Conformação Mecânica

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CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Integrantes:
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Conformação mecânica é qualquer operação durante a qual se aplica esforço mecânico em diversos materiais, resultando em uma mudança permanente de formas e dimensões.
Os processo de conformação mecânica alteram a geometria do material através de forças aplicadas por ferramentas adequadas que podem variar desde pequenas matrizes até grandes cilindros, como os empregados na laminação
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Os processos de conformação mecânica podem ser classificados de acordo com alguns critérios, que são:
Quanto ao tipo de esforço predominante no processo:
Conformação por compressão direta
Conformação por compressão indireta
Conformação por tração 
Conformação por dobramento
Conformação por cisalhamento
Quanto à temperatura de trabalho:
Trabalho mecânico a frio (TT < 0,3TF)
Trabalho mecânico a quente (TT > 0,5TF) 
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
TEMPERATURA DE TRABALHO:
Temperatura homóloga: É valor obtido através da divisão da Temperatura de trabalho pela Temperatura de fusão do material
TH=TT/TF
Trabalho mecânico a frio (TT < 0,3TF)
Trabalho mecânico a quente (TT > 0,5TF) 
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
LAMINAÇÃO
A laminação é um processo de conformação mecânica que consiste na passagem de um corpo sólido na forma de lingote, placa, tira, etc., entre dois cilindros que giram na mesma velocidade periférica, mas em sentidos diferentes. Após o processo, a espessura sofre uma redução e a largura e o comprimento sofrem uma expansão.
LAMINAÇÃO
Na peça se desloca pelos cilindros devido à ação da força de atrito existente na superfície de contrato entre a peça e os cilindros, sendo esta força normal à superfície de contato.
Este processo é muito utilizado na fabricação de chapas, barras e perfis, pois possui alta produtividade e um bom controle dimensional do produto acabado, alcançando alta precisão.
LAMINADORES
O laminador é constituído por:
• Estrutura metálica (gaiola ou quadro)
• Cilindros
• Mancais
• Motor.
TIPOS DE LAMINADORES
Laminador Duo: É o laminador mais simples, onde a peça é laminada por dois cilindros em apenas uma direção. 
TIPOS DE LAMINADORES
Laminador Duo Reversível: Mesma configuração do laminador duo, porém a peça se desloca nos dois sentidos. Este laminador possibilita o trabalho com peças longas e pesadas, como chapas grossas, vergalhões, tarugos, blocos, etc.
TIPOS DE LAMINADORES
Laminador Trio: Os cilindros superior e inferior são movidos por motores. Já o cilindro central é movimentado pela ação do atrito. Neste laminador o material pode ser laminado nos dois sentidos, passando primeiramente entre o cilindro superior e o central, e posteriormente entre o inferior e o central.
TIPOS DE LAMINADORES
Laminador Quádruo: É utilizado na laminação de materiais com pequenas espessuras. Os cilindros de trabalho possuem pequenos diâmetros, o que faz com que as elevadas cargas de laminação causem a sua flexão. Para evitar este problema, são utilizados cilindros de apoio maiores.
TIPOS DE LAMINADORES
Laminador Sendzimer: Possui mais de um cilindro de apoio para evitar tanto a flexão no plano perpendicular à chapa quanto à flexão no plano paralelo ao de laminação. É utilizado na laminação de chapas com espessuras muito pequenas que são enroladas em bobinas.
TIPOS DE LAMINADORES
Laminador Universal: Utiliza dois pares de cilindros com eixos verticais e horizontais, sendo utilizado em placas que necessitam de laminação tanto na espessura quanto nas laterais. É utilizado na laminação de perfilados pesados.
TIPOS DE LAMINADORES
Laminador Mannesmann: A posição dos cilindros é inclinada, desta forma o material gira sendo comprimido e tracionado em direções específicas, gerando assim tubos com diâmetros entre 57 e 426 mm, e espessura entre 3 e 30 mm.
TIPOS DE LAMINADORES
Laminador de Perfis: Utilizados para a produção de barras de seção circular e hexagonal e perfis estruturais como: vigas em I, calhas e trilhos são produzidos em grande quantidade por laminação a quente com cilindros ranhurados.
LAMINAÇÃO A QUENTE
É aplicada em operações iniciais onde se necessita de grandes reduções das peças processadas. Geralmente utiliza-se um lingote fundido, uma placa ou tarugo processados em lingotamento contínuo. A temperatura de trabalho é acima da temperatura de recristalização do material, desta forma, criam-se novos grãos com a forma anterior a deformação, alcançando assim propriedades semelhantes as originais. 
LAMINAÇÃO A FRIO
 Geralmente é aplicada em materiais que já foram laminados a quente onde se necessita, devido especificações do projeto, um melhor acabamento superficial. Por trabalhar com uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização, o material laminado apresentará o fenômeno denominado encruamento, que é caracterizado pela elevada resistência da peça devido ao formato deformado e esticado gerado pelos grãos após a laminação. 
DEFEITOS
VAZIOS: Podem ter origem de rechupes ou gases retidos durante a solidificação do lingote.
Eles causam tanto defeito na superfície quanto enfraquecido da resistência mecânica
do produto;
GOTAS FRIAS: São respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteiras durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material até o produto acabado na forma de defeitos na superfície;
TRINCAS: Aparecem no próprio lingote ou durante
DEFEITOS
INCLUSÕES: São partículas resultantes da combinação de elementos presentes na composição química do lingote, ou do desgaste de refratários e cuja presença pode tanto fragilizar o material durante a laminação quanto causar defeitos na superfície;
SEGREGAÇÕES: Acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote, as últimas a se solidificarem. Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades, além de fragilização e enfraquecimento de seções dos produtos laminados.
FORJAMENTO
Processo de conformação através do qual se obtém a forma desejada da peça por martelamento ou aplicação gradativa de uma pressão. O forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos antes de Cristo.
MARTELAMENTO
Existem três tipos de martelamento:
MARTELO DE QUEDA LIVRE: Este mecanismo geralmente é acionado por pedal de forma a deixar as mãos do operador libres para manipular a peça. O trabalho máximo produzido pelo sistema será gerado pela massa cadente, dependendo basicamente do peso e da velocidade final no momento do impacto.
MARTELAMENTO
MARTELO DE DUPLA AÇÃO: Este mecanismo possui, conectada a massa cadente, um pistão hidráulico ou pneumático contido em um cilindro no topo do martelo. Através do sistema de válvulas do cilindro é possível controlar a aceleração da massa, variando assim a intensidade do golpe. Com este sistema é possível alcançar forças até vinte vezes maiores que o peso da massa. 
MARTELAMENTO
MARTELO DE CONTRA GOLPE: Este equipamento utiliza duas massas que se chocam no meio do percurso com a mesma velocidade. A massa superior é acionada por um pistão e a inferior é conectada a superior por meio de cabos. 
PRENSA DE FORJAR
Matriz aberta ou livre
É usado geralmente para fabricar peças grandes, com forma relativamente simples (ex.: eixos de navios e de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, excêntricos, ferramentas agrícolas, etc.) e em pequeno número;
Também, para pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente a operações de forjamento mais complexas.
Matriz aberta ou livre
Recalque ou recalcamento: Compressão direta do material entre um par de ferramentas de face plana ou côncava, visando primariamente reduzir a altura da peça e aumentar a sua secção transversal.
Estiramento: Busca o aumento do comprimento de uma peça realizando a redução da espessura.
Matriz aberta ou livre
Encalcamento: Redução de uma parte intermediária da seção da peça utilizando uma matriz adequada.
 Caldeamento:
Através da compressão realiza a soldagem de duas superfícies metálicas limpas e aquecidas. 
Matriz aberta ou livre
Cunhagem: É utilizada para produzir uma impressão na superfície de uma peça, sendo utilizada na produção de moedas, medalhas, talheres, etc. É empregada em matriz fechada e aberta.
Forjamento em Matriz Fechada
É um processo pelo qual o material sofre deformação por compressão e é impelido em direções determinadas pela forma da ferramenta (matriz).
Devido ao elevado custo das matrizes, é necessário um grande volume de produção para justificar a adoção deste processo.
REBARBA
Na maioria dos casos utiliza-se um excesso de material durante o forjamento para evitar a formação de espaços livres na matriz, formando durante o processo uma rebarba que será removida no acabamento da peça.
Para evitar o excesso de pressão, as matrizes são construídas com canais para que o excesso de material (rebarba) escoe e fique com a menor espessura possível.
DEFEITOS
FALTA DE REDUÇÃO: Penetração incompleta do metal na cavidade da ferramenta. A principal causa são o uso de golpes rápidos e leves do martelo;
TRINCAS SUPERFICIAIS: Aparecem devido ao trabalho excessivo nas áreas periféricas ferramenta. A principal causa são o uso de golpes rápidos e leves do martelo; da peça em temperatura baixa, ou por fragilidade à quente;
TRINCAS NAS REBARBAS: Causadas pela presença de Impurezas nos metais ou porque as rebarbas são pequenas demais. As trincas podem chegar até o interior da peça durante a rebarbação;
TRINCAS INTERNAS: Tensões originadas por grandes deformações;
DEFEITOS
GOTAS FRIAS: São descontinuidades causadas pela dobra de superfícies (sem soldagem) ou por colocação inadequada do material da matriz;
INCRUSTAÇÕES DE ÓXIDOS: Camada de óxidos formados durante o aquecimento; soldagem) ou por colocação inadequada do material da matriz;
QUEIMA: Ocorre quando gases oxidantes penetram nos limites dos contornos dos grãos, formando películas de óxidos. Em geral surgem quando o aquecimento é próximo ao ponto de fusão.
PEÇAS FORJADAS
TREFILAÇÃO
É uma operação em que a matéria-prima (fio, barra) é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente (FIEIRA ou TREFILA) por meio de uma força trativa aplicada do lado de saída da matriz
FIEIRAS
A ferramenta utilizada na trefilação é denominada fieira ou trefila. Esta ferramenta geralmente é construída de carboneto de tungstênio, proporcionando grande durabilidade. Através da fieira é possível produzir peças como fios finos, tubos, barras, arames, etc. 
FIEIRAS
As fieiras são constituídas por quatro partes diferentes:
FIEIRAS
CONE DE ENTRADA: Guia o fio em direção ao cone de trabalho e facilita que o lubrificante acompanhe o fio, reduzindo o atrito na fieira.
CONE DE TRABALHO: Região onde ocorre a redução, sendo aplicado o esforço de compressão no fio. Deve estar lubrificado para minimizar o desgaste da fieira.
CILINDRO DE CALIBRAÇÃO: Região onde ocorre o ajuste no diâmetro do fio, conferindo-lhe melhor acabamento.
CONE DE SAÍDA: Proporciona uma saída livre para o fio, evitando causar danos na superfície da fieira e do fio.
TEMPERATURA DE TREFILAÇÃO
A trefilação é um processo normalmente realizado a frio, o que gera a redução da ductilidade e o aumento da resistência mecânica do material. Desta forma obtêm-se fios de diâmetros pequenos com propriedades mecânicas controladas. Se necessário, após a trefilação, pode-se realizar o tratamento térmico de recozimento para dar ductilidade necessária ao material.
MÁQUINAS DE TREFILAR
Máquinas de Trefilar Sem Deslizamento: Contem um sistema de tração do fio, para conduzi-lo através do furo da fieira, constituído de um anel tirante que primeiro acumula o fio trefilado para depois permitir o seu movimento em direção a uma segunda fieira. Nesta, o fio passa tracionado por um segundo anel tirante que também acumula fio trefilado. O processo prossegue com diversas fieiras em linha na mesma máquina.
MÁQUINAS DE TREFILAR
Máquina de Trefilar com Deslizamento: O fio é tracionado e conduzido para a primeira fieira. Após ser trefilado, o fio é tracionado em um anel tirante, dando voltas em forma de hélice cilíndrica com passo igual ao diâmetro do fio. O inicio da hélice é alinhado com a primeira fieira, e o fim com a segunda fieira. Desta forma, devido a tração existente no fio, ocorre o deslizamento do trefilado pela lateral do anel tirante. 
ÂNGULO ÓTIMO
O ângulo ótimo será o ângulo da fieira que proporciona a menor carga e consequentemente o menor trabalho durante a trefilação. Se o ângulo de trabalho for pequeno, predominará o efeito do atrito, gerando um elevado valor para a tensão total. Com o aumento do ângulo de trabalho, o efeito do atrito diminui consideravelmente, diminuindo assim a tensão total aplicada.
DEFEITOS GERADOS PELO ÂNGULO DA FIEIRA
De acordo com o ângulo de trabalho utilizado, podem-se surgir alguns defeitos no material trefilado, que são: 
EXTRUSÃO
A extrusão é um processo de conformação plástica que consiste em
fazer passar um tarugo ou lingote (de seção circular), colocado dentro
de um recipiente, pela abertura existente no meio de uma ferramenta,
colocada na extremidade do recipiente, por meio da ação de
compressão de um pistão acionado pneumática ou hidraulicamente.
EXTRUSÃO
A extrusão é utilizada na fabricação de barras, tubos, trilhos de janelas e portas, mas pode ser aplicada na produção de seções com formas complexas, especialmente em materiais dúcteis, como o alumínio e cobre. 
Os produtos fabricados pelo processo de extrusão apresentam seção transversal constante e dimensões bastante precisas. Desta forma, peças com o comprimento grande podem ser cortadas de acordo com as necessidades do projeto.
TIPOS DE EXTRUSÃO
Extrusão Direta: Neste processo, o metal a ser conformado é colocado em um cilindro e empurrado contra a matriz através de um pistão acionado por uma haste.
Devido a alta temperatura e abrasão geradas durante o processo, é necessário a utilização de um bloco de aço chamado falso pistão entre o material e o embolo para proteger o pistão da prensa.
TIPOS DE EXTRUSÃO
Extrusão Hidrostática: A extrusão hidrostática pode ser classificada como extrusão direta. A pressão para a operação de extrusão é proveniente de um meio fluido que envolve o tarugo. Não existe fricção entre parede e tarugo.
TIPOS DE EXTRUSÃO
Extrusão Inversa ou Indireta: Neste processo, uma haste oca empurra a matriz contra o metal a extrudar. Desta forma, o metal sai da matriz no sentido contrário ao movimento da haste. A outra extremidade do cilindro é vedada com uma placa.
EXTRUSÃO A QUENTE
A extrusão a quente é feita em temperatura elevada para ligas que não tenham suficiente ductilidade a temperatura ambiente, de forma a reduzir as forças necessárias.
A extrusão a quente é caracterizada por alguns aspectos:
O desgaste da matriz é excessivo
O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não-uniformes
O tarugo aquecido é coberto por um filme de óxidos que afeta o fluxo de metal por suas características de atrito e pode gerar um acabamento superficial pobre.
EXTRUSÃO A FRIO
A extrusão a frio é um processo mais raro, sendo utilizado principalmente na fabricação de componentes de automóveis, motocicletas, bicicletas, etc. Este processo apresenta algumas vantagens como:
•Melhores propriedades mecânicas resultantes do encruamento, desde que o calor gerado pela deformação não recristalize o metal.
•Controle das tolerâncias, requerendo pouca ou nenhuma operação posterior de acabamento.
•Melhor acabamento superficial, devido em parte pela não existência
de camada de óxido, desde que a lubrificação seja eficiente.
•Eliminação do pré-aquecimento do tarugo.
DEFEITOS
Defeitos nas ferramentas (desgaste, desvios de forma) 
Irregularidades na matéria-prima (desvios de forma, textura irregular, vazios internos, inclusões, fissuras)
Trinca superficial – ocorre quando a temperatura
e a velocidade são altas
Cachimbo/vazio – ocorre quando óxidos/material são arrastados para o centro do tarugo, como num funil, devido a fluxo com zona morta
Fraturas chevron internas
ESTAMPAGEM
É o processo de fabricação de peças, através do corte ou deformação de chapas em operação de prensagem a frio. Emprega-se a estampagem em chapas para fabricar peças com paredes finas feitas de chapas ou fitas de diversos materiais ou ligas. 
O processo de estampagem pode ser classificado de acordo com o tipo de operação aplicada na chapa em corte, dobramento e estampagem profunda, também conhecida por repuxo ou embutimento.
TEMPERATURA DE ESTAMPAGEM
Normalmente a estampagem é um processo a frio, utilizando como matéria-prima materiais mais dúcteis, como laminados delgados de aço, ligas de alumínio, ligas de cobre, etc.
ESTAMPAGEM
CORTE
As operações de corte de chapas de metal são obtidas através de forças de cisalhamento aplicadas na chapa pelos dois cantos da ferramenta criando tensões internas que, ultrapassando o limite de resistência ao cisalhamento do material, provocam a ruptura e finalmente a separação
CORTE
Essa folga depende do material, bem como de sua espessura 
Para chapas de até 3 mm de espessura:
Para chapas com mais de 3 mm de espessura:
Um fator que influência no acabamento das bordas é a folga existente entre a matriz e o punção. 
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CORTE
DOBRAMENTO
No dobramento, a chapa sofre uma deformação por flexão em prensas que fornecem a energia e os movimentos necessários para realizar a operação. 
A forma é conferida mediante o emprego de punção e matriz específicas até atingir a forma desejada
TIPOS DE DOBRAMENTO
Para comprimentos de dobra considerados pequenos, utilizam-se estampos que possuem a forma a ser dobrada.
Para fabricação de perfis dobrados ou alguns tipos de peças com comprimentos de dobras considerados grandes, utilizam-se prensas dobradeiras/viradeiras com matrizes e machos (punções) universais.
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DOBRAMENTO
Durante o processo de dobramento, o material sofre esforços de flexão, sendo que a superfície externa fica tracionada e a interna comprimida. 
Uma vez cessado a flexão, caso o material não tenha atingido a deformação plástica permanente, o corpo dobrado apresentará um retorno elástico para a posição inicial, denominado efeito mola.
Desta forma, é preciso considerar durante o dobramento, o efeito mola para que as peças sejam dobradas de maneira correta.
ESTAMPAGEM PROFUNDA
O processo de estampagem profunda é a operação onde a chapa, inicialmente plana, é transformada em um corpo oco sem o aparecimento de rugas e trincas. 
O repuxo da chapa ocorre em função da ação de um punção que obriga o material a penetrar na matriz devido uma força de compressão. A chapa sob a ação da punção deforma-se para dentro da matriz, adquirindo gradativamente o seu formato. Este processo é empregado na fabricação de peças como portas de carros, panelas, para-lamas, etc.
ESTAMPAGEM PROFUNDA
RESUMO DO ARTIGO
 Cálculo da profundidade de retificação de cilindros de encosto em laminadores de produtos planos
O artigo fala sobre o cálculo da profundidade de retificação de cilindros de encosto em laminadores de produtos planos, feito pelo dr. analista do suporte técnico da laminação a quente, Cosipa, Antônio Augusto Gorni, onde aborda que nos laminadores quádruos de produtos planos é necessário retificar periodicamente a superfície de seus cilindros de encosto para se eliminar a camada subsuperficial encruada, que foi gerada pela sua co-rotação com os cilindros de trabalho. 
Tal procedimento é necessário para se evitar que surjam trincas de fadiga nessa camada encruada, as quais podem provocar lascamentos no cilindro de encosto, cujo reparo encurta significativamente sua vida útil.
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RESUMO DO ARTIGO
Uma vez que esses cilindros são feitos de aço ou ferro fundido de alta liga, materiais extremamente caros, é fundamental que a profundidade da retífica aplicada seja a menor possível, mas sem que permaneça material excessivamente fadigado no cilindro. Esse trabalho apresenta os princípios de um modelo matemático destinado a estimar essa profundidade de retífica otimizada com base no grau previsto de fadiga sofrido pelo cilindro. 
O valor é calculado objetivando-se evitar tanto o lascamento decorrente de trincas de fadiga como o descarte de material ainda suficientemente são. Nota-se que seu uso em condições industriais reais deve ser feito com cautela, uma vez que o modelo matemático incorpora diversas equações e constantes empíricas, as quais devem ser devidamente adaptadas para que possam refletir adequadamente as características operacionais de uma instalação específica.
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RESUMO DO ARTIGO
 Esquema das cargas atuantes numa cadeira quádrua de laminação: forças compressivas atuam de forma repetida sobre as superfícies de contato dos cilindros em operação.
 OBRIGADO !