Processo de Laminação de Metais

Prévia do material em texto

Marca
Instituição
Ensino
A laminação é um processo de conformação onde o metal é obrigado a passar entre dois cilindros, girando em sentidos opostos, com a mesma velocidade tangencial e distanciados entre si de um valor menor que a espessura do material a ser deformado.
Ao passar entre os cilindros, o metal sofre de formação plástica; a espessura é reduzida e o comprimento e a largura são aumentados
LAMINAÇÃO
Q = S x V ; Eq. da Continuidade
bo x ho x Vo = b1 x h1 x V1 
bo
ho
Vo
b1
h1
V1
Componentes de um laminador “quádruo”
*
FLEXÃO PRODUZIDA PELO EMPUXO DO MATERIAL SOBRE OS ROLOS
Reações nos
mancais
Empuxo 
*
COMPONENTES BÁSICOS DE UM LAMINADOR
Laminação a quente com cilindros ranhurados:Barras e Perfis
Laminação (não-planos)
Laminador tipo Gray para perfis estruturais H
LAMINAÇÃO DE PERFIS
*
SEQUÊNCIA NO PRODESSO DE LAMINAÇÃO A QUENTE
TREM CONTÍNUO DE LAMINAÇÃO A QUENTE
Trem Contínuo de Laminação a Quente
Tarugos 
Forno de Reaquecimento
Desbaste 
Intermediário 
Acabador 
Canal de
laminação 
Cilindro inferior
Cilindro
superior de
uma gaiola de
laminação
A laminação de tubos sem costura pelo processo Mannesmann
LAMINAÇÃO DE TUBOS
LAMINAÇÃO A QUENTE
*
Grãos normais
Grãos deformados
Laminação a quente
RA(%) = (S1 – S2)100
 S1
S1 = d1xh1
h máx. = 2R
Eq. da continuidade
Q= S.V = d1.h1.v1= d1.h2.v2 = const.
h1
h2
Recristalização (variações microestruturais)
Grãos deformados
Grãos nucleados
Grãos aumentados
*
15.unknown
Influência do Tamanho de Grão
	Eq. Hall e Petch
 e = 0 + ky.d-1/2
Onde, e = Limite de Escoamento
 0 e ky são constantes do material
 d = Diâmetro médio dos grãos em mm.
Obs.: O Refino de Grão aumenta simultaneamente a 
Resistência e a Ductilidade
*
DEFORMAÇÕES ACIMA E ABAIXO DA ZONA CRÍTICA
*
INFLUÊNCIA DO TRABALHO A FRIO
Laminação a frio
*
Tipos, aplicações e objetivos de chapas grossas com diferentes perfis de espessura
*
Deformação a frio versus resistência de aços carbono laminados
*
APLICAÇÃO
	Necessita-se de uma barra de latão 70-30 com um diâmetro de 5,4mm, uma resistência de mais de 42kgf/mm2 e uma elongação de mais de 20%.
	A barra deve ser obtida a partir de uma outra maior, cujo diâmetro é de 8,9mm.
	Especificar as etapas de processamento necessárias para a obtenção da barra de 5.4mm.
*
Processo de
Conformação
Plástica ?
8,9mm
5,4mm
RESPOSTAS - LATÃO 70Cu-30Zn
	Para atender uma resistência de mais de 42kgf/mm2 :
	Deformação a frio > 15%
*
RESPOSTAS - LATÃO 70Cu-30Zn
	Para atender uma elongação de mais de 20% :
	Deformação a frio < 23%
*
	Deformação a frio > 15% para a Resistência
	Deformação a frio < 23% para o alongamento
	Valor médio = (23 + 15)/2 = 38/2 = 19  20%
	Portanto, na última etapa deve-se provocar 20% de deformação a frio.
 
	Fórmula da Redução de Área, RA (%) = (Ai - Af )100
 Ai
*
RESPOSTAS - LATÃO 70Cu-30Zn
	Cálculo do diâmetro anterior a 5,4mm para obter 20% deformação plástica a frio:
 DF = Redução de Área por Deformação Plástica a Frio
DF = (di2 – df2) 100 20% = (di2 – 5,42) 100 di = 6,0mm
 di2 di2 
 Faz-se a redução de 8,9mm para 6,0mm ou por deformação a 
 quente ou por um ou mais ciclos de deformação a frio e recozimento. 
 A barra deve ser recozida com um diâmetro de 6,0mm. 
 Finalmente, por trabalho a frio, reduz-se de 6,0mm para 5,4mm.
 
 
 
*
PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE CARTUCHOS
*
*
50%
X
 EXERCÍCIOS
	Diferencie as características dos produtos da laminação e do forjamento.
2. Explique a diferença entre forjamento em matriz aberta e em matriz fechada.
3. Cite duas caraterísticas de peças produzidas por forjamento livre.
4. O que é rebarba e qual sua importância para o forjamento em matriz fechada?
5. Porque o forjamento se dá em várias etapas?
EXERCÍCIOS COM RESPOSTAS:
	O que define os trabalhos a quente, a morno e a frio?
É o encruamento (frio), recuperação (morno) e recristalização (quente).
2. Cite duas vantagens do trabalho a quente sobre os demais.
Requer menos força e energia, e ajuda a homogenizar as discordâncias
internas adquiridas na fundição.
3. Cite duas vantagens do trabalho a frio sobre os demais.
Aumento de resistência e dureza, e melhor tolerância e acabamento
superficial.
4. Cite duas vantagens do trabalho a morno sobre os demais.
Permite menores esforços que o trabalho a frio, e melhor precisão
dimensional e acabamento que o trabalho a quente.
5. Defina os termos “recuperação“ e “recristalização”.
Resp.: Recuperação é o rearranjo das discordâncias internas, restaurando parcialmente a ductilidade. 
Recristalização é a reestruturação interna, com formação de novos grãos, restaurando completamente a ductilidade original.
6. Porque o nível de inclusões em um aço é importante para sua
finalidade?
Resp.: Porque as inclusões atuam na confiabilidade do comportamento dos aços. Isso quer dizer que um aço com baixo nível de inclusões se comportará praticamente como foi projetado, ao contrário de um com alto nível de inclusões.
 LAMINAÇÃO
1. Porque a laminação é o processo mais usado para fabricar placas e
tarugos, mesmo possuindo um custo bastante alto para sua instalação?
Resp.: Porque possui grande versatilidade (resultando em vários produtos) e a alta produtividade compensa o custo gasto na instalação.
2. Diferencie o laminador quadruo do Sendzimer.
Resp.: O laminador quadruo possui apenas um rolo de apoio para cada rolo
laminador. O Sendzimer, por possuir um rolo laminador bem menor,
possui vários por necessitar de apoio tanto na vertical quanto na
horizontal, para evitar sua flexão.
Laminadores Quadruo e Sendzimer
3. Diferencie trem contínuo de laminação de lingotamento contínuo.
Resp.: No trem contínuo de laminação, o lingote é aquecido para iniciar os processos de laminação. Já no lingotamento contínuo, o lingote já vem aquecido por ter sido recém fundido.
4. Cite duas vantagens da laminação à frio sobre a laminação à quente.
Resp.: Proporciona melhor acabamento superficial e tolerâncias dimensionais.
5. Porque o planejamento dos passes de perfis estruturais é complexo e
requer experiência?
Resp.: Porque existem mais superfícies de laminação, dificultando o cálculo da expansão térmica e redução de seção.
6. O que é processamento termomecânico?
Resp.: É a união de processos de laminação com tratamento térmico,
aproveitando o que é comum nos processos (aquecimento) para
racionalizar a produção e diminuir custos.
Passe: Cada operação de conformação
h máx. = 2R
 = ângulo de contato
 = coef. de atrito
Condição de arraste:
 = tg 
VISÃO GERAL DA LAMINAÇÃO

*
PR  o’, LP.W = Rsen.w

LP = R.sen
w

LP
R
Decompondo-se a reação Pr e a força de atrito Fa na direção x
L2p = R2 – R2 + 2Rh/2 + h2/2
Sabendo que FA=PR
Condição de puxamento
  tg α
(tgα )2 = Rh/R2 
 
tgα = √h/R
7.15
α
Que define uma relação aproximada entre o coeficiente de atrito (μ ), a máxima redução permitida no laminador e o diâmetro do rolo de laminação. 
O coeficiente de atrito na laminação a quente de aço, pode assumir valores de no mínimo 0.2, já na laminação a frio com lubrificante μ varia de 0.05 a 0.10.
Relações geométricas na laminação
RFML - PRINCÍPIOS BÁSICOS DE LAMINAÇÃO	2/30		
*
5. Relações geométricas na laminação.
Laminação e Calibração de Produtos Não Planos de Aço
Exercício:
Um tarugo com 155mm de aresta (quadrado) sofrerá um passe com uma de suas arestas sendo reduzida para 130mm. Sabdenos-se que o cilindo utilizado é de ferro-fundido (Coef. Atrito = 1.2 a 1000 C e a 0.8 m/s) e considerando-se apenas fatores mecânicos, qual é o diâmetro mínimodeste cilindo para que haja a mordida deste tarugo? 
RFML - PRINCÍPIOS BÁSICOS DE LAMINAÇÃO	2/30		
*
Da relação obtida pode-se afirmar que:
	Para um mesmo diâmetro de cilindros uma maior redução será possível em condição de atrito mais elevado.
Para uma mesma condição de atrito, cilindros de diâmetros maiores permitirão o agarramento de um material com altura maior.
 Relações geométricas na laminação.
Laminação e Calibração de Produtos Não Planos de Aço
RFML - PRINCÍPIOS BÁSICOS DE LAMINAÇÃO	2/30		
*
Regulador automático do laminador
LAMINAÇÃO CONTÍNUA
*
Melhoras da estrutura interna na laminação á quente
Defeitos de laminação
Defeitos de laminação
End- Magnaflux
End- Exame visual
End- Magnaflux e Destrutivo - Metalográfico
PIPE RACK
LAMINAÇÃO CONTROLADA
REFINO DE GRÃO
REVISÃO DE SIDERURGIA
ALTO FORNO
LAMINAÇÃO A QUENTE
LAMINAÇÃO A FRIO
LAMINAÇÃO A FRIO
*
*
*
	1ª etapa: Fabricação do aço líquido e lingotamento de placas
	O fluxo de fabricação de aço líquido e o lingotamento de placas na produção dos aços da linha Sincron pelo processo CLC são demonstrados abaixo: 
A tecnologia CLC de produção das chapas Sincron
*
*
*
*
Carbono equivalente
	Carbono equivalente é um numero empírico que mede a temperabilidade ou soldabilidade:
	CE = C + (Mn)/6 + (Cr+Mo)/5 + (V+Ni+Cu)/15
	 Fórmula adotada pelo Welding Institute,onde:
 
	Análise dos resultados:
	CE < 0,4 não é temperável e de fácil soldagem;
	CE > 0,4 é temperável e exige cuidados especiais na soldagem.
	Símbolo	Nome
	Mn	manganês
	Cr	Cromo
	Mo	Molibdênio
	V	Vanádio
	Ni	Níquel
	Cu	Cobre
*
*
Tecnologia com Laminação controlada com resfriamento acelerado
TMCP (Thermo Mechanical Control Process), cujo know how tecnológico foi aperfeiçoado pela Nippon Steel, 
que o patenteou como CLC (Continuous on-line Control), 
Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S/A - USIMINAS
SINCRON
Especialmente concebidos para conciliar e integrar processos, os aços da série Sincron permitem que seus usuários ganhem tempo, produtividade e eficiência na aplicação final do material. As principais características dos aços Sincron são a alta resistência mecânica e a elevada tenacidade.
Produzidos com a exclusiva tecnologia CLC (Continuous on-Line Control) - processo de produção de chapas grossas criado pela Nippon Steel, os aços Sincron podem ser aplicados, principalmente, na indústria de óleo e gás e em segmentos que requerem desempenho superior na soldagem de estruturas metálicas.
METAL ALUMÍNIO	
	Peso específico: 2,7 g/cm³ a 20 °C.
	Ponto de fusão: 660 °C.
	Módulo de elasticidade: 6336 kgf/mm²
	Pertence ao sistema cúbico de face centrada.
	Apresenta boa condutibilidade térmica e relativamente alta condutibilidade elétrica(62% da do cobre).
	É não-magnético e apresenta baixo coeficiente de emissão térmica.
	O baixo peso específico do alumínio, aproximadamente um terço do ferro.
	Baixo coeficiente de emissão térmica → Isolante térmico.
CFC
Aeroespacial
*
Folha fina de alumínio - Produto laminado retangular em seção transversal e com espessura variando de 0,006" (0,15mm) a 0,00025" (0,006mm).
Fundição - fabricação de folha fina de alumínio
PROCESSO ROLL CASTING
(FUNDIÇÃO CONTÍNUA DE ALUMÍNIO)
*
Fundição Contínua - Chapas
Bobina de chapa fundida
FOLHAS
Processo de fabricação de folha fina
O Cosim lamina até 75 µm.
O Fosa 3 lamina até 6.3 µm duplado.
FOLHAS
 Processo de fabricação de folha fina
A bobina é separada.
Recebe um TT de Recozimento.
EMBALAGENS CARTONADAS
	Por suas propriedades físico-químicas, o alumínio cumpre a função de barrar fatores externos que causam deterioração, como o oxigênio, a umidade, a luz e microorganismos. Além disso, esse material é inodoro e não deixa que cheiros internos saiam e os externos ingressem. Ademais, permite fechamento hermético; é atóxico, não-absorvente e anticorrosivo.
Como exemplo, as embalagens de leite: com alumínio, chegam a durar até 6 meses, e, sem esse metal, têm validade de apenas alguns dias. 
Folha fina de alumínio - Produto laminado retangular em seção transversal e com espessura variando de 0,15mm a 0,006mm (seis micra).
Inovação
A empresa Tetra Pak
Embalagens
Embalagem Tetra Pak
O AVANÇO DAS FLEXÍVEIS
*
“Seu maior atributo é sem dúvida o custo,em muitos casos cinco vezes inferior ao de uma embalagem rígida”,
EMBALAGEM TETRA PAK 
*
Laminação 
a
Frio
TRATAMENTOS TÉRMICOS
precipitação ou envelhecimento
Consiste na precipitação de outra fase, na forma de partículas extremamente pequenas e uniformemente distribuídas. 
Esta nova fase enrijece a liga. 
Após o envelhecimento o material terá adquirido máxima dureza e resistência. 
O envelhecimento pode ser natural ou artificial.
*
TRATAMENTO TÉRMICO DAS LIGAS DE ALUMÍNIO
O principal tratamento térmico consiste em solubilização seguido de endurecimento por precipitação.
Ex: Liga Al-Cu com 5,5% de cobre é aquecida a 540ºC, todo o cobre será dissolvido no alumínio, resfriando-se rapidamente a liga em água, ela fica supersaturada pois não se dá tempo para a precipitação do cobre.
*
TRATAMENTO TÉRMICO DAS LIGAS DE ALUMÍNIO
*
Solubilidade do Cu no Al na temperatura ambiente = 0,10% A seguir, promove-se o “envelhecimento” ou “precipitação” de uma fase constituída de partículas finas de CuAl2, que fortalecem a liga, porque promovem a obstrução dos movimentos das discordâncias.
Duro Alumínio – ABNT 24320 (ligas de alumínio endurecíveis por precipitação)‏
Envelhecimento:
	 Natural – Temperatura Ambiente – 2 dias
	Artificial – Reaquecimento da liga – poucas horas.: O 
SELEÇÃO DOS MATERIAIS -SM
Índice de Mérito (IM) = Propriedade que se quer maximizar
 Propriedade que se quer minimizar
Ex.1: IM = Resistência Mecânica ; Ex.2: IM = Tempo de Vida Útil
 Peso Custo
*
*
CONFORMAÇÃO HIDROSTÁTICA
(INDUSTRIA AUTOMOTIVA)
*