINADOS 
– Blocos: Secção quadrada ou ligeiramente retangular, entre 150 e 300 mm de lado. 
– Placas: Secção retangular, com espessura entre 50 entre 230 mm e 610 a 1.520 mm de largura. 
– Tarugos: Secção quadrada ou circular, entre 50 e 125 mm de lado, (ou diâmetro). 
– Fio-máquina: Normalmente de secção circular, com o diâmetro menor que 12,7 mm, produzido em rolos ou bobinas. 
– Barras: Secção quadrada, circular ou poligonal com dimensões menores que 100 mm. 
– Perfis Normais: Com secção mais elaborada, como cantoneiras, T, Z, U, etc., com altura da alma maior que 80 mm. 
– Chapa Grossa: Largura acima de 200 mm, espessuras maior que 5 mm. 
– Tiras Laminadas a Quente: Largura entre 610 a 2.438 mm, espessuras entre 1,19 a 12,7 mm. 
– Tiras Laminadas a Frio: Larguras entre 400 e 1.650 mm, espessuras entre 0,358 mm e 3 mm. 
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DEFEITOS DE LAMINAÇÃO
NA LAMINAÇÃO PRIMÁRIA
Os defeitos gerados a partir deste processo serão citados e explicados como segue. 
A) Bolsas: também chamadas de rechupe é um defeito remanescente da bolsa de contração não totalmente eliminada pelo corte na tesoura do desbastador. 
B) Fendas: provenientes de trincas ou fendas no lingote, que se abriram pela laminação. 
C) Aresta quebrada: quando o esponjoso ocorre nas arestas, o alongamento sofrido pelo material provoca quebras nas arestas. 
D) Sobreposto: defeito mecânico provocado pela dobra de barbatana ou crosta dupla no lingote. Toma às vezes, aparência de fenda. Um leve passe de recalque pode provocar um sobreposto no passe seguinte. 
E) Carepa incrustada: pedaços de carepa não removidos que se incrustam na superfície da peça, permanecendo aderente à mesma. 
F) Marca de guia: defeito causado pelas guias mal aparelhadas. Consta de riscos ou sulcos retos no sentido do comprimento da peça.
G) Extremidade aberta: produzido pela ruptura da extremidade do laminado e devido á redução exagerada no laminador. É mais frequente em aços com alto teor de enxofre. 
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DEFEITOS DE LAMINAÇÃO
NA LAMINAÇÃO PRIMÁRIA
H) Rabo de peixe: apresentado nas extremidades da peça quando o metal não foi bem encharcado. O exterior é mais plástico escoando mais livremente. 
I) Retorcido: torção que sofre o laminado de seção transversal pequena (blocos e tarugos) que pode ser devido ao desalinhamento dos cilindros, aquecimento não homogênio ou desajuste das garras dos laminadores. 
J) Escama: originado pela presença de crosta dupla ou barbatana no lingote. 
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DEFEITOS DE LAMINAÇÃO
NOS TARUGOS, BARRAS, TRILHOS E PERFILADOS
A) Rebarba: derivado doenchimento inadequado de um canal. Quando em excesso, há um extravasamento que recebe o nome de “overfill” e quando deficiente, denomina-se “underfill”. 
B) Dobra: rebarba dobrada sobre si mesma no passe seguinte ao que lhe deu origem. 
C) Trincas: gerados por tensões exageradas durante a laminação, calibração imprópria. 
D) Retorcido: torção que sofre o laminado de seção transversal pequena (blocos e tarugos) que pode ser devido ao desalinhamento dos cilindros, aquecimento não homogêneo ou desajuste das garras dos laminadores. 
E) Empeno: em barras chatas, provenientes de desnivelamento dos cilindros. 
F) Fora de seção: gerado por ajustagem dos cilindros, guias e guardas, ou por canais já bastante usado ou ainda por variação forte na temperatura do passe final. O produto não satisfaz às tolerâncias do gabarito. 
 
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DEFEITOS DE LAMINAÇÃO
DEFEITOS DE CHAPAS À QUENTE
A) Rechupado: variações bruscas de espessuras, dando origem a alongamentos diferentes dos da região circunvizinha ocasionando aspecto de ruga ou ondulação, quer intermitente, quer contínua. Este defeito é devido á irregularidade nas formas das seções transversais anteriores, etc. 
B) Ondulado: redução central maior que as laterais, resultando um perfil transversal em forma de dupla cunha ou bicôncava, pode produzir ondulado central ou lateral. 
C) Empeno: as chapas têm suas bordas curvadas longitudinalmente. Acontece devido ao desnivelamento dos cilindros. 
D) Carepa incrustada: pedaços de carepa não removidos que se incrustam na superfície da peça, permanecendo aderente à mesma. 
E) Marca de cilindro: defeito na superfície do cilindro que é transmitido à chapa por contato. Tem forma e aspecto variáveis. 
F) Fora da bitola: material fora das tolerâncias de espessura. As extremidades geralmente são mais espessas, principalmente a calda. Pode ser devido à erro de redução de espessura ou temperatura inadequada ou erro de medição. 
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DEFEITOS DE LAMINAÇÃO
DEFEITOS DE CHAPAS À QUENTE
G) Fora de largura: quando para mais, pode ser redução excessiva ou falta de laminação de borda ou ainda placa inadequada. E quando para menos, pode ser devido à tensões entre cadeiras, laminação exagerada das bordas ou placa inadequada.
H) Bolsa: também chamadas de rechupe é um defeito remanescente da bolsa de contração não totalmente eliminada pelo corte na tesoura do desbastador. 
I) Defeitos superficiais: riscos, arranhões, etc. 
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DEFEITOS DE LAMINAÇÃO
DEFEITOS DE CHAPAS À FRIO
A) Marca de cilindro: defeito na superfície do cilindro que é transmitido à chapa por contato. Tem forma e aspecto variáveis. Neste caso, o defeito é mais acentuado porque o acabamento é mais fino e qualquer defeito de aspereza variável, é transmitido à chapa. 
B) “Shatter marks”: caracterizado por uma série de pequenas linhas transversais à chapa, umas muito próximas às outras, as vezes, quase imperceptível, mas que será salientado quando da pintura. As causas são muitas, tais como trepidação do rebolo que retifica o cilindro, vibração nos pinhões, etc. 
C) Quebra da superfície: advindo do processador de decapagem, consta de linhas transversais, mas não regulares. 
D) Mancha d’água: na última cadeira de um laminador à frio, a água de refrigeração dos cilindros pode respingar sobre a bobina sendo enrolada. Devido à tensão elevada de bobinamento, as gotas são espalhadas entre as espiras. No recozimento, embora com atmosfera controlada, esta água deixa sobre a superfície manchas que recebem este nome.
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DEFEITOS DE LAMINAÇÃO
DEFEITOS DE CHAPAS À FRIO
E) Fora de bitola: material fora das tolerâncias de espessura. As extremidades geralmente são mais espessas, principalmente a calda. Pode ser devido à erro de redução de espessura, temperatura inadequada ou erro de medição. As bobinas laminadas à frio têm suas extremidades mais espessas pelos períodos de aceleração inicial e desaceleração final do laminador. 
F) Rechupado: variações bruscas de espessuras, dando origem a alongamentos diferentes dos da região circunvizinha ocasionando aspecto de ruga ou ondulação, quer intermitente, quer contínua. Este defeito é devido á irregularidade nas formas das seções transversais anteriores, gotas de óleo ou graxa no laminador de encruamento, etc. 
G) Ondulado: redução central maior que as laterais, resultando um perfil transversal em forma de dupla cunha ou bi côncava, pode produzir ondulado central ou lateral. 
H) Arranhado: riscos e arranhões podem ser causados por farpas metálicas encrustadas na madeira das guias de entrada. 
I) Linhas distensão: ocorrem nos laminadores de encruamento quando a redução é exagerada e também nas desempenadeiras de estiramento para material não encruado. 
J) Cavidade de carepa: originado por carepa incrustada que permaneceu na chapa até a laminação à frio deixando posteriormente a cavidade onde estava alojada. 
 
 
 
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Bibliografia
CAPÍTULO 3: PROCESSOS DE LAMINAÇÃO
DEPARTAMENTO DE MECÂNICA E ENERGIA – UERJ
PROF. ALEXANDRE ALVARENGA PALMEIRA
Prof. Carlos Garofalo da Fonseca
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