pfm_lista_II

Prévia do material em texto

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA 
UNIDADE DE ENSINO DESCENTRALIZADA DE NOVA IGUAÇU 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA – PROF. JÚLIO CÉSAR – LISTA II 
 
 
Questão I 
Uma placa de cobre com largura e espessura iniciais de 900 mm e 1,5 mm, 
respectivamente, será laminada a frio com redução máxima proporcionada por 
cilindros de laminação com diâmetros de 200 mm. O limite de escoamento do material 
é igual a 75 MPa e o coeficiente de atrito do processo é igual a 0,04. Determine a: a) 
pressão específica dos cilindros. b) potência necessária para este processo com os 
cilindros girando a 100 rpm. c) velocidade periférica dos cilindros transportadores da 
chapa, sabendo que esta apresentará uma velocidade de 5 m/s na saída dos cilindros 
de laminação. 
 
Questão II 
Em um processo de laminação à quente, calcule a carga e a potência necessárias 
para deformar uma placa de alumínio de 4 x 100 mm para 3,8 x 100 mm, com rolos de 
200 mm de diâmetro a uma rotação de 100 rpm. Considere um limite de escoamento 
de 75 MPa, coeficiente de atrito de 0,05 e despreze a deformação lateral. 
 
Questão III 
Uma chapa de alumínio com espessura inicial de 10 mm e largura de 250 mm é 
laminada a frio e apresenta limite de escoamento igual a 80 MPa. O diâmetro dos rolos 
é igual a 400 mm. Considerando que na laminação a espessura da chapa sofre uma 
redução de 20%, com uma velocidade periférica de 30 m/min e um coeficiente de atrito 
igual a 0,2: a) determine a força de separação dos rolos. b) determine a potência 
necessária para o processo. c) para aumentar a produtividade do processo, 
estabeleceu-se que a velocidade de saída da chapa deverá ser 4,5 vezes maior que a 
velocidade de entrada. Justifique se o processo atende a esta imposição. d) Caso a 
chapa seja carregada sob condições de tração biaxial (1 = 2 e 3 = 0) e considerando 
uma deformação volumétrica de 900 , qual o módulo de elasticidade apresentado por 
esta liga (com  = 0,3), utilizando o critério de Von Mises? 
 
Questão IV 
Uma chapa de aço SAE 1010 ao ser laminada a frio com controle de deformação na 
largura, tem sua espessura diminuída em 0,9 mm. Esta chapa possui as dimensões 
iniciais iguais a 1500 x 900 x 2 mm. Determine a deformação real aplicada no sentido 
de aplicação da carga de laminação e a deformação real na direção da laminação. 
 
 
 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA 
UNIDADE DE ENSINO DESCENTRALIZADA DE NOVA IGUAÇU 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA – PROF. JÚLIO CÉSAR – LISTA II 
 
 
Questão V 
Uma chapa de alumínio com espessura inicial de 15 mm e largura de 350 mm é 
laminada a frio e apresenta limite de escoamento igual a 70 MPa. O diâmetro dos rolos 
é igual a 500 mm. Considerando que na laminação a espessura da chapa sofre uma 
redução de 15%, com uma velocidade periférica de 20 m/min e um coeficiente de atrito 
igual a 0,22: a) determine a força de separação dos rolos. b) determine a potência 
necessária para o processo. c) para aumentar a produtividade do processo, 
estabeleceu-se que a velocidade de saída da chapa deverá ser 4,5 vezes maior que a 
velocidade de entrada. Justifique se o processo atende a esta imposição. d) Caso a 
chapa seja carregada sob condições de tração biaxial (1 = 2 e 3 = 0) e considerando 
uma deformação volumétrica de 900 , qual o módulo de elasticidade apresentado por 
esta liga (com  = 0,3), utilizando o critério de Von Mises? 
 
Questão VI 
Uma empresa que produz terminais elétricos para a indústria automotiva recebeu uma 
bobina de latão de espessura de 25 mm. O limite de escoamento deste material é 
dependente da redução de laminação conforme a relação e = 75 + 0,75 r, (e [MPa], 
r[%]). a) se os terminais devem apresentar, após a conformação, um limite de 
escoamento mínimo de 120 MPa, determine o diâmetro dos cilindros para que um 
único passe de laminação atenda à especificação. b) para obter terminais com o 
menor peso possível, qual seria o limite de escoamento do material se o processo 
fosse realizado por cilindros de 1 m de diâmetro? c) adotando os cilindros da opção 
anterior, determine a força necessária para laminar uma chapa de largura igual a 800 
mm de forma que a espessura média seja igual a 22,5 mm e o raio real dos cilindros 
não ultrapasse o valor de 515 mm. Os módulos de elasticidade do latão e do aço são 
iguais a 110 GPa e 210 GPa, respectivamente. Os coeficientes de Poison do latão e 
do aço são iguais a 0,35 e 0,30, respectivamente. O coeficiente de atrito do processo é 
igual a 0,2. 
 
Questão VII 
Uma chapa de aço SAE 1010 ao ser laminada a frio com controle de deformação na 
largura, tem seu comprimento aumentado em 1000 mm. Esta chapa possui as 
dimensões iniciais iguais a 1500 x 900 x 2 mm. Determine a deformação real aplicada 
no sentido de aplicação da carga de laminação e a deformação real na direção da 
laminação. 
 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA 
UNIDADE DE ENSINO DESCENTRALIZADA DE NOVA IGUAÇU 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA – PROF. JÚLIO CÉSAR – LISTA II 
 
 
Questão VIII 
Uma placa de cobre será laminada com redução máxima proporcionada por cilindros 
de laminação com 200 mm de diâmetro. A rotação dos mesmos será de 3 rps e, para 
reduzir a espessura desta placa para 1 mm, com controle da largura (igual a 900 mm), 
o material sofrerá uma pressão dos cilindros igual 150 MPa: a) determine a mínima 
espessura necessária que a placa deverá possuir, para que em um único passe de 
laminação atenda às condições estabelecidas, sabendo que a área de contato 
projetada, entre cilindro e material, para esta redução é de 5.400 mm2. b) determine o 
coeficiente de atrito do processo. c) determine o limite de escoamento do material 
adotado. 
 
Questão IX 
Uma placa de cobre será laminada com redução máxima proporcionada por cilindros 
de laminação com 250 mm de diâmetro. A rotação dos mesmos será de 2 rps e, para 
reduzir a espessura desta placa para 1,5 mm, com controle da largura (igual a 900 
mm), o material sofrerá uma pressão dos cilindros igual 500 kN: a) determine a mínima 
espessura necessária que a placa deverá possuir, para que em um único passe de 
laminação atenda às condições estabelecidas, sabendo que a área de contato 
projetada, entre cilindro e material, para esta redução é de 4.500 mm2. b) determine o 
coeficiente de atrito do processo. c) determine o limite de escoamento do material 
adotado. 
 
Questão X 
Uma tira de 400 mm de largura, 2,5 mm de espessura e resistência ao escoamento de 
500 MPa é laminada com tração de 250 kN e redução de espessura de 1 mm. A. Qual 
é a pressão de laminação necessária? O raio do cilindro de laminação é igual a 300 
mm. Considerando que não haja variação na largura da tira e achatamento dos 
cilindros, calcular a força de laminação. 
 
Questão XI 
Para uso numa instalação, necessita-se de fios de latão com diâmetro de 3 mm e 
limite de escoamento igual a 400 MPa. Dispõe-se do fio desse material, mas com 5 
mm de diâmetro e já com 25% de encruamento. Sabendo que esse material aceita 
durante a trefilação a frio, no máximo, 70% de redução de área, estabeleça uma 
seqüência de operações para obter um produto especificado. 
 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA 
UNIDADE DE ENSINO DESCENTRALIZADA DE NOVA IGUAÇU 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA – PROF. JÚLIO CÉSAR – LISTA II 
 
 
Questão XII 
Uma barra de aço SAE 1040 passa por um trabalho a frio de 10% e se encontra com 
diâmetro de 2,0 mm. Nestas condições, qual a tensão de trefilação necessária para 
reduzir a área desta barra em 20%. O coeficiente deresistência do material é igual a 
1.100 MPa, o coeficiente de atrito do processo é igual a 0,1 e o semi-ângulo da fieira é 
igual a 80º. 
 
Gráfico para as questões XI e XII 
 
Questão XIII 
Duas barras cilíndricas de materiais diferentes serão trefiladas para um diâmetro de 5 
mm utilizando-se a mesma ferramenta. As barras das ligas A e B se apresentam com 
o mesmo grau de encruamento e com 8 mm e 9 mm de diâmetro, respectivamente. 
Nestas condições, assumindo que o processo de trefilação da liga A será realizado 
mediante uma tensão de 300 MPa, o processo de trefilação da liga B terá um consumo 
maior ou menor de energia em relação à liga A? Considere que o coeficiente de atrito 
do processo é igual a 0,1, o semi-ângulo da fieira é igual a 45º e que os coeficientes 
de encruamento são iguais a 0,90 e 0,75, respectivamente. 
 
 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA 
UNIDADE DE ENSINO DESCENTRALIZADA DE NOVA IGUAÇU 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA – PROF. JÚLIO CÉSAR – LISTA II 
 
 
Questão XIV 
Duas barras cilíndricas de materiais diferentes serão trefiladas para um diâmetro de 7 
mm utilizando-se a mesma ferramenta. As barras das ligas A e B se apresentam com 
o mesmo grau de encruamento e com 8 mm e 9 mm de diâmetro, respectivamente, e 
passaram por um trabalho a frio de 20% e 35%, respectivamente. Nestas condições, 
qual processo de trefilação terá um consumo menor de energia? Considere que o 
coeficiente de atrito do processo é igual a 0,1, o semi-ângulo da fieira é igual a 45º e 
que os coeficientes de resistência são iguais a 1.000 MPa e 750 MPa, 
respectivamente. 
 
Gráfico para as questões XIII e XIV 
 
Questão XV 
Um perfil é trefilado a partir de um arame de aço AISI 304 recozido de 3 mm de 
diâmetro. A seção transversal do perfil é de 5 mm2. Na trefilação, foi utilizado um 
lubrificante à base de óleo mineral ( = 0,1), com uma matriz com semi-ângulo de 
fieira igual a 6º e com velocidade de 2 m/s. Calcule a força de trefilação. Dados do 
material: n = 0,6, k = 1.451 MPa e e = 240 MPa.