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Conformação Mecânica - Visão Geral da Conformação dos Metais

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CONFORMAÇÃO MECÂNICA 
 
(Crédito: Fundamentals of Modern Manufacturing, 4a Edição, por Mikell P. Groover, 2010. Reimpresso com 
permissão de John Wiley & Sons, Inc.) 
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Visão Geral da Conformação dos Metais 
A conformação dos metais engloba extenso grupo de processos de manufatura, nos quais a 
deformação plástica é empregada na mudança de forma de peças metálicas. A deformação 
resulta da utilização de uma ferramenta, denominada comumente matriz em conformação dos 
metais, a qual, por sua vez, exerce tensões que ultrapassam o limite de escoamento do metal. O 
metal, portanto, se deforma plasticamente para tomar a forma determinada pela geometria da 
matriz. A conformação dos metais se enquadra na classe de operações de mudança de forma, 
como processos de conformação. 
As componentes de tensão aplicadas para deformar plasticamente o metal são de modo usual 
compressivas. Todavia, alguns processos de conformação estiram o metal, enquanto outros 
dobram o metal, e ainda alguns aplicam tensões de cisalhamento ao metal. Para ser conformado 
com sucesso, o metal deve apresentar certas propriedades. As propriedades desejadas no 
material a ser conformado incluem baixa resistência ao escoamento e elevada ductilidade. Estas 
propriedades são influenciadas pela temperatura. A ductilidade é aumentada e a resistência ao 
escoamento é reduzida quando a temperatura de trabalho é elevada. 
O efeito de temperatura se traduz nas divisões entre trabalho a frio, trabalho a morno e trabalho 
a quente. O atrito é um fator adicional que influencia o rendimento na conformação dos metais. 
Nós iremos analisar todos estes fatores neste capítulo, porém primeiro vamos fornecer uma 
síntese dos processos de conformação dos metais. 
Os processos de conformação dos metais podem ser classificados em duas categorias principais: 
processos de conformação volumétrica (ou maciça) e processos de conformação de chapas. 
Estas duas categorias são abordadas com detalhes nas próximas aulas, respectivamente. Cada 
categoria inclui diversas classes importantes de operações de mudança de forma, descritas 
brevemente nesta seção 
Processos de Conformação Volumétrica: 
Os processos de conformação volumétrica são geralmente caracterizados por deformações 
relevantes com mudanças na forma da peça, e uma relação relativamente pequena entre a área 
superficial e o volume da peça. O termo maciço é empregado aqui para descrever a peça a ser 
conformada, que possui pequena razão entre área e volume. As formas iniciais das peças ou 
esboços de partida desses processos incluem tarugos cilíndricos e barras retangulares. A seguir 
se apresentam as operações principais de deformação volumétrica: 
 
CONFORMAÇÃO MECÂNICA 
 
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Laminação. Este é um processo de deformação por compressão direta, no qual a espessura de 
uma placa ou chapa grossa é reduzida pela ação de dois cilindros com rotação em sentidos 
opostos. Os cilindros giram de modo a conformar e comprimir o metal na região de abertura entre 
eles. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Forjamento. No forjamento, uma peça é comprimida entre duas matrizes opostas, de modo que a 
geometria das matrizes é transmitida à peça de trabalho. O forjamento é tradicionalmente um 
processo de conformação a quente, porém várias operações de forjamento são realizadas a frio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Extrusão. Este é um processo de compressão no qual o metal de trabalho é forçado a escoar 
pela abertura de uma matriz, transformando a seção transversal da peça a partir da geometria da 
matriz. 
 
 
 
 
 
 
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Trefilação. Neste processo de conformação, o diâmetro de um arame ou barra redonda é 
reduzido ao puxá-lo pela abertura de uma matriz. 
 
 
 
 
 
Conformação de Chapas: 
Os processos de conformação de chapas são operações de corte ou de mudança de forma 
realizadas em metais sob a forma de chapas, tiras e bobinas. A razão entre área superficial e o 
volume do esboço de partida é grande; portanto, obter esta razão é um método útil para distinguir 
os processos de deformação volumétrica dos processos de conformação de chapas. Estampagem* 
é um termo que representa uma das operações de conformação de chapas, porém, é utilizada, com 
frequência para representar todo o conjunto dessas operações. Com isto, a peça de metal 
produzida em uma operação de conformação de chapas é comumente chamada estampo. 
As operações de conformação de chapas são em geral realizadas em processos de trabalho a frio 
e usualmente efetuadas por meio de um conjunto de ferramentas compostos de uma punção e uma 
matriz. A punção é a parte positiva e a matriz a parte negativa do ferramental. As principais 
operações de conformação de chapas estão esquematizadas a seguir e são definidas por: 
CONFORMAÇÃO MECÂNICA 
 
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Dobramento. O dobramento envolve a deformação de uma chapa fina ou grossa de metal para 
formar um ângulo ao longo de um eixo, que usualmente é uma aresta retilínea. Fig. (a) 
Estampagem. Na conformação de chapas metálicas, a estampagem consiste na conformação de 
uma chapa de metal plana em uma forma côncava ou oca, tal como um copo, por estiramento do 
metal. Um prensa-chapas é empregado para manter o esboço pressionado enquanto a punção 
empurra a chapa metálica, conforme mostrado na Fig. (b). Os termos estampagem de copo (cup 
drawing) e estampagem profunda (deep drawing) são frequentemente usados. Em inglês, o termo 
drawing pode ser usado para a operação de trefilação de arames ou barras (wire drawing e bar 
drawing) 
 
Corte. O processo de corte por conformação realiza a mudança da geometria através do 
cisalhamento do material até a ruptura. A operação de cisalhamento corta o esboço com auxílio 
de uma punção e uma matriz, como mostra a Figura acima 1 e 2. Embora este processo possa 
ser excluído dos processos de conformação, pois não apresenta a deformação plástica 
continuamente, é uma operação comum e necessária à conformação de chapas. 
A classificação de conformação de chapas metálicas também inclui outros processos de 
mudança, de forma que não empregam ferramentais constituídos por punção e matriz. Estes 
processos abrangem a conformação por estiramento, a calandragem, o repuxo e o dobramento 
de tubos semiacabados. 
COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS NA CONFORMAÇÃO DOS METAIS 
Conceitos importantes com respeito ao comportamento dos metais durante a conformação podem 
ser obtidos a partir da curva tensão-deformação. A curva típica tensão-deformação da maioria dos 
metais é dividida em uma região elástica e uma região plástica. Na conformação dos metais, a 
região plástica é de fundamental interesse, porque o metal é deformado plástica, ou seja, com 
deformação permanentemente nesses processos. 
A relação característica tensão-deformação para um metal exibe elasticidade abaixo do limite de 
escoamento e encruamento acima dele. As Figuras abaixo representam este comportamento em 
eixos linear e logarítmico. Na região plástica, o comportamento do metal pode ser descrito pela 
curva de escoamento: 
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K = o coeficiente de resistência, MPa (lbf/in2)