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onde a espessura é reduzida e o comprimento e a largura são aumentados. Os produtos são arrastados pelos cilindros através das forças de atrito que se originam nas superfícies de contato entre eles e o metal a ser laminado. A laminação a frio ocasiona no material tensões internas maiores que a laminação a quente, ou seja, um mesmo material laminado a frio tem as propriedades mecânicas mais elevadas que o laminado a quente. Como exemplo, temos o material SAE 1020, que será utilizado no estudo desse trabalho de conclusão de curso, cuja resistência mecânica quando laminado a frio e laminado a quente estão descritas na tabela abaixo: Material Laminação Tensão de Ruptura [MPa] Limite de escoamento [MPa] Redução de área [%] Dureza Brinell SAE 1020 A Quente 380 210 50 111 A Frio 420 350 40 121 Tabela 1: Propriedades Mecânicas do Aço SAE-1020 Fonte: Norma SAE-J1397 � 2 – CALANDRA. A calandra é uma máquina utilizada em conformações mecânicas de chapas de aço, com a finalidade de dar formas curvadas às chapas inicialmente planas. O tipo de calandra mais conhecida é constituída por três rolos principais, sendo dois inferiores, motores, que tracionam a chapa e um terceiro situado acima do plano dos dois primeiros, tendo movimento regulável segundo a vertical. O maior ou menor afastamento entre os rolos permite variar o raio de curvatura a ser obtido nas chapas submetidas à calandragem, o qual não pode ser inferior ao raio do rolo superior. Figura 1: Calandra em seu funcionamento Fonte: Wan Indústria e Beneficiamento de Chapas Ltda. � Em alguns modelos de calandra, os rolos inferiores podem ser deslocados seguindo a horizontal a fim de facilitar determinadas operações de dobragem. Eles se movimentam apoiados em outros menores, destinados a aumentar sua resistência à deformação. O processo de calandragem baseia-se no efeito de flexão, submetendo as chapas a deformações plásticas que alongam as fibras inferiores (tração) e encurtam as superiores (compressão), obtendo-se uma deformação permanente. Quando a chapa sai da calandra verifica-se uma recuperação elástica (efeito mola) do material em relação à deformação imposta pelo processo, que será diretamente proporcional ao limite elástico dos materiais. Um problema que surge com a utilização da calandra é a curvatura das extremidades das chapas. A curvatura dessas regiões pode ser comprometida em máquinas que possuem a distância entre eixos dos rolos inferiores fixadas, ou seja, que não se pode variar. Esse problema é geralmente minimizado utilizando-se de processos alternativos, como por exemplo, realizar as curvaturas das extremidades das chapas em dobradeiras convencionais, recorrer a uma calandra que possa variar distância entre eixos dos rolos inferiores, ou a uma calandra de quatro rolos que é especifica para este tipo de situação. Em certas calandras, além de chapas cilíndricas, podem-se obter chapas cônicas. Isso é possível inclinando-se o eixo superior da máquina em relação aos inferiores. Como cada rolo é cilíndrico, essa operação de calandragem em cone implica em escorregamento da chapa em relação aos rolos. � 3 – TIPOS DE CALANDRA NO MERCADO. 3.1 – Calandras manuais Essas máquinas são constituídas por três rolos horizontais que operam entre dois mancais laterais. São utilizadas quando a produção é limitada a pequenas quantidades de peças extraídas de chapas finas. Os dois rolos inferiores, aos quais é transmitido o movimento de rotação por meio de uma manivela, têm por função o impulso – rolam sempre simultaneamente e no mesmo sentido. O rolo superior está em ponto morto e movimenta-se por meio de arraste, pelo atrito com a chapa fazendo a função de instrumento curvador, pois, seus suportes, deslizam verticalmente entre os mancais laterais, de tal forma que, por meio de dois parafusos de registro, controlados por dois pequenos volantes, pode-se regular a altura do rolo em relação aos rolos inferiores. Figura 2: Calandra manual para serviços leves Fonte: Catálogos de fabricantes � 3.2 – Calandras a motor Comparadas com as calandras manuais, as calandras a motor prestam serviços superiores pois permitem calandrar chapas com espessura, comprimento e larguras mais elevadas. Uma diferença das calandras manuais é que, geralmente, o rolo de arraste é o superior. Esse rolo, cuja distancia é regulável por parafusos para adaptar-se a varias espessuras das chapas, recebe o movimento do grupo motor. Os dois rolos inferiores rodam em ponto morto e podem ser deslocados verticalmente para comprimir a chapa a fim de curvá-la. Nessas calandras, o suporte do cilindro superior é destacável, de modo que, removendo-se a extremidade do cilindro, podem-se tirar as chapas completamente calandradas. Também existem calandras a motor cujo funcionamento é similar ao das calandras manuais, ou seja, são os rolos inferiores que tracionam a chapa e o superior que trabalha em ponto morto. A figura 3 ilustra uma calandra mecânica cujos rolos de arraste são os inferiores. � Figura 3: Calandra com motor para serviços de médio porte Fonte: Catálogos de fabricantes 3.3 – Calandras de grandes dimensões Para curvatura de chapas de grandes dimensões e espessuras, as calandras a motor podem abranger dimensões imponentes. Existem calandras cujos rolos têm o comprimento de até 10m e outras capazes de curvar chapas de 150 mm de espessura. Tais máquinas devem dispor de guindastes para sustentar as chapas durante as fases iniciais de operação e para retirar as mesmas já terminadas. A calandragem de chapas de acentuada espessura é facilitada por um prévio aquecimento da chapa em fornos apropriados a uma temperatura de 400°C ou até mais. � Figura 4: Calandra com motor para serviços pesados, calandrando uma chapa em formato cônico. Fonte: Catálogos de fabricantes � Figura 5: Calandra com motor para serviços pesados, retirando uma chapa calandrada em formato cônico. Fonte: Catálogos de fabricantes 3.4 – Calandras de quatro rolos Para curvamento de chapas de média e grande espessura, existem calandras de quatro rolos horizontais. Os dois rolos centrais são os que movem a chapa e sua distancia é regulável em relação à espessura da mesma, enquanto que os dois rolos laterais são os que forçam o curvamento e podem deslocar-se debaixo para cima e vice-versa. Desde que uma borda da chapa foi agarrada pelos rolos centrais, faz-se intervir o rolo lateral correspondente para dar inicio ao processo. Dessa forma, reduz-se a largura da faixa não-curvada nas duas extremidades da chapa. � Figura 6: Funcionamento da calandra de quatro rolos Fonte: Catálogos de fabricantes 3.5 – Calandras de rolos verticais Para a calandragem de chapas de grandes dimensões e peso, existem também rolos verticais nos quais o peso da chapa é totalmente descarregado no embasamento da máquina. Todavia, essas maquinas caíram em desuso, pois, com o aumento dos comprimentos exigidos para as chapas, apresentam dificuldade para retirada das mesmas, que só podem ser feita com seu levantamento acima da altura dos rolos. O uso dessas máquinas é, de preferência, para curvamento de perfilados. � 4 – PRINCIPIOS GERAIS DO FUNCIONAMENTO DA CALANDRA ESTUDADA. A calandra que será estudada nesse trabalho de conclusão de curso possui três rolos posicionados de maneira piramidal, ou seja, dois rolos inferiores e um superior. O comprimento útil dos rolos é de 2550 mm e o material é o aço SAE 1020, segundo análise do laboratório da empresa Brasimet. A figura 7 mostra a vista frontal da máquina. Figura 7: Vista frontal da calandra estudada. Fonte: Wan Indústria e Beneficiamento de Chapas Ltda. Os rolos inferiores têm diâmetros de 245 mm, são fixados por mancais nas extremidades, possuem um cilindro de apoio central e um
