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PROCESSO DE FABRICAÇÃOPROCESSO DE FABRICAÇÃO CONFORMAÇÃO MECÂNICA TREFILAÇÃO Professor: Norimar de Melo Verticchio w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mCONCEITOS INICIAIS Trefilação • É uma operação em que a matéria-prima é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m 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 P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mPRINCIPAIS PRODUTOS P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m Fios finos e perfis diversos P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mEQUIPAMENTOS •Bancada de trefilação •Máquina de trefilar sem deslizamento •Máquina de trefilar com deslizamento. Classificação das maquinas de trefilar P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m Bancada de trefilação •Utilizadas para a produção de componentes não bobináveis como barras e tubos - comprimento limitado •Tração é efetuada por cabeçote móvel P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mEQUIPAMENTOS •Bancada de trefilação •Máquina de trefilar sem deslizamento •Máquina de trefilar com deslizamento. Classificação das maquinas de trefilar P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m Etapas da trefilação P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mEQUIPAMENTOS Máquina de trefilar sem deslizamento A máquina 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 de igual modo para as fieiras seguintes nos P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m processo prossegue de igual modo para as fieiras seguintes nos tradicionais sistemas de Trefilação múltiplos e contínuos, ou seja, com diversas fieiras em linha na mesma máquina P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mEQUIPAMENTOS Máquina de trefilar com deslizamento P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mFIEIRA • Cone de entrada – ângulo de entrada • Cone de trabalho Região de deformação • Região de calibração – zona cilindrica • Cone de saída - ângulo de saída Geometria da ferramenta (fieira) P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m • Cone de saída - ângulo de saída(fieira) P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mFIEIRA •Carbonetos sintetizados (sobretudo WC) – widia •Aços de alto C revestidos de Cr (cromagem dura) •Aços especiais (por exemplo, Cr-Ni, Cr-Mo e Cr-W) •Ferro fundido branco Materiais P r o f e s s o r: N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m •Ferro fundido branco •Cerâmicos (pôs de óxidos metálicos sintetizados) •Diamante (p/ fios finos ou de ligas duras) P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mTREFILAÇÃO DOS ARAMES DE AÇO P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m Matéria- prima: fio-maquina (vergalhão laminado a quente) Descarepação: Mecânica (descascamento):dobramento e escovamento Química: (decapagem): com HCl ou H2SO4 diluídos Lavagem: em agua corrente P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o Recobrimento: comumente por imersão em leite de cal Ca(OH)2 a 100oC a fim de neutralizar resíduos de acido, proteger a superfície do arame e servir de suporte para o lubrificante de trefilação. Secagem: (em estufa) – também remove H2 dissolvido na superfície Trefilação: Primeiros passes a seco ,eventualmente, recobrimento com Cu ou Sn e trefilação a úmido w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mCARACTERÍSTICAS Comumente realizado a frio Propriedades mecânicas controladas Pequenas reduções de seção por passe Ótima precisão dimensional P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m Recozimento intermediário necessário quando a queda de ductilidade associada ao aumento da resistência provoca a queda de conformabilidade P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mESFORÇOS NA TREFILAÇÃO Existem vários métodos para determinar os esforços envolvidos no processo de trefilação. P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m Variáveis envolvidas na determinação dos esforços: • Redução de área • Angulo da matriz • Condições de atrito • Propriedades mecânicas do material P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o A tensão de trefilação não pode ser maior que a tensão de escoamento do material w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mESFORÇOS NA TREFILAÇÃO Tracao: externa Compressao: fieira P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mESFORÇOS NA TREFILAÇÃO •Tensão de compressão indireta •Tensões devido ao atrito Na trefilação existem as seguintes tensões: P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m •Tensões devido ao atrito Para se avaliar a influencia do angulo de trefilação (2α) e do coeficiente de atrito dinâmico (µ) sobre as tensões atuantes, considera-se que a deformação total pode ser dividida nos seguintes componentes: P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o seguintes componentes: • Deformação homogênea • Deformação redundante • Deformação por atrito w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mESFORÇOS NA TREFILAÇÃO Energia de deformação homogenea • Independe de 2α e de µ Depende diretamente de µ •Depende de 2α (Área de contato) Energia no trabalho redundante (mudança no escoamento) • É maior quanto maior for o ângulo 2α P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m µ •Energia relativa ao atrito de contato) for o ângulo 2α P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mÂNGULO ÓTIMO DE TREFILAÇÃO Analisando o seguinte gráfico P ro f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mÂNGULO ÓTIMO Através de diversas simplificações nas equações que relacionam a tensão de trefilação e o angulo (α) chegamos na seguinte equação para o angulo ótimo: P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m ⋅⋅= f i ótimo D D m ln 2 3 α Relação do ângulo ótimo com o grau de redução P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mÂNGULO DE TREFILAÇÃO Os processos comerciais de trefilação empregam os seguintes ângulos de trefilação: P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m O angulo de trefilação pode provocar outros efeitos: P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o O angulo de trefilação pode provocar outros efeitos: • Formação da zona morta • Descascamento • Trincas localizadas w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mMODOS DE TREFILAÇÃO P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mÂNGULOS CRÍTICOS Semi-ângulo crítico 1 Semi-ângulo crítico 2 P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mRUPTURA CENTRAL E a formação de pequenos vazios no interior do produto. E difícil de ser detectada. P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m E analisada através dos campos de velocidades, e ocorre em condições especificas de velocidade, redução e atrito. P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mPROPRIEDADES DOS PRODUTOS O processo de trefilação geralmente e a frio, logo o produto trefilado encontra-se “encruado”. •Ha um aumento da resistência mecânica. P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m •Ha um aumento da resistência mecânica. •Microestrutura adequada aos tratamentos térmicos •Aumento na resistência a fadiga. Em materiais mais resistentes é necessário um alivio de tensões P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mTREFILAÇÃO DE TUBOS Sem apoio interno (REBAIXAMENTO ou AFUNDAMENTO)(fig.a) Com mandril passante (fig.b) Com plug (bucha) interno (fig. c) P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m Com bucha flutuante (fig.d) P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o mDuvidas P r o f e s s o r :N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o – w w w . n o r i m a r . w e b n o d e . c o m P r o f e s s o r : N o r i m a r d e M e l o V e r t i c c h i o
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