Aula 4 - Laminação

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PROCESSOS DE 
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
(Laminação)
Prof. MSc. Israel Lira Gonçalves
SUMÁRIO
❑ Introdução;
❑ Objetivos;
❑ Equipamentos de Laminação
❑ Controle dos Laminadores(Molejo);
❑ Laminação a Quente;
❑ Laminação a Frio;
❑ Defeitos da Laminação
❑ Calculo de Laminação.
LAMINAÇÃO
INTRODUÇÃO
 A laminação é o processo no qual o material é conformado entre rolos, 
onde a deformação é o resultado de tensões compressivas elevadas (PR), 
combinadas com tensões de cisalhamento superficiais (FA) responsáveis 
pelo puxamento do material. 
 A principal característica deste processo é a sua alta produtividade com 
um bom controle dimensional.
❑ É o processo de conformação mecânica que consiste em
modificar a seção transversal de um metal na forma de
barra, lingote, placa ou fio, pela passagem entre dois
rolos, sendo que a distância entre os dois rolos deve ser
menor que a espessura inicial da peça metálica.
LAMINAÇÃO - Definição
❑ Processo de conformação que consiste na deformação de um metal pela 
passagem entre dois cilindros rotatórios que giram em sentidos opostos, 
designados por cilindros de laminação. 
❑ A força de atrito entre o material e o cilindro provoca a deformação. O material 
tem sua espessura reduzida de acordo com a abertura entre os cilindros de 
laminação. 
❑ Sucessivas passadas através dos cilindros, com aberturas decrescentes, 
reduzem o material à espessura desejada.
❑ Através da laminação é possível obter-se tanto produtos acabados (chapas, 
barras, perfis), como produtos semi-acabados (placas).
LAMINAÇÃO - Definição
Processo pode ser realizado:
❑ Continuo ou em etapas
❑ Com uma ou mais ferramentas rotativas (cilindros de laminação)
❑ Com ou sem ferramentas adicionais (Ex.: mandris, calços ou hastes)
Permitindo:
❑ Alcançar as dimensões dos produtos semi-acabados ou da peça pronta.
❑ Caldeamento de rechupes e poros provenientes do processo de lingotamento
❑ Conformação da estrutura de solidificação do lingote.
❑ Melhora das propriedades mecânicas.
Características:
❑ A tensão predominante, que conduz o processo é a tensão de compressão.
❑ Os cilindros de laminação podem tanto ser motores ou então movidos pelo
movimento do material que está sendo laminado.
LAMINAÇÃO - Objetivos
TRANSVERSALLONGITUDINAL CISALHANTE
CLASSIFICAÇÃO CONFORME A CINEMÁTICA
LAMINAÇÃO
LAMINAÇÃO PLANA LAMINAÇÃO DE PERFIS
CLASSIFICAÇÃO CONFORME A GEOMETRIA
LAMINAÇÃO
Um laminador consiste basicamente em rolos laminadores, mancais, 
uma carcaça chamada de gaiola para fixar essas partes, e um motor para 
fornecer potência aos rolos e controlar a velocidade de rotação. As forças 
envolvidas na laminação podem facilmente atingir milhares de toneladas, portanto é 
necessário uma construção bastante robusta, além de motores muito potentes para 
fornecer a potência requerida. 
Fica assim fácil de compreender por que numa moderna instalação de 
laminação gastam-se milhões de dólares de investimento e consomem-se muitas 
horas de projetos uma vez que esses requisitos são multiplicados para as 
sucessivas bancadas (ou cadeiras) de laminação contínua.
LAMINADORES
➢ Composto de dois cilindros de mesmo diâmetro, que giram em sentidos opostos, 
na mesma velocidade. 
➢ O material passa em apenas uma direção.
LAMINADOR DUO
LAMINADOR DUO REVERSÍVEL
➢ O material passa em ambas as direções, alternadamente. 
➢ Após cada passe reduz-se a distância entre os rolos;
LAMINADORES
➢ São usados três cilindros. 
➢ O material passa primeiramente entre os cilindros inferiores em uma direção e 
volta entre os cilindros superior e intermediário;
LAMINADOR TRIO
LAMINADORES
➢ São utilizados quatro cilindros, dois menores centrais (cilindros de trabalho) e 
dois maiores que conferem a rigidez necessária (cilindros de encosto);
LAMINADOR QUÁDRUO
LAMINADORES
➢ Agrupados ou combinados, são de alto custo sendo utilizados para laminação a frio e 
para acabamento de produtos cujas tolerâncias dimensionais são muito rígidas
LAMINADOR SENDZIMIR
LAMINADORES
Para produções em larga escala normalmente instalam-se uma série de laminadores um atrás 
do outro, formando assim um trem de laminação 
Cada grupo de rolos é chamado de cadeira de laminação. 
Uma vez que em cada cadeira tem-se uma redução diferente, a tira movimenta-se com 
velocidades distintas em cada estágio da laminação. A velocidade de cada grupo de rolos 
está sincronizada de maneira que
cada cadeira sucessiva pegue a tira com uma velocidade igual à velocidade de saída da 
cadeira precedente. 
A desenroladeira e a bobinadeira não cumprem apenas a função de fornecer o material para 
os rolos e recolher o produto final, mas também são usadas para fornecer uma tração a ré e 
uma tração avante na tira.
https://www.youtube.com/watch?v=4JLd0yQQLEQ
LAMINADORES EM CADEIA
https://www.youtube.com/watch?v=4JLd0yQQLEQ
https://www.youtube.com/watch?v=4JLd0yQQLEQ
TRAÇÃO AVANTE E A RÉ
Um laminador diferente dos demais é o laminador 
planetário. Esse laminador é constituído por um par de 
rolos pesados de apoio envolvido por um grande 
número de rolos planetários. A sua característica 
principal é que reduz a quente uma placa 
diretamente para uma fita em um único passe através 
do laminador. Cada rolo planetário impõe uma 
redução quase constante na placa conforme ele gira 
numa trajetória circular entre os rolos de apoio e a 
placa. Assim que cada rolo cessa de ter contato com 
o material de trabalho, outro par de rolos faz contato e 
repete a mesma redução. A redução total é o 
somatório de uma série de pequenas reduções feitas 
por cada par de rolos que se seguem numa rápida 
sucessão.
LAMINADORES ESPECIAIS
Trabalho: São sempre dois em cada cadeira e normalmente possuem 
diâmetro menor do que os cilindros de apoio. São mais frequentemente 
trocados, pois estão sujeitos a um maior desgaste por estarem em contato 
direto com o material a ser laminado, portanto mais sujeitos ao atrito e ao 
calor.
Apoio: São cilindros de maior diâmetro e resistência mecânica. Sua 
função é apoiar os cilindros de trabalho, evitando que flexionem, o que 
geraria uma variação dimensional no material laminado. Vida útil bem maior 
que os cilindros de trabalho, pois não estão expostos a um atrito tão 
elevado.
Material dos rolos: 
• Para desbaste – aço carbono e aços-liga 
• Para trabalhos intermediários – aços liga e ferro fundido; 
• Para acabamento – ferro fundido de diversos tipos.
CILINDROS
Laminação (planos)
Laminação (não-planos)
PR
FA
LAMINAÇÃO
A laminação de perfis é sempre realizada a quente a partir de tarugos e pode ser feita 
através de:
CILINDROS DE LAMINAÇÃO – utilizado para a fabricação de perfis
geometricamente mais complexos;
LAMINADORES UNIVERSAIS – utilizado para perfis com geometria mais simples.
https://www.youtube.com/watch?v=6xnKmt_gsLs
LAMINAÇÃO DE PERFIS
https://www.youtube.com/watch?v=6xnKmt_gsLs
https://www.youtube.com/watch?v=6xnKmt_gsLs
Como os diferentes metais se expandem em quantidades diferentes, normalmente não é possível 
laminar metais com características de laminação muito diversas no mesmo grupo de laminação 
de barras
LAMINAÇÃO DE PERFIS
CONTROLE DOS LAMINADORES
 A reação (empuxo) produzida pelo material durante a 
laminação produz uma deformação elástica na estrutura do 
laminador.
 Durante o processo, esta deformação, denominada de 
molejo do laminador, deve ser compensada para que o 
produto laminado mantenha-se dentro das especificações
na sequência de passes. 
 A compensação do molejo em cada gaiola é feita por um 
servomecanismo assistido por computador e este abre ou 
fecha os rolos, de acordo com as informações recebidas.
 Estes sensores instalados são capazes de detectar, em tempo 
real, variações de espessuras na escala nanométrica.
CONTROLE DOS LAMINADORES
CONTROLE DOS LAMINADORES
MOLEJO DO LAMINADOR
CONTROLE DOS LAMINADORES
 Considerando uma chapa de espessura h0 sendo deformada porlaminação. 
 A curva plástica relativa à deformação do material tem um formato 
em “s”, semelhantemente à curva de um ensaio de compressão. 
 Com o aumento da carga P a espessura final hf diminui. 
 A curva elástica, na realidade uma reta, representa a deformação 
elástica sofrida pelo laminador devido à reação do material 
(empuxo) sobre os rolos. 
 Este empuxo produz uma deformação , quando somada à abertura 
inicial dos rolos Ai, modifica a redução na espessura para hf. 
espessura final do laminado dada por: hf = Ai + .
CONTROLE DOS LAMINADORES
MOLEJO DO LAMINADOR
Variando a tensão de σ0’
CONTROLE DOS LAMINADORES
 Suponhamos agora que, por um problema qualquer, a tensão de 
escoamento do material tenha aumentado repentinamente. 
 A curva plástica deve então se modificar, considerando-se o aumento de 
esforços. 
 O deslocamento da curva plástica para direita é uma consequência do 
aumento da tensão de escoamento. 
 Este aumento na resistência do material provoca um aumento na 
deformação elástica do laminador, fazendo a espessura final hf’ ficar 
superior a espessura especificada hf. 
 Apesar da menor deformação sofrida pelo material, o aumento na tensão 
de escoamento provoca um aumento do empuxo, de modo a carga de 
laminação passar de P0 para P0’.
MOLEJO DO LAMINADOR
CONTROLE DOS LAMINADORES
O sistema de monitoramento, percebendo a maior 
espessura do laminado, fecha os rolos para uma 
abertura Af, de modo a espessura especificada ser 
preservada. 
 Assim, o empuxo resultante do fechamento dos rolos 
eleva a carga de laminação para Pf. 
 Esta nova situação de abertura deve perdurar, até a 
tensão de escoamento voltar ao seu valor normal. 
 A partir de então, a condição de abertura anterior volta 
a ser restabelecida.
MOLEJO DO LAMINADOR
Exercício 1
Determine o percentual parcial e total de redução do processo de laminação.
CLASSIFICAÇÃO QUANTO À 
TEMPERATURA:
• LAMINAÇÃO A QUENTE
• LAMINAÇÃO A FRIO
REVISAR/VER AULA 1
Conformação Plástica a frio Conformação Plástica a quente
Temperatura do processo de conformação (°C)
Temperatura 
de
Recristalização
CLASSIFICAÇÃO QUANTO À TEMPERATURA DE TRABALHO
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A TEMPERATURA
Em termos de conformação 
mecânica, chama-se de:
• Trabalho a Frio (TF) 
aquele que e executado entre 0 e 
0,3 Tf.
• Trabalho a Quente (TQ) aquele 
que e executado em temperaturas 
acima de 0,5Tf.
CLASSIFICAÇÃO QUANTO À TEMPERATURA 
DE TRABALHO
• Serve como etapa de preparação para laminação final, a frio.
• Utilizada para materiais que tenham baixa plasticidade a frio.
• Permite grandes reduções de espessura.
• Forças de laminação menores que as da laminação a frio
• Produz acabamento superficial pobre.
• Resulta em tolerâncias dimensionais largas.
LAMINAÇÃO A QUENTE
 Neste processo, um lingote com estrutura bruta de 
solidificação é aquecido a temperaturas bem 
superiores à temperatura de recristalização. 
 Dependo do tipo de liga, ferrosa ou não ferrosa, a 
temperatura de processo (TP) está compreendida 
entre 1,4Trec < TP < 0,8 Tfusão.
 Depois de aquecido, o lingote é submetido ao 
processo de desbaste com reduções severas. 
 No desbaste, a carepa de solidificação é removida 
(quebrada) e toda microestrutura do lingote é 
modificada.
 A granulação grosseira, típica do processo de 
lingotamento contínuo, é modificada pela 
deformação excessiva, que a transforma numa 
estrutura de grãos equiaxiais de menor tamanho.
LAMINAÇÃO A QUENTE
 Depois do desbaste, o lingote, com a microestrutura já 
adequada ao processamento termomecânico, é 
encaminhado para os laminadores intermediários.
 Nesta etapa do processo, o lingote é inicialmente 
transformado em blocos ou tarugos de grandes 
dimensões, dependendo do produto final desejado.
 Na fase final do trem intermediário, os blocos servem 
como matéria prima para produção de laminados planos 
como chapas grossas ou barras, enquanto os tarugos 
servem para produção de laminados não planos como 
vergalhões, trilhos, perfis etc.
 Após a fase intermediária, o produto laminado, plano ou 
não-plano, é processado pelos laminadores de 
acabamento.
 As chapas grossas ou barras são transformadas em 
chapas finas ou barras finas e placas, enquanto os 
vergalhões e trilhos têm suas dimensões reduzidas.
 Os vergalhões podem ainda ser transformados em fio-
máquina (matéria-prima para trefilaria) ou pequenos 
perfis.
LAMINAÇÃO A QUENTE
LINGOTAMENTO CONTÍNUO PARA PRODUÇÃO DE 
CHAPAS POR LAMINAÇÃO A QUENTE
LAMINAÇÃO A QUENTE
https://www.youtube.com/watch?v=j5Yq7E4dliM
LAMINAÇÃO A QUENTE
• Requer material com boa plasticidade a frio.
• Normalmente é precedida por laminação a quente. 
• As reduções de espessura são limitadas pelo encruamento.
• As forças de laminação são bem maiores que as da laminação a 
quente.
• Produz acabamento superficial bom ou ótimo.
• Resulta em tolerâncias dimensionais mais estreitas que a laminação 
a quente.
LAMINAÇÃO A FRIO
LAMINAÇÃO A FRIO DE CHAPAS
LAMINAÇÃO A FRIO
PROCESSO INDUSTRIAL PARA LAMINAÇÃO A FRIO DE CHAPAS
LAMINAÇÃO A FRIO
 Como produto final, poderão ser obtidas chapas finas, fitas ou folhas com 
excelente acabamento superficial e muito bom controle dimensional. 
 Na indústria de metais não-ferrosos, como a de cobre e a de alumínio
principalmente, numa boa parte das etapas do processo, a laminação é feita 
a frio. 
 Se, ao invés de lingote, o produto a ser laminado for solidificado na forma de 
chapas (“roll casting”) o processo de laminação do alumínio pode ser todo 
feito a frio, com a condição do produto solidificado ter uma estrutura 
granulométrica adequada e, quando necessário, a deformação seja 
intermediada com alguns tratamentos térmicos intermediários (recristalização 
e ou recuperação).
LAMINAÇÃO A FRIO
ALONGAMENTO DOS GRÃO NA DEFORMAÇÃO A FRIO
LAMINAÇÃO A FRIO
 A laminação a frio tende a alongar os grãos na direção da deformação.
 A textura gera anisotropia nas propriedades mecânicas, pois o 
encruamento é, significativamente maior na direção da laminação.
LAMINAÇÃO DE TUBOS:
https://www.youtube.com/watch?v=A4G1QAhwm3w
LAMINAÇÃO – CASOS ESPECIAIS
https://www.youtube.com/watch?v=A4G1QAhwm3w
LAMINAÇÃO PLANA DE ROSCAS
LAMINAÇÃO NÃO-CONVENCIONAL: ROSCAS
LAMINAÇÃO DE ROSCAS COM ROLOS
https://www.youtube.com/watch?v=s95F2VeUiZg
LAMINAÇÃO NÃO-CONVENCIONAL: ROSCAS
https://www.youtube.com/watch?v=s95F2VeUiZg
Os produtos laminados podem apresentar defeitos que geralmente são 
originados na fabricação do próprio lingote, mas também podem ter 
sua origem por tensões induzidas pela geometria da deformação ou 
falhas nos equipamentos de laminação.
Os defeitos mais comuns dos produtos laminados são:
A) Vazios - Podem ter origem de rechupes ou gases retidos durante a 
solidificação do lingote. Eles causam tanto defeito na superfícies quanto 
enfraquecido da resistência mecânica do produto;
B) 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;
C) Trincas - Aparecem no próprio lingote ou durante as operações de 
redução que acontecem em temperaturas inadequadas;
DEFEITOS NOS PRODUTOS LAMINADOS
D) Dobras - São provenientes de reduções excessivas no qual um excesso 
de massa metálica ultrapassa os limites do canal e sofre recalque no 
passe seguinte;
E) 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;
F) 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 enfraquecimentode seções dos produtos laminados.
DEFEITOS NOS PRODUTOS LAMINADOS
Além disso, o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de 
seção, em consequência de deficiências no equipamento, e nas 
condições de temperatura sem uniformidade ao longo do processo.
• Flecha positiva:
• Flecha negativa: 
DEFEITOS NOS PRODUTOS LAMINADOS
De um modo geral o atrito é associado a um aspecto negativo para os 
processos de conformação, entre eles:
• Consumo de energia;
• Desgaste de ferramentas;
• Aumento de força de conformação;
• Aumento da temperatura na ferramenta.
Para a Laminação o atrito é fundamental para ocorrer o agarramento da barra 
pelos cilindros. O atrito é definido pela lei de atrito do Coulomb
• Óleos utilizados: Bases parafínicas (petróleo) ou óleos sintéticos. Uso também
de aditivos (EP, ionol).
• Viscosidade 1,75 cST e densidade 0,75kg/m³.
• Reduzir atrito, uniformizar tensões e arrefecimento dos cilindros.
• Lubrificação por spray ou jateamento.
ATRITO E LUBRIFICAÇÃO
A figura ilustra um número de importantes relações entre a geometria dos rolos e as
forças envolvidas na deformação do metal por laminação. 
➢ Uma vez que volumes iguais do metal devem passar num dado
ponto por unidade de tempo, podemos escrever:
b = largura da chapa
v = a sua velocidade em qualquer espessura 
intermediária entre ho e hf
Lp=comprimento projetado do arco de 
contato
Pr= é conhecida como a carga de laminação
FORÇAS E RELAÇÕES GEOMÉTRICAS NA 
LAMINAÇÃO
FA
Pr.sen
Pr

FA.cos
x
0
FA = Força de atrito (tangencial); 
Pr = Reação normal (deformação); 
  tan 
Se  = 0, não existe laminação
 = ângulo de contato;
 = coef. de atrito.
R
FACos   PrSen 
FA  Sen   tan 
Pr Cos 
mas, FA = Pr (Força de atrito)
FORÇAS E RELAÇÕES GEOMÉTRICAS NA 
LAMINAÇÃO
R2 = Lp
2 + (R - h/2)2
Lp  Rh
Pelo triângulo retângulo temos que:
Que resulta em:
R – 1/2hR
Lp
(1/2)h


FA
PrSen 
Pr
FACos
R
Ve
Vs
0
  tan  (Eq.1)
(Eq.2)
hmáx. = 
2R
(Eq.3)
tg = Lp = Rh
R - h/2 R - h/2 
tg = h/R
Substituindo a (Eq.2) na (Eq.1), temos:
  h/R
2R  h
h  2R 
Do slide anterior:
FORÇAS E RELAÇÕES GEOMÉTRICAS NA 
LAMINAÇÃO
❑ Esta equação nos dá a máxima redução, por passe, possível num 
processo de laminação qualquer.
❑ Valores de atrito normalmente encontrados são:
• 0,05 ≤ µ ≤ 0,1 para laminação a frio com lubrificação;
• 0,2 ≤ µ para laminação a quente
hmáx. = 
2R
FORÇAS E RELAÇÕES GEOMÉTRICAS NA 
LAMINAÇÃO
A
PN
C
Ve Ve Vp
Ve (Vel. Entrada) = Vp (Vel. Periferica)
VsVp Vs
R
 = Ângulo de Contato
N = Ângulo Neutro
PN = Ponto Neutro
N
Vs  Ve
Fatrito
PONTO NEUTRO
PONTO NEUTRO
TENSÃO DE ESCOAMENTO DOS 
MATERIAIS (σ0)
/mm²
CALCULO DA CARGA MÉDIA DE LAMINAÇÃO
Formula apresentada por DIETER (1976).
Q=
µ∗𝐿𝑃
ℎ
Tensão de 
escoamento 
média
POTÊNCIA DO MOTOR PARA LAMINADOR
EXERCÍCIO 2
EXERCÍCIO 3
1 – Defina Laminação.
2 – Qual a tensão que predomina sobre o material no processo de 
laminação ?
3 – Como podem ser classificados os diferentes tipos de laminação ?
4 – Cite os principais tipos de laminadores de rolos.
5 – Quais as principais vantagens da laminação a quente em relação 
à laminação a frio ?
6 – Quais as principais vantagens da laminação a frio em relação à 
laminação a quente ?
7 – Cite algumas utilizações dadas aos produtos laminados a quente.
8 – Cite algumas utilizações dadas aos produtos laminados a frio.
9 – Escolha um defeito da laminação e disserte sobre ele.
Questões
LAMINAÇÃO
10 – Porque a laminação é o processo mais usado para 
fabricar placas e tarugos, mesmo possuindo um custo bastante 
alto para sua instalação?
11 - Diferencie o laminador Quádruo do Sendzimer.
12 - Diferencie trem contínuo de laminação de lingotamento 
contínuo. 
13 - Porque o planejamento dos passes de perfis estruturais é 
complexo e requer experiência?
Questões
LAMINAÇÃO