Processo de Fabricação I - Matéria para a primeira prova

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Introdução
Materiais Metálicos
Classificação de materiais
Materiais metálicos;
Ferrosos: Aço, ferro fundido;
Não-ferrosos: Al, Cu, Zn, Mg, Pb, Sn, Ti.
Materiais não metálicos;
Naturais: madeira, couro;
Sintéticos: Plástico, borrachas, cerâmicas, vidro, compósitos.
Definições
Metal: material composto por elementos químicos eletropositivos que, quando em estado sólido, possui estrutura na forma de cristais (unidos por ligações ditas metálicas);
Liga: mistura de átomos de dois ou mais elementos onde pelo menos um é metal (solução sólida).
Elementos de liga: elementos, metálicos ou não, que são adicionados a um metal (chamado metal-base) de tal maneira que melhoram algumas propriedades deste.
Histórico
8000 a.C: utensílios primitivos em Au;
7000 a.C: ferramentas primitivas em Cu ou bronze (Rússia);
3500 a.C: Ferramentas forjadas em Fe;
1000 a.C: Fornos primitivos (China).
Disponibilidade na superfície terrestre
Metais puros: Au, Ag, Pt;
Minérios: Combinações de metais com outros elementos formados óxidos (O), sulfetos (S), hidratos (H2O) e carbonatos (C).
Estruturas dos metais
Cristal: sólidos formados pelo agrupamento de átomos em geometria bem definidas, que se repele nas três dimensões, formando os chamados “grãos”;
Cúbica de corpo centrado (CCC): Fe, Cr;
Cúbica de face centrada (CFC): Al, Ni, Cu, Pt, Pb, Ag, Au;
Hexagonal compacta (HC): Zn, Cd.
Figura 1
Números de coordenação: número de átomos vizinhos a cada átomo;
Densidade de empacotamento: fração do volume ocupado pelos átomos cristão em relação ao seu volume total.
Propriedades dos metais
Propriedades físicas:
Propriedades mecânicas: determinam a capacidade do material de transmitir ou resistir a esforços a ele solicitado:Figura 2
Resistência mecânica: propriedade associada à resistência do material à ação de determinados tipos de esforços (tração, compressão, cisalhamento, torção, flexão, flambagem, etc.);
Dureza: propriedade associada à resistência do material à penetração, à deformação plástica permanente e ao desgaste;
Tenacidade: propriedade associada à capacidade do material de armazenar energia antes de romper;
Elasticidade: propriedade associada à capacidade do material de se deformar quando submetido a um esforço e de voltar à forma original quando o esforço cessa;
Plasticidade: propriedade associada à capacidade do material de se deformar quando submetido a um esforço e de manter essa forma quando o esforço cessa:
Maleabilidade: chapas;
Ductilidade: fios, arames.
Fragilidade: propriedade oposta à tenacidade.
Propriedades térmicas: determinam o comportamento dos materiais quando submetidos a variações de temperatura;
Dilatação térmica;
Condutividade térmica.
Propriedades elásticas
Propriedades químicas: são as que se manifestam quando o material entra em contato com outros materiais ou com o ambiente.
Resistência a corrosão.
Principais materiais metálicos ferrosos
Minério de ferro (siderita, magnetita, limonita, hematita): obtido a partir de extração em jazidas;
Ferro gusa: material duro e quebradiço, formado por uma liga de Fe e C, em alto teor (3,0 a 4,5%), além de Si, Mn, P e S, o qual é obtido em altos-fornos a partir do minério de ferro. Como combustível utiliza-se o coque, um produto sólido da destilação do carvão mineral;
Aço (aço-carbono): liga de Fe, C em baixo teor (máximo 2%) e elementos residuais. Possui elevada resistência mecânica;
Classificação quanto ao teor de carbono:
Baixo: até 0,25%;
Médio: de 0,25 a 0,5%;
Alto: acima de 0,5%.
Matéria prima e processos de obtenção:
Ferro gusa líquido: nos chamados “conversores”, onde ocorre o processo de injeção de ar no gusa (oxidação) com consequente redução de concentração de C;
Sucata: nos chamados “fornos elétricos”, onde alguns elementos podem ser adicionados conferindo melhores propriedades ao aço.
Principais elementos de liga:
Mn (1,65%): aumenta a forjabilidade e temperabilidade;
P (0,08%): aumenta a dureza;
Al, S (0,05%), Si (0,6%), etc.
Aço-liga: aço com teor de elemento de liga superior a 5%.
Nomenclatura segundo a ABNT: YYXX; onde YY representa o elemento de liga predominante e XX o teor de carbono (0,XX%).Tabela 1
Ferro fundido: liga de Fe, C em alto teor (2,0 a 4,5%) e Si também em alto teor (1,0 a 3,0%) é mais duro e frágil que o aço.
Classificação quanto a estrutura interna após a solidificação:
Cinzento: C sob a forma da grafita em lâminas (alta usinabilidade);
Branco: C sob a forma de cementita (alta dureza);
Maleável: ferro fundido branco submetido a tratamento térmico:
De núcleo preto;
De núcleo branco.
Nodular: C sob a forma de grafita em lâminas arredondadas.
Matéria-prima e processos de fabricação: ferro gusa ou sucata aquecida em fornos elétricos, ou nos fornos “cubilôs”;
Nomenclatura segundo a ABNT: AAAA YYYXX; onde AAAA representa a resistência a tração em Mpa e XX o alongamento mínimo em %.
Exemplo: FC100, FE38017, etc.
Principais materiais metálicos não-ferrosos
Alumínio:
Propriedades: leveza, resistência a corrosão, boa condutividade elétrica (4 vezes melhor que o aço) e elétrica, baixo ponto de fusão, soldabilidade, usinabilidade, baixa resistência mecânica, baixa dureza;
Matéria-prima e processo de obtenção: obtido a partir da alumina (Al2O3) presente na mineral bauxita (8% da crosta terrestre) na eletrólise (decomposição de um composto químico na passagem de corrente elétrica por uma solução);
Elementos de liga: Cu, Mg, Mn, Si e Zn;
Nomenclatura segundo a ABNT: ZYXX, onde Z representa o elemento de liga predominante, Y indica modificações nos limites de impureza e XX o teor acima de 99%;Tabela 2
Aplicações: embalagens, indústria automobilística e aeronáutica, esquadrias para prédios residenciais ou industriais, tanques de armazenamento de combustíveis, produtos químicos, linhas de transmissão.
Cobre:
Propriedades: alto ponto de fusão (1080°C), boa condutividade elétrica e térmica, ductilidade, maleabilidade;
Zinabre (azinhavre): camada esverdeada que se forma sobre o cobre em ambientes de maior umidade. É prejudicial à saúde;
Matéria-prima e processos de fabricação: obtido de forma pura na natureza (0,007%) ou a partir dos minérios calcopirita e calcosita;
Aplicações: enrolamento de rotores para geradores e motores, trilhas de circuito impresso, caldeiras, tachas, alambiques, tanques, etc.
Bronze: liga de Cu e Si (até 12%):
Propriedades: elevada dureza, boa resistência mecânica e à corrosão, boa condutividade elétrica;
Elementos de liga: Pb, P, Zn;
Aplicações:
Bronze com até 10% de Sn: parafusos, engrenagens, mancais e componentes para trabalhos pesados;
Bronze com 10 a 12% de Sn: canhões e sinos.
Latão: liga de Cu e Zn (5 a 45%).
Propriedades: ductilidade, maleabilidade, boa condutividade elétrica e térmica, boa resistência mecânica e à corrosão. Coloração avermelhada (variando conforme o teor de Zn);
Elementos de liga: Pb, Sn, Ni;
Aplicações: cartuchos de munição, núcleo de radiadores, rebites, carcaça de extintores, tubos trocadores de calor, evaporadores, etc.
Constantan: liga de Cu e Ni (35 a 57%).
Propriedades: boa condutilidade, boa resistência mecânica e a oxidação, boa condutividade térmica;
Aplicações: fabricação de resistores e termopares.
Fundição
Classificação dos processos de fabricação
Processos metalúrgicos: envolvem altas temperaturas.
Por solidificação: processos que ultrapassam o ponto de fusão do material (fundição, soldagem);
Por sinterização: processos que não ultrapassam o ponto de fusão do material (metalurgia do pó).
Processos mecânicos: envolvem aplicação de esforços externos.
Por combinação plástica: processo em que as tensões internas desenvolvidas são inferiores ao limite de ruptura do material (laminação, extrusão, forjamento, estampagem, trefilação);
Por usinagem: processo em que as tensões internas desenvolvidas são superiores ao limite de ruptura do material (torneamento, furação, aplainamento, frisamento, etc.).
Definição de fundição
Processo de fabricação de peças metálicas que consiste essencialmenteem se completar a cavidade de um molde com metal líquido, dentro do qual ele se solidificará.
Molde: recipiente que contém as cavidades, com a forma da peça a ser fundida e o interior das quais será vazado o metal líquido.
Fenômenos que acontecem durante a solidificação:
Cristalização: consiste no aparecimento das primeiras células unitárias cristalinas, que servem como núcleos para o posterior desenvolvimento dos grãos.
Contração de volume:
Fases de contração
Contração líquida: corresponde à variação de volume em estado líquido, desde a temperatura do metal até a temperatura de solidificação;
Contração de solidificação: corresponde à variação de volume que ocorre a mudança do estado líquido para o sólido.
Contração sólida: corresponde à variação de volume que ocorre já no estado sólido, desde a temperatura de solidificação até a temperatura ambiente (2,2 a 2,5% de redução linear para o aço e 1,0 a 1,5% para o ferro fundido).
Consequência da contração
Aparecimento de vazios (rechupar ou chupagens) internos e externos
Figura 3
Solução: utilização de massalotes (ou alimentadores): peças postiças de material refratário colocador sobre o topo do molde. Por reterem o calor por mais tempo, correspondem à seção que se solidifica por último, concentrando assim, os eventuais vazios.Figura 4
Aparecimento de trincas a quente
Solução: técnicas adequadas de projeto.
Aparecimento de tensões residuais
Solução: tratamento térmico.
Concentração de impurezas: ao se solidificarem, as impurezas (P, S, Mn, Si) tendem a se concentrar em uma região (geralmente interior), ocasionando peças com propriedades mecânicas não-uniformes:
Solução: controle da velocidade de resfriamento.
Desprendimento de gases: em estado líquido, o oxigênio dissolvido no ferro, tende a combinar-se com o carbono formando os gases CO e o CO2 e originando bolhas que acabam retidas na peça fundida.
Solução: Adição de desoxidantes (Si, Mn, Al).
Vantagens da fundição
Fabricação de peças de praticamente qualquer forma, com pequenas limitações de dimensões, forma e complexidade.
Principais produtos da fundição
Ligotes (Peças de formato regular, cilíndrico ou prismático, utilizados para posterior processamento mecânico).
Etapas de projeto
Desenho da peça:
Recomendações:
Proporcionar adequadamente as seções das peças (entre cantos vivos e assimetrias);
Figura 5
Considerar ema espessuras mínimas de paredes (paredes finais não se enchem bem de metal líquido);
Prover conicidade para melhor confecção do molde (ângulo de saída recomendado: 3°).Figura 6
Projeto e confecção do modelo:
Recomendações:
Considerar a contração do metal ao solidificar (o modelo deve ser maior);
Deixar sobremetal (para posterior usinagem);
Verificar a divisão do modelo (o modelo deve ser dividido em seções inferiores e superiores por um único plano.
Considerar volume de produção:Figura 7
Volume alto: modelo em peça única;
Volume baixo: modelo montado em placas.
Estudar a localização dos machos:
Macho: utensílios de fundição feito em material refratário, formando uma seção cheia onde o metal não penetra, de modo que, uma vez fundida, a peça apresenta um vazio naquele ponto. É utilizado na obtenção de cavidades e orifícios.Figura 8
Prever a colocação de canais de vazamento:
Canais de vazamento: canais por onde o metal líquido será vazado.Figura 9
Materiais utilizados
Madeira: cedro, imbuia, peroba, pau-marfim;
Alumínio: para produção seriada;
Confecção do molde (moldagem):
Requisitos dos moldes: resistência para suportar a ação erosiva do metal líquido;
Moldagem em molde de areia (ou temporário) por gravidade: este tipo de moldagem consiste em se compactar, manual ou mecanicamente uma mistura refratária plástica conhecida com areia de fundição, de elevada resistência e dureza, sobre o modelo mantado na chamada “caixa de moldagem”. Os moldes utilizados neste processo são destruídos ao final do mesmo, porém cerca de 98% da areia de fundição utilizada é reaproveitada. O metal é vazado por ação da gravidade;
Moldagem em areia verde: a areia de fundição é composta de areia siliciosa (81%), argila (16%) e água (3%) possuindo coloração escura. É o processo mais simples e mais utilizado;Figura 10
Moldagem em areia cimento: a areia de fundição é composta de areia siliciosa (83%), cimento Portland (9%) e água (8%). É utilizada na moldagem de peças grandes;Figura 11
Moldagem com areia seca (ou em molde estufado): neste processo, o molde em areia passa por secagem em estufas (ISO a 300°C). Permite a obtenção de peças com melhor acabamento superficial e estabilidade dimensional;
Moldagem pelo processo CO2: neste processo, o molde em areia é soprado por um jato de CO2, que reage com a areia conferindo dureza ao molde em tempo relativamente curto. É utilizado em condições semelhantes às de moldagem em areia seca. 
Moldagem plena: neste processo são empregados modelos confeccionados em espuma de poliestireno, os quais são mantidos dentro do molde, acabando por vaporizarem-se durante o vazamento.
Modelagem em molde metálico (ou permanente): os moldes são feitos em aço ou ferro fundido.
Fundição por gravidade: o molde não é destruído ao final da fundição, podendo ser reusado inúmeras vezes; e o metal é vazado pela gravidade. Este processo permite a obtenção de peças com melhor acabamento superficial, estabilidade de dimensões e propriedades mecânicas, sendo restrito contudo, a peças de pequenas dimensões. Os principais produtos deste processo são os lingotes, cujos moldes são chamados de “lingoteiras”, e produtos de metais não-ferrosos.
Fundição sob pressão: neste processo o metal líquido, sob pressão, é forçado por mecanismos hidropneumáticos e entra na cavidade do molde, chamado de “matriz”. Permite a obtenção de peças com formas mais complexas, paredes mais finas, além de alta produtividade, sendo limitado, porém, a peças de pequeno tamanho e baixo ponto de fusão.
Máquina de câmara quente: utilizada para metais com baixo ponto de fusão e que não atacam o mecanismo de injeção.Figura 12
Máquina de câmara fria: utilizada para metais que atacam o mecanismo de injeção;Figura 13
Fundição por centrífuga: neste processo, o metal líquido é vazado num molde dotado de movimento de rotação, de modo que a força centrífuga origina uma posição além da gravidade, a qual força o metal líquido do encontro às paredes do molde onde este se solidifica. É utilizado na fabricação de tubos.
Figura 14
Outros processos de moldagem:
Fundição de precisão: neste processo, utiliza-se moldes obtidos pelo revestimento do modelo com uma argamassa refratária que endurece à temperatura ambiente, ou mediante adequado aquecimento, formando uma casca, cujas cavidades correspondem à peça que se deseja produzir. Neste processo, tanto o molde quanto o modelo são, em geral, inutilizadas ao final da fundição. É utilizado na fabricação de peças pequenas com formas complicadas e que requerem controle preciso de suas propriedades mecânicas.
Por cera perdida (por investimento): os modelos são feitos em cera, e a pasta refratária utilizada como molde é chamada de “investimento”.
Figura 15
Em casca: neste processo os modelos são metálicos (permanentes) e o molde é confeccionado em duas metades, a partir de uma mistura de areia e resina colocada sobre a superfície do modelo e endurecido pelo calor, formando uma casca resistente e rígida. As duas metades são unidas e presas por colagem, e o metal líquido é vazado.
Em molde cerâmica: os moldes são convencionais (madeira, plástico ou metal), montados em caixas de montagem e no molde, em vez de areia, emprega-se uma pasta refratária, preparada a partir de misturas rigorosamente controladas de pó cerâmica com um ligador químico catalítico. Permite a obtenção de peças de alta precisão.Figura 16
Fundição contínua: neste processo, o metal líquido é vazado num cadinho aquecido, escoando em seguida, através de matrizes de grafita ou idore, resfriadas a agua, originando assim, barrasde grandes comprimentos e com seções diversas, as quais podem ser posteriormente processadas por métodos de conformação mecânica.
Figura 17
Fusão do metal:
Fusão do aço: é realizada nos seguintes tipos de fornos:
Fornos elétricos a arco: caracteriza-se por fundir qualquer tipo de material metálico ferroso, não apenas aço, seno as condições de fusão controladas pela variação da tensão aplicada (90 a 500V) e pelo ajuste automático de posição/altura dos eletrodos. Na fundição do aço, utiliza-se como carga qualquer tipo de sucata, e duas técnicas são empregadas:
Ácida: assim chamada porque a soleira (parte inferior do forno) é construída de areia siliciosa e triplos refratários, a qual não permite a eliminação do P e S presentes na sucata, que, portanto deve conter baixo teor destes elementos.
Básica: neste caso, a soleira é construída de Magnesita e dolomita, a qual elimina melhor o P e S.
Figura 18
Forno elétrico a indução: opera pelo princípio da indução elétrica, onde a carga metálica constitui o enrolamento secundário do circuito. É utilizado na fusão de aço-liga.
Figura 19
Fusão do ferro fundido: é realizada nos seguintes tipos de fornos:
Forno “cubilô”: caracteriza-se por sua alta eficiência térmica e econômica do processo. A carga utilizada é composta de metal (em geral sucata de fundição, sucata de aço, ferro-gusa de alto forno e adições de Si e Mn), combinável (coque) e substância fundente (para facilitar a separação de impurezas do metal e carvão em forma de escória). Embora seja largamente utilizada, este forno produz peças fundidas com grade uniformidade em termos de composição;
Figura 20
Forno elétrico a arco: utilizado em aplicações onde as propriedades da peça devem ser mais bem controladas.
Fusão de metais não-ferrosos: é realizado nos seguintes tipos de forno:
Forno de cadinho: são aquecidos a óleo ou a gás por intermédio de um queimador, e são classificados em basculantes e estacionários.
Figura 21
Forno elétrico a arco indireto: trata-se de um forno elétrico monofásico, tipo basculante, de eletrodos horizontais.
Figura 22
Vazamento no molde: consiste no despejo da massa de metal fundido dentro dos moldes.
Desmoldagem: consiste na separação das peças recém-solidificadas dos respectivos moldes. No caso da fundição em moldes de areia, o equipamento de desmoldagem consiste em:
Desmoldador em grade;
Transportador de correia;
Polias magnéticas;
Elevadores de caneca;
Silos de estocagem.
Limpeza: compreende as seguintes etapas:
Limpeza grosseira: é utilizada na remoção de canais de alimentadores, podendo ser feitas manualmente, com serras de fita, discos de corte ou até mesmo com maçaricos oxiacetilênicos.
Limpeza da superfície: é utilizada na limpeza interna ou externa das peças, podendo ser feito via:
Jateamento de areia;
Tamboreamento: consiste num recipiente cilíndrico com movimento de rotação horizontal, dentro do qual se colocam os produtos fundidos além de peças em formato de estrela, que facilitam a limpeza e promovem um polimento superficial.
Rebarbação: tem por finalidade remover as rebarbas e outras protuberâncias metálicas em excesso na peça fundida. São utilizadas:
Martelete pneumática;
Esmerilhagem.
Controle de qualidade de peças fundidas
Objetivos:
Rejeitar peças defeituosas;
Preservar a qualidade das matérias-primas utilizadas na fundição e a sua mão-de-obra.
Etapas:
Inspeção visual: detectar defeitos visíveis;
Inspeção dimensional: detectar não conformidades dimensionais em lotes de teste;
Inspeção metalúrgica: detectar não-conformidades relacionadas à composição, estrutura e propriedades físico-químicas do lote de peças.
Conclusões
LaminaçãoTabela 3
Classificação dos processos de fabricação mecânica por confirmação plástica
Quanto a natureza do produto:
Processo primário: utilizam lingotes como matéria-prima e produzem peças com formas simples;
Processos secundários: utilizam peças de processos primários como matéria-prima e produzem peças finas, em formas definitivas.
Quanto à temperatura de trabalho:
Processos a quente: envolvem temperaturas inferiores a temperatura de recristalização do metal (aproximadamente metade da temperatura de fusão). Apresentam como características:
Grande redução de espessura;
Aumento da tenacidade;
Eliminação de porosidades e segregação de impurezas;
Oxidação do metal;
Necessidade de menor esforço mecânico e de máquina de menor capacidade, porém de boa resistência ao calor.
Processo a frio: envolvem temperaturas inferiores a temperatura de recristalização, apresentando como características:
Pequena redução de espessura;
Encruamento;
Aumento da dureza;
Diminuição da ductilidade;
Obtenção de estreitas tolerâncias dimensionais e bom acabamento superficial.
Definição de laminação
É o processo de fabricação mecânico por conformação plástica no qual o metal é forçado a passar entre dois cilindros, girando em sentidos opostos e separados por uma distância menor que a espessura da peça a ser conformada. É utilizada na fabricação de chapas, barras e perfis.Figura 23
Características do processoFigura 24
Redução total
Alargamento total
Alongamento total
	Em geral, Δl >> Δb.
Arco de contato ();
Ângulo de contato (ataque)
Zona de deformação: região compreendida pelos arcos de contato, bordas laterais da placa sob laminação e a planos de entrada e saída do metal nos cilindros;
Análise cinemática:
Ponto neutro (de não deslizamento): ponto onde a velocidade periférica dos cilindros equivale à velocidade da placa;Figura 25
Ângulo neutro: γ;
Carga de laminação: é a força FL que os cilindros exercem sobre o metal
Componente tangencial: muda de sentido após o ponto neutro;
Componente normal: é sempre perpendicular à superfície do cilindro.Figura 26
Pressão específica da laminação: é a força de laminação dividida pela área de contato. Está relacionada à tensão interna desenvolvida dentro do material e atinge seu valor no ponto neutro
LaminadoresFigura 27
Definição: máquina que executam a laminação. São constituídos por uma estrutura metálica chamada “cadeira de laminação”, que suporta os cilindros com os mancais, montanta e todos os acessórios necessários;
Classificação quanto a configuração dos cilindros
Laminador duo: composto apenas por dois cilindros do mesmo tamanho, gerando em girado em sentidos opostos, com a mesma velocidade periférica e colocado um sobre o outro. Pode ser do tipo reversível ou com retorno por cima.Figura 28
Laminador trio: composto por 3 cilindros disposto um sobre o outro. A peça é introduzida passando entre o cilindro inferior e o médio e retorna entre o médio e o superior.Figura 29
Laminador quádrico: compreende quatro cilindros. Dois de trabalho e dois de apoio;Figura 30
Laminador universal: composto por uma combinação de lâminas horizontais e verticais. Os cilindros verticais não são acionados e sua função é simplesmente garantir a uniformidade da seção do perfilador;Figura 31
Laminador Sendzimer: composto por cilindros de trabalho os quais são suportados, cada um deles por dois cilindros de apoio, permitindo grandes reduções de espessura sem flexão dos mesmos;Figura 32
Trem de laminação (laminador contínuo): conjunto de cadeiras de laminação dispostas em sequência.Figura 33
Orgãos mecânicos de um laminador:
Gaiolas: suportam os cilindros;
Cilindros: dividido em corpo, pescoço e trevo;
Parafusos de elevação;
Mesas transportadoras /rotativas;
Empurradores;
Tesouras.Figura 34
Operações de laminação
Laminação de produtos planos;Figura 35
Laminação de produtos perfilados;
Extrusão Figura 36
Definição
É o processo de fabricação mecânica por conformação plástica em que um bloco de metal (taruga) é forçado, pela ação de um êmbolo (ou punção) a passar através do orifício de uma matriz sob alta pressão, de modo a ter sua seção transversal reduzida, e, em geral, realizado a quente e utilizado na produção de barras cilíndricas e tubos.
Tipos de extrusão
Extrusãodireta (em dianteira): o taruga é colocado numa câmera e forçado contra o orifício da matriz pelo êmbolo. Neste processo, o metal se movimenta no mesmo sentido do êmbolo.
Extrusão indireta (traseira): o êmbolo é oco e a ele está presa a matriz, estando a extremidade oposta da câmara, fechada com uma placa. Neste processo, o metal se movimenta em sentido oposto ao êmbolo. Devido ao menor atrito entre as paredes da câmara e o tarugo, este processo requer menor esforço à deformação que a extrusão direta sendo, contudo, limitado a peças de menor comprimento (flambagem das hastes do pistão).
Extrusão a frio
É aplicada a metais de baixo e médio teor de carbono (menos duros) mediante prévio tratamento térmico por esferoidização. Neste processo são usadas geralmente prensas mecânicas verticais e as seguintes técnicas são empregadas:
Extrusão tipo Hooker: usada na produção de objetos longos e ocos.Figura 37
“Ironing”: usada para se obter peças dentro de estreitas tolerâncias.Figura 38
Forças de extrusão
A0: Área da seção transversal inicial (m²);
A1: Área final (m²);
σc: Resistência à deformação (N/m²);
Forjamento
Definição
É o processo de fabricação mecânico por conformação plástica por martelamento e/ou prensagem. É, em geral, realizado a quente (800 a 1000°C para os aços-carbono).
Processos de forjamento
Martelamento: neste processo, golpes rápidos e sucessivos são aplicados a um metal apoiado sobre uma matriz (ou bigorna) pela seção de um martelo, resultando, sobretudo na deformação das camadas superficiais do material. A máxima força de forjamento é atingida quando o martelo toca o metal.Figura 39
Forjamento livre: neste tipo de operação, há espaços entre o martelo e a matriz para que o metal escoe livremente pela lateral. É um processo que emprega ferramentas simples, permitindo uma série de operações de natureza elementar.
Esmagamento de disco:
Conformação de flanger:Figura 40
Figura 41
Dobramento de barras:Figura 42
Estiramento de barras:Figura 43
Estrangulamento de barras:Figura 44
Corre de barras:
Perfuração de barras:Figura 45
Figura 46
Forjamento vinculado (em matriz fechada): neste tipo de operação, o forjamento é realizado em matrizes fechadas, que conformam a peça de acordo com uma forma definida de modo a garantir total preenchimento das matrizes, então possuem uma cavidade na sua periferia que tem por objetivo conter o excesso de metal forjado, formando uma rebarba, a qual é, um seguida, cortada da peça.Figura 47
Prensagem: neste processo a força de compreensão é aplicada lentamente ao material metálico, pela ação de uma prensa, atingindo as camadas mais profundas da peça e resultando em uma deformação mais regular. As prensas, em geral, são de grande capacidade sendo acionada hidraulicamente. A máxima força é atingida pouco antes das prensas serem retiradas. Este processo é usado para a deformação inicial de grandes lingotes, apresentando custo de aquisição elevado, porém menor custo de manutenção que a martelamento, além de não requerer grandes ângulos de saída ou conicidade das matrizes (2 a 3°).Figura 48
Projeto de peças forjadas
Os seguintes aspectos devem ser considerados:
Sobremetal, para posterior usinagem: o excesso de material é função das dimensões da peça;Tabela 4
Ângulos de saída (ou conicidade): de modo a facilitar a retirada da peça da cavidade da matriz (5 a 8°);
Concordância de cantos: no intuito de se evitar fissuras, trincas e aparecimento de tensões residuais;Figura 49
Tolerância: devido a possíveis deslocamentos de uma meia matriz em relação a outra metade.Tabela 5
Figura 50
Projeto de matrizes
As seguintes recomendações devem ser levadas em conta:
Contração de metal: de modo que a peça forjada não seja menor que o projetado;Tabela 6
Sistema de referência entre as duas meias matrizes: no intuito de que elas coincidam dentro da tolerância especificada. Pode ser levada a efeito:
Por intermédio de colunas diagonalmente opostas;
Por intermédio de centragem por macho e fêmea.Figura 51
Canais de rebarba: para escoamento de sobremetal;Figura 52
Material das matrizes: aços especiais, tipo ferramenta (alto teores de carbono e elementos de liga), tratados termicamente.Tabela 7
Especificação de martelosFigura 53
Tabela 8
	Onde τ é o trabalho realizado pelo martelo de forjamento [N.m], FF é a força de forjamento [N], S é a área da superfície do material sujeita à deformação [m²], V, o volume do material [m³], Rd, sua resistência à deformação [N/m²], εp, a eneria potencial gravitacional associada à altura H do martelo [J], g a aceleração da gravidade [m/s²], m, a massa do martelo [Kg] e η o rendimento do processo.
Outros processos de forjamento
Cunhagem: trata-se de uma operação de prensagem, geralmente realizada a frio, em que todas as superfícies da peça são restringidas ou limitadas, pela utilização de matrizes, de modo que o perfil e a impressão da matriz se reproduzem perfeitamente. Neste processo, pode ser obtida apenas pequena redistribuição de metal e utiliza-se em geral, aços-carbono, aços-liga e metais não-ferrosos.Figura 54
Recalcagem: é um processo de forjamento em que uma barra, tubo ou produto de seção uniforme (geralmente circular), tem uma parte de sua seção transversal alongada ou re-conformada. O processo é realizado mantendo-se a peça original aquecida entre a matriz e aplicando-se pressão numa extremidade, na direção do eixo, com o emprego de uma ferramenta de recalcar, que alarga (recalca) a extremidade, mediante deslocamento do metal. Figura 55
Força de recalcagem
	Onde FR é a força de recalcagem [N], Rd a resistência à deformação do material [N/m²], S a seção transversal da peça [m²] e K um coeficiente que varia de acordo com as várias dimensões da peça.Figura 56
Forjamento rotativo: é um processo utilizado para redução da área seção transversal de barras, tubos ou fios, mediante a aplicação de golpes radiais repetidos, com o emprego de um ou mais pares de matrizes opostas. É um processo geralmente realizado a frio.Figura 57
Estampagem
Definição
A estampagem é um processo de fabricação mecânico por conformação plástica, realizado geralmente a frio, que compreende um conjunto de operações por intermédio dos quais uma chapa plana é submetida a transformações de modo a adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca. A deformação plástica é levada a efeito com o emprego de prensas de estampagem e matrizes (ou estampas), e os principais processos de estampagem são: corte, dobramento, encurvamento e estampagem profunda.
Corte de chapas
O processo corresponde à obtenção de formas geométricas específicas, a partir de chapas submetidas à ação de uma ferramenta (ou punção de corte). Tal ferramenta é aplicada por intermédio de uma prensa que exerce pressão sobre a chapa apoiada uma matriz.Figura 58
	Em geral, tem-se que:
Matriz para corte: seus principais componentes são o punção, o guia do punção e a matriz, sedo que entre o punção e a matriz deve haver uma folga, a qual é determinada em função do material e da espessura da chapa.
Onde δ é a folga [m], e é a espessura da chapa [m], e K, um coeficiente empírico que varia em função do material [].Figura 59
Esforço necessário para o corte:
Onde FC é a força de corte [N], ρ, o perímetro da peça [m], τC a resistência ao cisalhamento [N/m²] e σt, o limite de resistência à tração [N/m²].
Disposição das peças no “blank”: deve levar em conta:
Economia de material;
Formas e dimensões do material a empregar;
Sentido de laminação do “blanck”, especialmente para peças que devem ser dobradas;
Porcentagem de utilização do “blank”.
Onde n é o número de peças por “blank”, AP é a área superficial total da peça [m²] e Ab a área superficial do “blank” [m²].
Dobramento e encurvamento
Neste processo, procura-se manter inalterada a espessura da chapa, assim como evitar qualquer outra alteração dimensional. Deve-se projetar raios de curvaturas com a 1 a 4 vezes a espessura da chapa, e emmateriais mais duros, prever a construção de matrizes com ângulos de dobramento mais acentuados, devido à recuperação elástica do material.Figura 60
Linha neutra: corresponde à linha da seção transversal da chapa que não foi submetida a nenhum esforço, quer de tração ou de compressão, não sofrendo, portanto, nenhuma deformação. Em geral, admite-se que a linha neutra se situe a 1/3, aproximadamente, da face interior da peça dobrada.
Esforço necessário para o dobramento:Figura 61
Figura 62
Onde FD é a força de dobramento [N], b a largura da chapa [m], e, sua espessura [m], l, a distância entre os apoios [m], σf a tensão de deformação necessário para obter a deformação permanente [N/m²].
Estampagem profunda (embutimento)
É o processo de estampagem em que as chapas metálicas são conformadas na forma de copo, ou seja, um objeto oco. A deformação é realiada em uma ou mais fases, sem em geral, modificar-se a espessura das chapas.Figura 63
Em geral, tem-se que:
Projeto de peças para estampagem profunda:
Determinação do “blank”: para se determinar as dimensões da chapa que será o ponto de partida para o objeto estampado, utilizando-se a menor quantidade possível de material, pode-se aplicar:
Para recipientes cilíndricos:Figura 64
Onde Sb é a área da superfície do “blank” e Sp a área de superfície da peça estampada [m²].
Para recipientes cilíndricos com flanges:
Índice de estampabilidade (severidade do repuxo): é a relação entre o diâmetro do “blank” e o diâmetro do punção, a qual é utilizada para se determinar se o embutimento pode ou não ser feito em uma única operaçãoFigura 65
Em geral, quando se deseja um objeto com altura muito maior que o diâmetro, β>βMÁX, indicando que mais de uma operação de estampagem são necessárias. 
Matriz para estampagem profunda: dentre os componentes de uma matriz para estampagem profunda, dois desempenham um papel primordial: a bucha D, que impede o rompimento e a deformação irregular da chapa; e o disco de retenção (ou sujeitador) G, que garante um embutimento sem rugosidade.Figura 66
Prensas de estampagem: podem ser mecânicas ou hidráulicas.
TrefilaçãoFigura 67
Definição
É o processo de fabricação mecânico por conformação plástica também conhecido com “estiramento”, geralmente realizado a frio e utilizado na produção de fios e arames. Neste processo, parte-se de um produto semi-acabado, chamado “fio-máquina” (geralmente em aço ou metal não-ferroso laminado) o qual é puxado por bobinadeiras, sendo forçado a passar pelo ferramental denominado “trefila”, onde ocorre a redução de sua seção transversal. O fio-máquina, antes de ser inserido na trefila, deve ser apontado e decapado, sendo eventualmente submetido a recozimento intermediário ao longo do processo.Figura 68
Tipos de trefilação
Trefilação a seco: neste processo, utiliza-se na trefila um lubrificante do tipo graxa, ou pó de sabão;
Trefilação úmida: neste caso, o fio é submerso num fluido lubrificante especial;
Trefilação de fios/arames vazados: neste caso utiliza-se um mandril.
TrefilasFigura 69
São fabricados, geralmente, em metal duro e possuem as seguintes partes funcionais:
Cone de entrada: permite a entrada e a aderência do lubrificante às paredes internas da trefila;
Cone de trabalho: corresponde à seção transversal onde se verifica a verdadeira redução de diâmetro;
Cilindro de calibração: corresponde a seção que guia o fio/arame;
Cone de saída: permite a saída do fio/arame trefilado.Figura 70
Outros processos de conformação mecânica
Repuxamento
É um processo que consiste na conformação de chapas metálicas em cilindros sem costura, cones, semi-esferas ou outras formas circulares, utilizando uma combinação de rotação e esforço mecânico. Neste processo utilizam-se apenas materiais dúcteis o suficiente para serem conformados a frio.
Conformação com três cilindrosFigura 71
É um processo de conformação de objetos a partir de chapas, barras, vigas e tubos, pela passagem deste entre três cilindros, dois chamados de frontais responsáveis por agarrar e movimentar a chapa, e um terceiro, de acabamento, que inicia a conformação. Em geral, a conformação é feita a frio, se aplicando a aços de baixo teor de carbono e elementos de liga.Figura 72
Conformação com coxim de borracha (Guérin)
Consiste na conformação de objetos a partir de uma placa apoiada numa matriz invertida, por intermédio da ação de um coxim de borracha, ligado ao êmbolo de uma prensa hidráulica. Este processo se aplica a ligas de alumínio, titânio e aços inoxidáveis.
MandrilagemFigura 73
É o processo de produção de tubos de aço e cobre sem costura, a partir de tarugos aquecidos. Um exemplo deste processo é conhecido como processo Mannesmann.Figura 74
Fabricação de tubos soldados
Neste processo, parte-se de tiras de metal, cujas laterais são chanfradas, de modo a facilitar a soldagem de topo quanto enroladas. Os tubos fabricados são ditos com costuras e os principais métodos utilizados são o estiramento de sino e a soldagem contínua por resistência de topo.Figura 75
Conformação por explosão
Este processo consiste na utilização da pressão elevada que se origina instantaneamente a partir da detonação de um explosivo, para conformar um objeto. Possibilita a produção de cilindros de grande parte a partir de discos metálicos.
Metalurgia do póFigura 76
Introdução
Definição: a metalurgia do pó, também conhecida pelo nome e cerâmica dos metais, é a técnica metalúrgica que consiste em transformar pós de metais, metaloides, ligas metálicas, e as vezes substâncias não-metálicas também, em peças resistentes, sem recorrer-se a fusão, mas apenas pelo emprego de pressão e calor.
Etapas fundamentais do processo:
Mistura de pós;
Compactação: consiste na compressão da mistura resultante, pelo emprego de matrizes;
Sinterização: consiste no aquecimento do compactado resultante (chamado de briquete ou compactado verde), de modo a se produzir uma ligação entre as partículas, o que confere resistência mecânica ao compactado;
Operação complementares: calibragem, dupla compactação, infiltração metálica, etc.Figura 77
Principais vantagens:
Produção de peças em grande escala e muito próximas de suas dimensões e formas definitivas, dentro de tolerâncias muito estreitas, sem praticamente necessidade de qualquer operação final de usinagem;
Controle rigoroso da composição do material;
Redução a níveis mínimos as impurezas introduzidas;
Operação em atmosferas rigorosamente controladas;
Redução de perdas de material ou produção de sucata;
Economia e rapidez.
Principais desvantagens:
Capacidade limitada das prensas de compressão;
Custo elevado das matrizes de compressão e recompressão;
Principais produtos:
Metais refratários: W, Mo, Ta, etc;
Mancais porosos auto lubrificantes, de bronze e ferro;
Filtros metálicos de bronze e aço inoxidável;
Contatos elétricos: W-Ag, W-Cu, Mo-Ag, Mo-Cu;
Escovas coletoras de corrente;
Imãs permanentes;
Pastilhas de metal duro.
Matérias-primas: pós metálicos e não-metálicos
Principais características dos pós (fatores que influem no comportamento do pó durante seu processamento e na qualidade final do produto sinterizado):
Tamanho da partícula: pode variar entre 0,1 a 400 mícron;
Distribuição de tamanho da partícula: é obtida geralmente pelo processo de peneiramento;
Forma de partícula: é determinada de acordo com o processo de fabricação dos pós;
Composição química e pureza: pode-se obter pureza acima de 99%;
Porosidade da partícula: afeta a porosidade do produto acabado;
Superfície específica: está relacionada ao número de pontos de contato entre as partículas;
Densidade aparente: é a relação massa/volume das partículas, a qual serve como parâmetro para especificação das matrizes de compressão;
Compressibilidade: reflete a capacidade de conformação do pó em um briquete de volume pré-determinado, a uma dada pressão;
Velocidade de escoamento: mede a capacidade de escoamento do pó no interior da cavidadeda matriz, dentro de um intervalo de tempo, sob condições atmosféricas.
Métodos de fabricação de pós:
Atomização: é um dos processos mais importantes, consistindo em forçar o metal ou liga, no estado líquido, a passar através de um pequeno orifício e desintegrar a corrente líquida formada, mediante um jato de ar comprimido, vapor ou gás inerte, o que promove a solidificação do metal em partículas finamente divididas, que são colhidas em coletores especiais por meio de sistema de sucção;
Moagem: se presta principalmente para reduzir determinados pós partículas de menores dimensões. O equipamento utilizado consta principalmente de moinhos de bola.
Condensação: a primeira etapa deste processo consiste na evaporação de um óxido do metal (geralmente zinco), seguindo-se uma redução a vapor de zinco por parte de CO; o vapor de zinco é em seguida, condensado na forma de pó.
Decomposição térmica: a aplicação mais importante é o método carbonila, empregado na obtenção de pós de Fe e Ni. Os carbonilas destes metais (Fe(CO)5 e Ni (CO)4) são preparados a partir dos respectivos metais na forma esponjosa, fazendo-se passar por eles uma corrente de CO a temperaturas e pressões determinadas. Tais carbonilas são, em seguida, decompostas quando a pressão é reduzida e a temperatura elevada;
Eletrólise: consiste na precipitação (em forma de pó) de elementos metálicos derivados em uma solução aquosa, por intermédio da passagem de corrente elétrica.
Mistura de pós
Principais objetivos:
Misturar pós de diferentes naturezas;
Assegurar lotes uniformes de pós;
Produzir lotes com características específicas de distribuição e tamanho de partículas.
Equipamento empregado: moinhos de bolas, misturadores de pás ou de rolos, homogeneizadores. 
Compactação do pó
Descrição de operação: o pó é colocado nas cavidades de matriz, as quais são montadas em prensas de compressão especialmente fabricadas para a técnica da metalurgia do pó. O pó é então comprimindo a pressões determinadas, de acordo com o tipo de pó usado e com as características finais desejadas nas peças sinterizadas; Figura 78
Pressões: recomendadasFigura 79
Peças de latão: 4 a 7 t/cm²;
Buchas auto lubrificantes de bronze: 2 a 3 t/cm²;
Escovas coletoras de Cobre-Grafita: 3,5 a 4,5 t/cm²;
Metal duro: 1 a 5 t/cm²;
Buchas porosas de ferro: 2 a 4 t/cm²;
Peças de ferro e aço:
De baixa densidade: 3 a 5 t/cm²;
De média densidade: 5 a 6 t/cm²;
De alta densidade: 6 a 10 t/cm².Figura 80
Relação de compressão: expressa a relação entre a densidade aparente do compactado verde e a densidade do pó. Varia de 1 a 3 de acordo com o tipo de mistura do pó.
Matrizes para compactação:Figura 81
Partes constituintes:
Corpo;
Punção superior;
Punção inferior;
Machos: no caso de peças com furos passantes.
Composição: aço com alto teor de carbono e cromo, temperado e revestido;
Folgas (entre as paredes da matriz e os punções): devem ser tais que não dificultem o movimento relativo das partes componentes da matriz, permitam o escape de gases durante a aplicação de pressão, mas evitem que os finos pós penetrem nos espaços entre as paredes da matriz e os punções, acelerando o desgaste da mesma.Figura 82
Sinterização
Descrição da operação: consiste no aquecimento das peças compactadas a temperaturas específicas (sempre abaixo do ponto de fusão do metal-base da mistura e eventualmente acima do ponto de fusão do metal secundário) em condições controladas de velocidade de aquecimento, atmosfera de aquecimento, tempo à temperatura e velocidade de resfriamento. De forma mais minuciosa, a sinterização consiste, inicialmente, na adesão entre partículas metálicas cujos pontos de contato aumentam com a temperatura. Essa fase ocorre sem qualquer contração de volume e apenas com pequena influência na difusão superficial. A medida que a temperatura aumenta, ocorre um aumento de densidade (redução do volume acompanhada), esferoidização e progressivo fechamento dos vazios. Finalmente, mediante uma difusão nos contornos dos grãos, desaparecem os últimos vazios arredondados e isolados;
Fornos: são normalmente a gás ou elétricos (por resistência ou indução) do tipo contínuo e dotado de esteiras e empurradores;Figura 83
Atmosferas protetoras:
Vácuo;
Hidrogênio, puro e seco;
Amônia dissociada;
Gás de gasogênio;
Gás endotérmico;
Gás exotérmico.
Consequências da temperatura de aquecimento e do tempo à temperatura
Variação de densidade;
Variação dimensional: resultante da diferença de densidade das seções do compactado;
Melhoria das propriedades mecânicas.Figura 84
Figura 85
Figura 86
Sinterização em presença de fase líquida: ocorre quando é levada a efeito a uma temperatura superior ao ponto de fusão de um dos componentes da mistura, geralmente o componente de menor ponto de fusão é em menor quantidade;
Infiltração metálica: consiste em se colocar um compactado de metal sólido sobre ou debaixo de um compactado verde poroso. Durante a sinterização realizada à temperatura de fusão superior a do metal sólido, este funde e penetrará por ação capilar entre os poros interligados do compactado sob a sinterização. Outra técnica usada na infiltração é mergulhar um compactado sinterizado, porém poroso, no metal infiltrante liquefeito. A infiltração metálica é feita, principalmente, para aumentar a densidade e, consequentemente, as propriedades mecânicas de peças sinterizadas.
Dupla compactaçãoFigura 87
Consiste numa compactação inicial, seguida de uma pré-sinterização, como uma nova compactação e finalmente, a sinterização definitiva.Tabela 9
Compactação a quente
Consiste na realização das operações de compactação e sinterização simultaneamente. É utilizada em casos especiais, como na fabricação de peças volumosas do metal duro, propiciando como vantagens: obtenção de densidade mais elevada e superiores valores de dureza e resistência mecânica, além de melhor condutibilidade elétrica.Tabela 10
Forjamento-sinterização
Nesta técnica, combina-se a sinterização com o processo de forjamento.
Descrição do processo: inicialmente produz-se um compactado verde, cuja forma será praticamente definitiva, aquecendo-o em seguida num forno com atmosfera controlada. Retira-se o pré-conformado do forno à máxima temperatura, comprimindo-o em seguida numa matriz aquecida, de modo a obter-se a completa densificação. Remove-se a peça compactada a quente, ou seja, forjada, e procede-se à sua transferência para um ambiente protetor ou num meio de resfriamento adequado que impeça sua oxidação superficial. Finalmente e se necessário, procede-se com as operações de usinagem e tratamento térmico.Figura 88
Vantagens:
Alta escala de produção;
Bom acabamento superficial;
Redução da operação de usinagem a níveis mínimos;
Excelentes propriedades mecânicas;
Microestrutura final muito uniforme;
Carga de forjamento e custo correspondente inferior ao forjamento convencional.
Tratamentos posterior à sinterização
Recompressão ou calibragem: esta operação é geralmente realizada em outras prensas e outras matrizes que não as usadas na compactação. Tem por objetivo a eliminar as distorções e empenamentos verificados durante a sinterização, resultando, deste modo, num acerto definitivo de forma e das dimensões das peças sinterizadas;
Tratamentos térmicos: são aplicados geralmente em peças sinterizadas de ferro e aço e têm por objetivo melhorar suas propriedades mecânicas;
Tratamentos superficiais: revestimentos de zinco, níquel, cromo e fosfato podem ser aplicados em peças sinterizadas de ferro, desde que elas sejam suficientemente densas, com o objetivo de melhorar a resistência à corrosão.
Considerações finais sobre projeto de peças sinterizadas
Dimensões das peças: a capacidade das prensas disponíveis e as características físicas dos pós metálicos representam uma limitação para as dimensões de peças sinterizadas. A técnica atual permite a produção de peças que variam, em área projetada, com cerca de 10 mm² a 0,015 m² e em comprimento, de 1 a 150 mm;
Forma das peças:uma grande variedade de seções e perfis pode ser produzidas por metalurgia do pó. Para melhor rendimento, deve-se:
Evitar um número exagerado de desníveis, de modo a ter-se uma compactação uniforme em toda a seção;
Projetar o perfil da peça, ainda que de formato complexo, de modo a permitir fácil ejeção da matriz;
Evitar paredes finas (máximas de 0,7 a 0,8 mm), cantos vivos e particularidades semelhantes, que, dificultando o escoamento de pó na matriz, originem material com característicos físicos precários;
Evitar projetar peças com comprimento muito superior às dimensões da seção transversal (máximo 3:1), de forma a não resultar em peças com densidades muito inferior na região central.
Quarta-feira, 22 de abril de 2015
Soldagem
Introdução
Definição: soldagem é o processo de união de peças metálicas, que e dá colocando-as em contato íntimo, e aquecendo as superfícies de contato de modo a leva-los a um estado de fusão ou de plasticidade.
Solda: é o termo usado para designar o resultado da operação de soldagem.
Classificação dos processos de soldagem:
Processo por fusão: processo que que a área da solda é aquecida por uma fonte concentrada de calor que leva à fusão incipiente do metal-base, devendo-se, em geral, adicionar metal de enchimento (ou adição) à junta;
Processo por pressão: processo em que as peças são aquecidas somente até um estado plástico adiantado, ao mesmo tempo em que são forçadas uma contra a outra pela aplicação de pressão externa.Figura 89
Tipos de juntas de soldadas
Em geral, o número de chanfros em uma junta aumenta com a espessura das peças a serem soldadas.
Juntas de topo;
Juntas sobrepostas;
Juntas de canto;
Juntas em T.
Metalurgia da soldaFigura 90
Zona de deposição: corresponde à zona onde o metal de adição fundido é depositado;
Zona de fusão: corresponde à zoa onde o metal de adição depositado forma uma solução sólida com o metal de base. As propriedades mecânicas desta zana dependem da soldabilidade mútua entre os metais de base e de adição.
Zona afetada termicamente: corresponde à zona do metal-base que é modificada estruturalmente pelo rápido aquecimento e resfriamento durante o processo de soldagem, caracterizando-se pela menor resistência e maior fragilidade. A composição química desta zona, no entanto, permanece inalterada.
Zona inalterada: corresponde à zona do metal-base sem alteração estrutural.
Processo de soldagemFigura 91
Figura 92
Soldagem a arco: é um processo de soldagem por fusão em que o metal-base, e em geral, outro metal de adição são fundidos pelo estabelecimento de um arco elétrico. Este arco é formado fazendo-se passar, entre o metal-base e o eletrodo (o que pode ser consumível ou não) uma corrente elétrica gerada pelo estabelecimento de uma diferença de potencial entre o eletrodo e o metal-base (máximo de 60V para estabelecimento de 35V para sua manutenção) e aproximando-se um do outro. Neste tipo de soldagem pode-se usar tanto corrente contínua (CC+ ou CC-) como alternada (CA), sendo que a primeira promove maior estabilidade do arco. Uma vez estabelecido o arco tem a forma de uma coluna que se alarga em direção à superfície da peça, e o metal de adição flui para a bacia de soldagem em forma de gotas devido a ação da gravidade, à tensão superficial, à pressão dos gases evoluídos do metal e a força eletromagnéticas.Figura 93
Figura 94
Figura 95
Tipos básicos de soldagem a arco:
Processos com eletrodos consumíveis: são processo em que o material do eletrodo corresponde ao metal de adição. Os eletrodos são, em geral, de aço, alumínio, cobre, bronze e latão:
Processos de eletrodos revestidos: é o processo de soldagem a arco mais comum. Os eletrodos são formados por uma “alma metálica”, envolta por um revestimento composto de matérias orgânicas, minerais e elementos de liga, que ionizam parcialmente o ar na presença do arco elétrico, estabilizando-o, e formando uma região de proteção contra impurezas e substâncias estranhas com a consequente deposição de uma escória fundida sobre o cordão de solda
.
Figura 96
Processo MIG/MAG (Metal-inerte-gás/metal-ativo-gás): neste processo, o eletrodo é continuamente alimentado em direção à bacia de solda, e a proteção do cordão é dotada pela introdução de um gás inerte (argônio ou hélio) ou ativo (gás carbônico) em volta do arco elétrico. Permite alto grau de automação.
Processo a arco submerso: neste processo, o eletrodo é continuamente alimentado até a zona da solda, porém sua parte fica submersa em um fluxo granulado, condutor térmico e de alto resistência elétrica, que atua absorvendo impurezas e protegendo o metal do meio circundante. Permite a obtenção de soldas lisas, brilhantes e com boas propriedades mecânicas, além de ser altamente automatizável.