PROCESSOS_DE_CONFORMACAO

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Bibliografia
Chiaverini, V., Tecnologia Mecânica – Volume II, McGraw-Hill, 2ª ed., 1986, 315p.
Groover, M. P., Fundamentals of Modern Manufacturing, 2nd ed., John Wiley & 
Sons, 2004, ISBN 0-471-65654-2, 1008p.
Dieter, G. E., Metalurgia Mecânica, Ed. Guanabara Koogan, 1981,653 p.
Grünning, K., Técnica da Conformação. Ed. Polígono, São Paulo, 1973. 
Benedict, G. F., Nontraditional Manufacturing Processes, Marcel Dekker Inc., NY, 
1987, ISBN 0-8247-7352-7, 381p.
Prof. Louriel Oliveira Vilarinho (Sala1M309)
E-mail: vilarinho@mecanica.ufu.br (transparências disponíveis via moodle)
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA
CURSO: GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECATRÔNICA
DISCIPLINA: PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA
De acordo com GROOVER:
PROCESSOS 
DE
FABRICAÇÃO
Operações 
de
processamento
Operações 
de
montagem
Moldagem
(shaping)
Solidificação
Particulado
Conformação (forming)
Remoção de materiais
Tratamento térmico
Melhoria das
propriedades
Processamento
de superfícies
Limpeza
Revestimento e deposição
Processos de
união permanente
Montagem
mecânica
Soldagem
Cola adesiva
Rebites
Brasagem
Tratamento superficial
Parafusos
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE MANUFATURA
REVISÃO SOBRE PROPRIEDADES MECÂNICAS
Curva σ x ε tradicional
Dutilidade (alongamento);
Resistência ao escoamento;
Limite de resistência;
Dureza e
Tenacidade (ensaios Charpy e Izod).
True stress-strain curve True stress-strain curve plotted on log-log scale
Curva σ x ε verdadeira
σ = K εη ou ln σ = ln K + η ln ε
onde:
Coeficiente de resistência (K)
Coeficiente de encruamento (η)
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Processos de conformação são aquelas operações que provocam mudanças no 
formato da peça por deformação plástica, através de forças aplicadas por 
ferramentas e matrizes.
• Esforço cortante: - Compressão direta
- Compressão indireta
- Tração
- Dobramento
- Cisalhamento
• Espessura da chapa: - Volumétrica
- De chapas
• Regime de operação: - Estacionário (permanente)
- Não-estacionário (transiente)
• Propósito da deformação: - Processo primário (processamento)
- Processo secundário (fabricação)
• Temperatura de operação: - Quente
- Frio.
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS CONFORMAÇÃO
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS CONFORMAÇÃO
Classificação segundo Norma DIN8582
CONFORMAÇÃO
De Chapas
(sheet-metal
working)
Volumétrica
(bulk deformation)
Laminação (rolling)
Forjamento (forging)
Extrusão (extrusion)
Trefilação (wire drawing)
Dobramento (bending)
Embutimento (deep drawing)
Corte (shearing)
Estiramento (stretch)
Repuxamento (spinning)
O processo de estampagem (stamping) não consiste em embutimento puro (a chapa não 
se desloca livremente), nem em um estiramento puro (chapa inteiramente presa). Assim, a 
estampagem é uma operação combinada destas duas.
HERF e outros especiais (Guerin, Marform e 
jato de granalha)
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS CONFORMAÇÃO
LAMINAÇÃO
Processo de conformação mecânica que consiste em 
modificar a seção transversal de um metal na forma de 
barra, lingote, placa, fio, ou tira, etc., pela passagem entre 
dois cilindros com geratriz retilínea (laminação de produtos 
planos) ou contendo canais entalhados de forma mais ou 
menos complexa (laminação de produtos não planos), 
sendo que a distância entre os dois cilindros deve ser 
menor que a espessura inicial da peça metálica. 
Em função do movimento e da disposição 
dos cilindros de laminação, esta pode ser 
classificada em transversal (plana), paralela 
(roscas) ou combinada (processo 
Mannesmann).
Arranjos típicos de cilindros: ( a) laminador duo; ( b) 
laminador duo reversível; (c) laminador trio; (d) 
laminador quádruo, (e) laminador Sendzimir (cluster) e 
( f ) laminador universal.
Ilustração esquemática do 
processo de laminação, com 
as principais forças envolvidas 
e vista de uma planta de 
laminação.
Laminação de rosca
Laminação de anéis
Laminação de forma
Laminação de tubos
Processo Osprey
Processo Mannesmann
FORJAMENTO
É o processo de conformação mecânica pelo martelamento ou pela prensagem, 
podendo ser realizado a frio ou a quente, e ainda ser caracterizado como 
forjamento livre (matriz aberta) ou forjamento em matriz fechada. Em princípio, há
dois tipos gerais de equipamentos para forjamento: os martelos (de forja ou de 
queda) e as prensas (mecânicas ou hidráulicas). Prensa de 50,000 ton
Outro exemplo
Esquema de diferentes 
operações unitárias de 
forjamento e peça final
EXTRUSÃO
Processo de conformação em que um bloco de metal é forçado a passar através de 
um orifício de uma matriz sob alta pressão, de modo a ter sua secção transversal 
reduzida.
Tipos de extrusão: (a) indireta; (b) hidrostática; (c) lateral.
TREFILAÇÃO
O processo de trefilação tem início com o fio-máquina, que é o material laminado a 
quente que não se fabrica em diâmetros menores que 5,5 mm. Tem prosseguimento 
com o tratamento térmico, pois a estrutura do material laminado a quente, conhecido
como fio-máquina, o torna inadequado para o trabalho a frio, por apresentar
granulação não-homogênea e defeitos internos e superficiais. O tratamento térmico 
mencionado é comumente denominado de recozimento.
CORTE
É o processo de separação por fratura 
controlada, onde há a presença de três 
regiões: zona rugosa (superfície da trinca), 
zona lisa (atrito da peça com as paredes da 
matriz) e região arredondada (deformação 
plástica inicial).
As operações de Corte (shearing) se dividem em:
1. Recorte (blanking)
2. Puncionamento ou perfuração (punching)
3. Entalhamento (notching)
4. Seccionamento (parting)
5. Cisalhamento (slitting)
6. Aparamento (trimming)
7. Refilamento (shaving)
8. Recorte progressivo (progressive die)
9. Recorte fino (fine blanking)
1
2
43
5
6
8
9 – Corte convencional x Recorte fino
7
DOBRAMENTO
É a deformação plástica de metais sobre um eixo linear com pouca ou nenhuma 
mudança na área superficial. O dobramento pode acontecer em repouso ou com a
chapa em movimento.
Efeito Mola
Dobramento (bending) Dobramento de tubos (tube bending)
ESTIRAMENTO
Neste processo, a chapa é fixada nas suas extremidades e tracionada sobre uma 
matriz, que se move numa direção particular (dependendo da máquina).
EMBUTIMENTO
Processo no qual um disco de chapa é forçado a entrar em uma cavidade 
(matriz) por meio de um punção, formando uma peça em forma de copo, ou 
seja, transformar chapas planas em peças com forma côncava ou de copo 
(banheiras, recipientes diversos, pára-lamas de automóveis, ...)
Existe o embutimento de simples efeito, o de duplo efeito e o reembutimento.
REPUXAMENTO
Processo que envolve a conformação de partes axis-simétricas sobre um mandril 
utilizando-se várias ferramentas e roletes.
OUTROS
Processo de Conformação Hydroform
Conformação com borracha 
(Processo Guerin)
Processo Marform – Embutimento
com matriz de borracha
PROCESSOS NÃO-TRADICIONAIS DE MANUFATURA
Remoção de material União Conformação
AJM
WJM
AWJM
AFM
USM
ECM
ECG
ECDG
ES
USW
EBW
LBW
HERFSTEM
CM
EDM
EDWC 
EDG
EBW
LBW
PAC
TEM
HIGH ENERGY RATE FORMING - HERF
A Conformação a Altas Taxas de Energia (HERF) refere-se aos processos que 
deformam peças a velocidades e pressões extremamente altas. Um nome mais 
adequado para o processo seria “High-Velocity Forming”, uma vez que a 
característica mais marcante é a alta velocidade de conformação e não a 
transformação de grandes quantidades de energia.
Os processos HERF envolvem uma energia de deformação de pequena duração 
(microsegundos). Já os níveis de energia podem variar de 10J a 109J.
Processos Velocidade de deformação (m/s)
Prensa hidráulica 0.03Prensa mecânica 0.03-0.73
Martelo de queda 0.24-4.2
Bate-estaca 2.4-82
Explosivo 9-228
Magnético 27-228
Eletrohidráulico 27-228
HERF 
acima de 
150 m/s
Os processos HERF utilizam uma liberação rápida de energia que é transmitida 
para a superfície da peça através de um meio (água ou ar). A força resultante da 
atuação das ondas de choque empurram a peça contra a cavidade do molde, ou 
seja, não há a necessidade do “macho” da matriz/molde.
Materiais deformados a altas velocidades se comportam semelhantemente a um 
fluido (grande campo para simulações), garantindo a redução do efeito mola 
(springback), mantendo excelentes características dimensionais e levando o 
material a deformações além dos seus limites. Além disto, processos HERF 
normalmente melhoram as propriedades dos materiais a medida em que 
aumentam a tensão máxima de ruptura e produzem uma deformação uniforme 
através de toda a peça.
Existem três processos expressivos na família de processos HERF:
CONFORMAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
CONFORMAÇÃO POR EXPLOSÃO
CONFORMAÇÃO ELETROHIDRÁULICA
CONFORMAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
É o processo usado para deformar peças condutoras elétricas através de pressão 
eletromagnética (410 MPa).
A peça é colocada na proximidade de um campo pulsado magnético que é criado por 
uma bobina. Durante o pulso elétrico, correntes parasitas (Eddy Currents) atuam dentro 
da peça para resistir à passagem do fluxo magnético da bobina. A força resultante entre 
o campo magnético e as correntes parasitas deformam a peça, empurrando-a 
rapidamente contra a matriz.
Para gerar pressões da ordem de 410 MPa, é utilizado um banco de capacitores que 
descarregam uma corrente de 130,000 A na bobina durante alguns microsegundos.
Bobinas de conformação eletromagnética: (A) Conformação através de compressão radial; (B) 
Conformação através de expansão radial e (C) Conformação por bobina plana.
A conformação eletromagnética foi usada inicialmente em operações de 
montagem como o acoplamento e ajuste de tubos e a fixação de terminais de fios. 
Atualmente, é usado para em operações de conformação e embutimento.
As dimensões da peça se limitam a 25-300 mm de diâmetro e conta com uma 
produtividade de 300-1200 peças/hora
Montagem de retentores em filtros de óleo 
usados em aviação e veículos off-road
(1200 peças/hora)
Puxador manual para retirada 
de amassados em aeronaves
Tubo conformado sobre 
um tubo hexagonal
Com relação à bobinas, estas podem ser permanentes ou utilizáveis. As primeiras 
podem ser usadas várias vezes, sendo mais comumente utilizadas apesar de 
serem mais caras e complexas de serem fabricadas.
Com relação à matriz, esta deve ser, preferencialmente, de um material não 
condutor eletricamente para que não haja a geração de esforços e conseqüente 
deformação da matriz. Em geral valores menores que 15μΩ/cm são aceitáveis. 
É possível ainda aumentar a deformação da peça através da alteração do meio 
(ar). Isto é feito introduzindo-se um material de grande condutividade elétrica 
(alumínio ou cobre), o que altera a permeabilidade magnética do meio. Este 
material (driver plate) é repelido pelo campo magnético e ajuda a forçar a peça 
dentro da cavidade do meio.
VANTAGENS
Apenas a fêmea da matriz é necessária;
Não requer lubrificação;
Facilmente automatizável para grandes lotes;
Aplicável em grande volume de produção.
LIMITAÇÕES
A colocação da bobina pode limitar a configuração da peça;
Investimento alto;
Tamanho, espessura e material da peça são limitados;
Questões de segurança
CONFORMAÇÃO POR EXPLOSÃO
É o processo que deforma peças utilizando força explosiva a partir de uma reação 
química.
Este processo usa a energia na forma de ondas de choque a alta velocidade para 
deformar peças a uma taxa de centenas de metros/segundo. As pressões envolvidas 
são as maiores dos processos HERF, podendo chegar a mais de 20,000 MPa e 
conformando peças de diâmetro de 6 m.
Existem 2 tipos de explosivos: explosivos fracos (gases e cartuchos de armas) e fortes 
(TNT, PETN, C-3).
Os explosivos fracos são, normalmente, empregados em ambientes fechados, o qual 
maximiza a energia de explosão, obtendo-se pressões da ordem de 700 MPa. Já os 
explosivos fortes podem ser realizados em ambientes abertos (normalmente 
submersos por questões de segurança e transmissão da onda de choque – a água não 
é compressível: Massa do explosivo da água = 20% do explosivo no ar).
Explosivo fraco (mistura de gases)
Explosivo fraco (cartucho de arma)
Explosivo forte (A) conformação de superfície plana e (B) superfície cilíndrica
NOTAR BOMBAS DE VÁCUO
Utilizado em materiais que tenham elongamento da ordem de 7-10% (para que 
não haja fratura frágil. Caso existam juntas soldadas, estas deverão ser 
recozidas antes de executar o processo.
Embutimento da ordem de 25:1 (profundidade/diâmetro) podem ser obtidos 
dependendo do material e geometria. Para o alumínio este valor chega a 30:1.
Em condições ideais, tolerâncias dimensionais da ordem de ± 0.05 mm podem 
ser obtidas. Entretanto, em termos práticos, adota-se ± 0.25 mm como tolerância 
geral do processo.
A maioria das aplicações deste processo se referem a geometrias simples e 
formas simétricas. Forma não-concêntricas e assimétricas podem ser obtidas 
utilizando-se técnicas avançadas.
SEQÜÊNCIA DE OPERAÇÃO
(1) Blank fixado na matriz; (2) Posicionamento de 225 g de 50:50 
TNT/Primacord com auxílio de um tubo de papel; (3) Conjunto colocado na 
água; (4) Acionamento da bomba de vácuo e detonação e (5) peça final.
(1) (2) (3)
(5)(4)
EXEMPLOS
Peças complexas utilizando técnicas 
avançadas de Conformação por Explosão
Exaustores de turbinas e pontas de mísseis
CONFORMAÇÃO ELETROHIDRÁULICA
Também conhecida por Eletroshape ou Electrospark. Este processo possui o mesmo 
princípio da Conformação por Explosão. A diferença é que, enquanto no processo por 
explosão a onda de choque é gerada por reações químicas, na Conformação 
Hidráulica, a onda de choque é gerada por uma descarga elétrica.
Um banco de capacitores armazena energia que é
liberada no circuito sob uma tensão de 4,500 a 
20,000 V, gerando pressões da ordem de 1200 
MPa e energia na faixa de 6-200 kJ em um meio 
incompressível (água, glicerina ou óleo).
Este processo é semelhante à Eletroerosão (EDM), 
com a diferença de que não há condução de 
eletricidade pela peça. A onda de choque gerada 
ao fim da descarga, que na Eletroerosão, retira o 
metal fundido, na Conformação Eletrohidráulica
empurra a peça contra a matriz.
Normalmente é utilizada no lugar da Conformação por Explosão devido à sua 
maior produtividade.
Sua capacidade é semelhante àquelas obtidas na Conformação Eletromagnética, 
com a vantagem de não necessitar que a peça seja boa condutora elétrica.
COMPARAÇÃO ENTRE OS PROCESSOS HERF
ENSAIOS DE CONFORMABILIDADE
Conformabilidade pode ser definida como sendo a facilidade com a qual um metal 
pode ser permanentemente deformado, ou seja, sofrer deformação plástica sem 
fratura.
Ensaio mostrando as bandas de Lueder
ENSAIOS DE CONFORMABILIDADE
Tipo de processo
Tipo de ensaio
Laboratório
Fabricação
Tração
Compressão
Torção
Dobramento
Dureza
Volume
Chapas
Compressão sob deformação plana
Identação em meia largura
Tração secundária
Compressão de anéis
Erichsen
Fukui
Swift
Siebel-pomp
Forjabilidade
Estampabilidade (Erichsen, Olsen/Fukui, DLC, Nakazima)
E
N
S
A
I
O
S
ENSAIOS DE 
CHAPAS 
METÁLICAS
Intrínsecos
Simulativos
Teste uniaxial de tensão
Tensão sob deformação plana
Estiramento biaxial
Torção em chapas
Empenamento
Cisalhamento
Dureza
Dobramento
Dobramento-estiramento
Punção abaulado médio
Punção abaulado
Expansão de furo
Teste rápido de copo (Swift)
Rápido decopo com perfil arrendondado de punção
Teste de copo cônico (Fukui)
Enrugamento
Flambagem
Spring brack (molejo)
Punção esférico (Erichsen, Olsen)
Diagrama de Limite de Conformação (DLC)