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CONFORMAÇÃO MECÂNICA - LAMINAÇÃO

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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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Laminação 
 
A laminação é um processo de conformação no qual a espessura do metal é reduzida por esforços 
compressivos exercidos por meio de dois cilindros. Como ilustrado na Figura 13.1, os cilindros 
giram para puxar e, ao mesmo tempo, comprimir o metal que está compreendido entre eles. O 
processo básico mostrado na figura é o de laminação de planos, usado para reduzir a espessura 
de uma peça com seção transversal retangular. Processo muito semelhante é o de laminação de 
perfis, no qual uma peça com seção transversal quadrada é conformada até alcançar uma forma 
tal como a de uma viga I. 
A maioria dos processos de laminação demanda investimento grande de capital, pois seus 
equipamentos contêm componentes robustos, chamados trem de laminação, para realizá-los. O 
alto custo de investimento exige que os laminadores sejam usados para produção em grande 
escala de itens padronizados, tais como chapas finas e grossas. A maioria dos processos de 
laminação é realizada por meio de trabalho a quente, chamado laminação a quente, em razão da 
necessidade de grande volume de material a ser deformado. O metal laminado a quente é 
geralmente isento de tensões residuais, e suas propriedades são isotrópicas. Desvantagens da 
laminação a quente são relacionadas com a impossibilidade de serem obtidos produtos com 
tolerâncias estreitas e a superfície apresentar uma camada característica de óxido. 
A fabricação de aço utiliza a aplicação mais corriqueira de operações de laminação. Vamos 
acompanhar a sequência de etapas em um laminador de aço para ilustrar a variedade de produtos 
fabricados. Etapas similares podem ser encontradas em outras indústrias de metais primários. O 
metal inicia sob a forma de um lingote de aço fundido recém-solidificado. Enquanto este ainda se 
encontra quente, o lingote é colocado em um forno no qual permanece por muitas horas até 
alcançar temperatura uniforme em todo o corpo; assim, o metal escoará de forma consistente 
durante a laminação. No aço, a temperatura desejada para laminação é em torno de 1200°C 
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(2200°F). A operação de aquecimento é chamada encharcamento, e os fornos nos quais esta 
etapa é realizada são denominados fornos poços. 
A partir do encharcamento, o lingote é movido para o laminador, onde é laminado a uma das três 
formas intermediárias: blocos, tarugos ou placas. Um bloco tem a seção transversal quadrada de 
pelo menos 150 mm × 150 mm (6 in × 6 in). Uma placa é laminada a partir de um lingote, ou bloco, 
e tem uma seção transversal retangular de pelo menos 250 mm (10 in) de largura e pelo menos 40 
mm (1,5 in) de espessura. Um tarugo é laminado a partir de um bloco e tem dimensões de uma 
seção quadrada com 40 mm (1,5 in) em seus lados. Estas formas intermediárias são posteriormente 
laminadas para as formas finais do produto. 
Blocos são laminados para produzir formas estruturais e trilhos para linhas ferroviárias. 
Tarugos são laminados para produzir barras quadradas e barras de seção circular, e estes 
produtos são usualmente as matérias-primas em processos de usinagem, trefilação de arames, 
forjamento e outros processos de transformação dos metais. Placas são laminadas para produzir 
chapas grossas, chapas finas e tiras. Chapas grossas laminadas a quente são usadas na 
construção naval, pontes, caldeiras, estruturas soldadas para diversas máquinas pesadas, tubos 
com costura e muitos outros produtos. O Slide 38 mostra alguns destes produtos laminados de aço. 
O desempenamento 
— Operação realizada nas chapas grossas e finas laminadas a quente — é comumente obtido por 
laminação a frio, e seu objetivo é prepará-las para operações de conformação de chapas, veremos 
nas próximas aulas. A laminação a frio aumenta a resistência do metal e permite tolerâncias 
mais estreitas na espessura. Além disso, a superfície da chapa laminada a frio é isenta de 
carepas, e geralmente melhor se comparada ao correspondente produto laminado a quente. Estas 
características tornam as chapas finas, tiras e bobinas laminados a frio as matérias- primas 
ideais para estampas, painéis externos e outros componentes de produtos, desde 
automóveis a utensílios e material de escritório 
 
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A laminação de planos está ilustrada nas Figuras acima. Ela engloba a laminação de placas, tiras, 
chapas finas e chapas grossas — peças de seção transversal retangular nas quais a largura é 
maior que a espessura. Na laminação de planos, o metal é comprimido entre dois cilindros de modo 
a reduzir sua espessura em uma quantidade chamada desbaste ou esboço: 
em que d é o esboço, mm (in); to a espessura inicial, mm (in); e tf a espessura final, mm (in). O 
desbaste é também expresso como uma fração da espessura inicial, chamada redução: 
em que r é a redução. Quando uma sequência de operações de laminação é usada, a redução é 
tomada como a soma dos esboços dividida pela espessura inicial. 
Além da redução de espessura, a laminação usualmente conduz ao aumento de largura da peça. 
Isto é chamado espalhamento e tende a ser mais pronunciado em situações com baixas razões 
largura-espessura e baixos coeficientes de atrito. A conservação de massa é preservada, logo o 
volume do metal na seção de saída dos cilindros é igual ao volume na entrada: 
 
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em que Wo e Wf são as larguras da peça antes e depois do passe de laminação, mm (in); Lo e 
Lf são os comprimentos da peça antes e depois do passe de laminação, mm (in). De forma 
análoga, o fluxo de material deve se manter constante, antes e depois da conformação, assim as 
velocidades de entrada e saída da peça na laminação (vo e vf) podem ser relacionadas: 
 
em que vo e vf são as velocidades de entrada e de saída do trabalho. 
O ângulo de contato entre os cilindros de trabalho e a peça é definido pelo ângulo θ. Cada cilindro 
tem raio R, e sua velocidade de rotação fornece velocidade periférica Vr, que é maior que a 
velocidade de entrada da peça Vo e menor que sua velocidade de saída Vf. Como o escoamento 
de metal é contínuo, existe uma mudança gradual da velocidade na região da peça entre os 
cilindros de trabalho. Entretanto, existe um ponto ao longo do arco de contato em que a velocidade 
da peça se iguala à velocidade do cilindro de trabalho. Este é chamado ponto de não 
deslizamento, também conhecido como ponto neutro. Em ambos os lados deste ponto, ocorrem 
escorregamento e atrito entre os cilindros de trabalho e a peça. A quantidade de deslizamento entre 
os cilindros de trabalho e a peça pode ser medida por meio do deslizamento avante, termo usado 
em laminação que é definido por: 
em que S é o escorregamento avante; Vf é a velocidade de saída da peça, m/s (ft/s); e Vr é 
velocidade periférica do cilindro de trabalho, m/s (ft/s). 
A deformação verdadeira que a peça sob laminação sofre é função das espessuras inicial e final 
do esboço. 
Em forma de equação, pode ser escrita por: 
Deformação verdadeira. 
A deformação verdadeira pode ser empregada para determinar a tensão média de escoamento 
aplicada ao material de trabalho na laminação de planos. 
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 Tensão média de escoamento 
A tensão