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Processos de conformação dos metais Professor Valdanes Processos de conformação dos metais São conhecidos dois grupos de processos de fabricação ou conformação de metais: os processos mecânicos cuja característica principal para que ocorra a modificação da forma esta ligada a aplicação de tensão externa sobre o corpo metálico; E os processos metalúrgicos em que a característica vinculada a modificação da forma e a aplicação de altas temperaturas para modificação do corpo metálico. Processos de conformação dos metais Processo de conformação plástica Um processo e conhecido como de conformação plástica sempre que for realizado utilizando um material no estado solido e sempre que os esforços aplicados para conferir a modificação da forma gerarem tensões abaixo da tensão limite de resistência do material. Isso nos indica que o trabalho realizado no processo deve ocorrer dentro da região plástica do material. Termos e definições A capacidade que um material possui em aceitar a deformação plástica quando submetido a um esforço é a ductilidade. Assim, quanto maior for o grau de deformação plástica sem que esse material se rompa, maior e a sua ductilidade. A capacidade que o material tem de absorver energia durante um impacto e transforma-la em deformação plástica é a tenacidade. Assim, entende-se que a tenacidade é uma medida de quantidade de energia que um material pode absorver antes de se fraturar. Encruamento dos metais O fenômeno que modifica a estrutura dos metais através da deformação plástica quando esta e realizada abaixo da temperatura de recristalização e que causa o endurecimento e aumento de resistência do metal é o encruamento. Diagrama tensão x deformação (σ x ε). Exemplos de processos por tipo de esforço Exemplos de processos por tipo de esforço Processo produtivo Podemos citar a oxidação superficial e as distorções da peça que são associadas a variações de temperatura como exemplos dessas diferenças, que ocorrem em produtos de metais conformados a temperaturas elevadas. Já produtos de metais conformados a frio permitem a manufatura de produtos com melhor acabamento e obtenção de características dimensionais e geométricas com maior reprodutibilidade. Processos a frio Os aços para trabalho a frio são aços que devem ser utilizados em trabalho a temperatura ambiente ou pouco elevada na usinagem, na conformação e no processamento de metais, madeiras, minerais e outros materiais. Suas principais características são: alta dureza, tenacidade e resistência a abrasão. Alguns tipos apresentam pequena deformidade. Trabalho a quente Os aços para trabalho a quente são preparados para serem utilizados em trabalhos com temperaturas maiores que 200 °C, em que, nas condições de operação, apresentam elevada resistência mecânica, dureza e resistência ao desgaste, assim como elevada tenacidade, temperabilidade, resistência a fadiga, condutividade e a formação de trincas térmicas. Esses aços foram especialmente desenvolvidos para suportar condições combinadas de pressão, calor e abrasão associadas com cisalhamento, funcionamento ou conformação de metais em alta temperatura Classificação dos metais Muitos aços-liga são especificados pela sua endurecibilidade quando essa característica e exigida, e sua identificação ocorre com a aplicação do sufixo "H" originaria de hardenability para distingui-los de outros tipos de aço sem essa característica. Esses aços do grupo H normalmente apresentam médios teores de carbono, que podem variar de 0,35 a 0,45%, e teores combinados de tungstênio, cromo, vanádio e molibdênio, com variação de 6 a 25%. O grupo e dividido em aços ao cromo, ao tungstênio e ao molibdênio. Processo de trefilação Uma trefilarão e um processo de conformação plástica no qual a matéria-prima e puxada em direção a uma matriz, também chamada de fieira ou trefila, por meio da aplicação de uma forca de tração gerada no lado da saída da matriz. Essa operação é realizada a frio na maioria das vezes, excesso de espaço e o escoamento plástico do material que ocorre durante a manufatura é produzido pelas forças de compressão promovidas pela parede da matriz, que possui o formato de um funil, sobre o material em deslocamento. Matriz de trefilação Produtos da trefilação Assim, algumas características da trefilarão são: obtenção de produtos de grande comprimento continuo, com seções transversais pequenas que podem variar de 0,02 a 25 mm; Que apresentem baixa rugosidade, podendo chegar aos últimos passes a 0,3 μm, apresentando, assim, boa qualidade de superfície, além de um excelente controle dimensional que pode chegar a ate centésimos de milímetros. Arame galvanizado Produtos Os fios e arames produzidos pela trefilarão podem ser os comuns e os especiais. Os comuns são divididos em três categorias: os grossos, que apresentam diâmetro entre 5 e 25 mm; os médios, que variam de 1,6 a 5 mm; e os finos, que tem entre 0,7 a 1,6 mm. Os especiais possuem diâmetros menores que 0,02 mm. Os tubos podem ser trefilados em diferentes formas. Matriz de trefilação A matriz apresenta uma geometria, conforme pode ser dividida em quatro regiões: a entrada, o ângulo de abordagem ou redução, a guia de calibração ou acabamento e a saída. Uma matriz típica apresenta um furo afunilado com três regiões cônicas e uma cilíndrica; Processo de trefilação A primeira região é o cone de entrada, utilizada para direcionar o fio- maquina; A segunda região é a de redução, na qual ocorre o trabalho de deformação do metal por meio do contato entre o metal e a parede do cone dessa região da matriz, a qual possui um angulo entre 5° e 25°; Na terceira região, que e a de calibração, ocorre o ajuste do diâmetro do fio. O comprimento da região cilíndrica e definido com base no diâmetro do fio e pode variar entre zero a duas vezes o valor do diâmetro. A ultima região cônica e utilizada como alivio para saída do fio-maquina e age de maneira a facilitar a saída. Regiões de uma matriz Composição da matriz A matriz é fabricada com materiais que ofereçam grande resistência ao desgaste e ao impacto, evitando, assim, trocas frequentes. Também e preciso observar as exigências do processo, como os esforços envolvidos, as dimensões e o material a ser trefilado. Os materiais mais comuns na fabricação da matriz são o metal duro, que e o mais utilizado, o diamante ou mesmo a combinação dos dois, além dos materiais cerâmicos. Materiais para construção de matriz Matriz de forjamento A matriz é construída com o núcleo e um estojo; O núcleo na forma de inserto e construído com o material apropriado a trefilarão, enquanto o estojo e produzido com um aço de baixo carbono, igual ou menor a 0,3% de C, gerando uma vantagem em relação ao custo de produção.
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