Conformação P1 att Eletrotecnica

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1. Metalurgia 
Metalurgia é o estudo de metais, a partir da extração dos mesmos da terra, seguindo para a 
sua fabricação, passando por suas alterações de prioridades. 
Siderurgia: ramo da metalurgia que trata da obtenção do ferro a partir de seus minérios e os 
transforma em aço. 
Minério: todos a substancia natural presente na terra. 
Minerais: o metal pode ocorrer de forma pura ou combinada. Ex: hematita, magnetita, 
limonita, beril (berílio), cromatita (cromo). 
 
Ferro: 
▪ Segundo metal mais abundante da crosta terrestre (primeiro: alumínio). 
▪ Metal mais utilizado pelo homem. 
▪ Custo baixo de produção. 
▪ Múltiplas propriedades físico-químico-mecânicas. 
 
Redução minério de ferro no alto-forno (obtenção ferro gusa): 
minério de ferro (reduz) -> ferro gusa (refina)-> aço 
 
Alto-forno (5.000 a 10.000 toneladas diárias de ferro gusa): 
Faz a redução do minério de ferro. 
Matérias primas: 
▪ minério de ferro em pelotas, sínter ou granulado; 
▪ Coque; 
▪ Fundentes; 
▪ Ar aquecido. 
Produtos obtidos: 
▪ Ferro gusa; 
▪ Escoria; 
▪ Gases. 
 
Sinterização: mistura dos finos de minério de ferro, finos de carvão ou coque e finos de 
fundentes (cal). Processo a 1250-1350 graus (união das partículas por caldeamento). 
Pelotas: alimenta as unidades de redução. Obtida pelo processo de aglomeração de partículas 
de minério de ferro através de tratamento térmico. 
Sínter: alimenta as unidades de redução. Material poroso e resistente. 
Coque: Usado como combustível e redutor nas unidades de redução. Possui alto teor de 
carbono e alto poder calorifico. Obtido através do processo coqueificação: transformação do 
carvão em coque (aquecimento a alta temperatura na ausência de ar). 
Fundentes ou fluxantes (calcário e dolomita): aglutinação das impurezas não metálicas do 
minério de ferro e coque. Forma a escória (escorre para o cadinho). 
Ferro gusa: contém Fe, C, Mn, Si, P e S. 
 
Refino ferro gusa na aciaria (gera o aço): 
Refino primário (conversão ferro gusa em aço) 
▪ Injeção de oxigênio. 
▪ Redução do teor de carbono; 
Refino secundário (alterar composição química): 
▪ Adição de ligas; 
▪ Desoxidação, dessulfuração, desfosforação e desgaseificação; 
▪ Ajuste da composição. 
 
Lingotamento aço: 
Solidificação adequada do aço. 
Tipos de lingotamento: 
▪ Direto: aço vazado diretamente na lingoteira; 
▪ Indireto: aço vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela base; 
▪ Continuo: aço vazado continuamente em um molde de cobre refrigerado a água. 
 
Conformação: 
Lingotamento continuo com moldes: 
▪ Tarugos; 
▪ Bloco; 
▪ placas; 
Conformação dos produtos: 
▪ Tarugos -> barras, cilindros. 
▪ Bloco -> perfis estruturais, trilhos. 
▪ Placas -> placas grossas, placas finas, tiras ou chapas. 
 
 
 
2. Processos de conformação mecânica 
 
 
 
Conformação: 
Produtos siderúrgicos: 
▪ Forjamento em matriz aberta (tarugos para laminação); 
▪ Laminação: produtos longos e planos; 
▪ Trefilação: fio-máquina. 
Produtos finais: 
▪ Forjamento em matriz fechada; 
▪ Estampagem; 
▪ Corte/dobra; 
▪ Extrusão; 
▪ Conformação de tubos; 
▪ Metalurgia do pó; 
▪ Injeção de pós. 
3. Aspectos metalúrgicos na conformação mecânica 
Mecanismos de deformação plástica em metais: 
Os metais deformam plasticamente devido a presença de discordâncias. As deformações 
produzem grãos alongados formando um material anisotrópico (material com propriedades 
diferentes em diferentes direções). 
 
Trabalho a quente (TQ): 
Feito acima da temperatura de recristalização do material (temperatura de encruamento) e é 
utilizado para reduzir os esforços de conformação. 
A temperatura do trabalho a quente é bem abaixo do ponto de fusão do material para que não 
ocorra fragilização a quente (presença de composto com menor ponto de fusão). 
Vantagens: 
▪ Exige menos energia para deformar o material; 
▪ Proporciona aumento na ductilidade e tenacidade comparado ao estado fundido. 
Desvantagens: 
▪ A estrutura e propriedades dos metais não são tão uniformes (a deformação é maior 
nas camadas superficiais). 
▪ Pode ocorrer crescimento de grão no interior da peca uma vez que o núcleo leva mais 
tempo para esfriar que a superfície externa. 
 
Trabalho a frio (TF): 
Trabalho acompanhado do encruamento do metal. 
Vantagem: aumento de resistência e dureza do material, melhor controle dimensional. 
Desvantagem: decréscimo da ductilidade do material. (diminui alongamento total) 
Encruamento: também chamado de trabalho a frio, modifica a estrutura cristalina através da 
deformação plástica (interação das discordâncias entre si com outras barreiras e aumento do 
número de discordâncias) aumentando a dureza do material. 
Coeficiente do encruamento: medido pela taxa de deformação ao aplicar uma determinada 
tensão. 
*Para processos de conformação a frio damos preferência a matérias com coeficiente de 
encruamento maior. Dessa forma, ao deformar um material, a região deformada encrua 
aumentando a tensão necessária para que continue deformando. Enquanto isso, a região 
imediatamente ao lado começa a deformar até que encrue e a tensão não seja mais suficiente. 
(repete-se o ciclo). Isso faz com que a deformação seja mais homogênea e permite maior 
controle dimensional da peça conformada. 
 
Trabalho a morno: 
Processo que objetiva aliar as vantagens das conformações a quente e a frio, nele ocorre a 
recuperação do material sem ocorrer a recristalização. O processo mais conhecido é o 
forjamento. 
Recristalização: os grãos modificados pela conformação formam novos grãos e reduzem 
tensões internas. 
Recuperação: rearranjo das discordâncias, melhora a ductilidade do material (sem a formação 
de novos grãos) sem diminuir muito a resistência do material. 
*Podemos controlar as propriedades finais de um produto deformando com severo trabalho a 
frio seguido de um recozimento de recuperação, restaurando grande parte da ductilidade sem 
reduzir muita resistência. 
 
 
 
Ductilidade a quente: 
Os materiais apresentam variações não lineares em sua ductilidade de acordo com a 
temperatura. Um material pode apresentar alta ductilidade em temperaturas entre 600 e 700 
graus. Em seguida apresentar baixa ductilidade entre 700 e 900 graus. Finalmente alta 
ductilidade entre 900 e1000 graus. 
 
 
Influência da taxa de deformação: 
▪ Aumento da tensão de escoamento; 
▪ Aumento na temperatura de recristalização; 
▪ Recuperação/recristalização dinâmica retardada. 
 
4. Propriedades Mecânicas 
Reposta mecânica do material devido a um esforço externo 
(carregamento): 
Carregamentos: 
▪ Estáticos; 
▪ Dinâmicos (impactos e cíclicos). 
Carregamentos estáticos: 
▪ Tração; 
▪ Compressão; 
▪ Torção; 
▪ Cisalhamento. 
 
Ensaio de Tração: 
Submeter material ao alongamento até a ruptura. 
 
Alguns metais, ao serem submetidos a ensaios de tração apresentam a formação das bandas 
de Luders que dão uma aparência desagradável a olho nu. Uma vez formadas, esses defeitos 
só podem ser corrigidos retornando a peça ao forno. Entretanto, para evitar esse problema 
são utilizados materiais previamente encruados antes da laminação final. 
Porém, materiais previamente encruados possuem prazo de vencimento pois mesmo em 
estoque (a temperatura ambiente) envelhecem reformam as atmosferas de Cottrell e voltam a 
apresentar bandas de Luders após a laminação. 
 
Resiliência: energia que o material absorve na região elástica. 
5. Laminação 
Laminação é processo de conformação que modifica a seção transversal de um material 
passando-o entre dois cilindros que giram em sentidos contrários. O material é submetido a 
tensões compressivas elevadas devido a prensagem dos rolos. Também é submetido a tensões 
cisalhantes superficiais resultantes do atrito entre os rolos e os materiais. As forças de atrito 
também são responsáveis por puxar o material para dentro dos cilindros. 
• Processo mais utilizado na fabricaçãode chapas e perfis; 
• Alta produtividade; 
• Bom controle dimensional; 
• Grande variedade de produtos finais. 
 
Laminador 
• Motor fornece potência e controla a velocidade dos cilindros; 
• Construção bastante rígida para suportar forças; 
• Os cilindros são de aço fundido ou forjado; 
• Os cilindros são aquecidos pelo material laminado a quente e é necessário o 
resfriamento adequado usualmente através de jatos de agua; 
• Os laminadores podem ser du, tri, quadro e laminador agrupado. 
 
 
Laminação a quente 
• Peca inicial é um lingote, placa ou tarugo fundido; 
• Temperatura de trabalho acima da temperatura de recristalização do metal da peça 
afim de reduzir a resistência a deformação plástica e evitar o encruamento para os 
passes subsequentes; 
• Aplica-se em situações iniciais (desbaste) com grandes reduções de seções 
transversais. 
Vantagens: 
• Menor gasto de energia no motor*; 
• Sem encruamento; 
• Maiores taxas de deformação; 
• Preserva ductilidade; 
• Material isotrópico (a temperatura de recristalização proporciona rearranjo dos grãos) 
Desvantagens: 
• Superfície de acabamento ruim (formação de óxidos e descarbonetação); 
• Baixa precisão dimensional; 
• Superfície não homogênea pois superfície (menores grãos) resfria antes que o núcleo 
(maiores grãos); 
• Maiores gastos de energia para aquecimento acima da TC; 
• Redução vida útil equipamentos (fadiga térmica). 
 
Laminação a frio 
• Peca inicial é um produto semiacabado (chapa) previamente laminado a quente; 
• Temperatura de trabalho acima da temperatura de recristalização, o material 
apresenta maior resistência a deformação e aumento dessa resistência com o 
encruamento; 
• Não permite intensidades elevadas de redução de seção transversal; 
• Talvez necessite de recozimento entre os passes; 
• Aplicada normalmente para operações finais (acabamento). 
Vantagens: 
• Anisotropia (grãos alongados na direção do rolo); 
• Melhor superfície de acabamento; 
• Aumenta dureza (encruamento); 
• Melhores tolerâncias; 
• Redução energia gasta. 
 
Desvantagens: 
• Maiores tensões para deformação; 
• Dureza excessiva (baixa ductilidade); 
• Aumento estresse residual; 
 
Tipos de laminadores 
• Laminador universal (cilindros horizontais e verticais); 
• Laminadores de barras e perfis (com canais “moldes”); 
• Laminadores tipo Gray (perfis H); 
• Laminador obliquo (para tubos sem costura); 
• Thread-rolling (laminador para fazer dentes); 
 
 
 
Dimensionamento do laminador 
 
O diâmetro do cilindro influencia na resposta de tração e compressão interna no material 
laminado. Menores diâmetros reduzem a força de laminação. 
 
Defeitos em produtos semiacabados 
 
Causas: 
• Desalinhamentos; 
• Aquecimento desuniforme; 
• Folgas laterais; 
• Cálculo incorreto das velocidades e rotações; 
• Desgaste superfícies laminadores; 
Defeitos em produtos acabados 
Defeitos de formas: 
• Falta de material; 
• Formação de nervuras; 
• Abaulamento; 
• Flambagem; 
• Retorcimento; 
 
 
Causas: 
• Ajuste; 
• Posicionamento; 
• Acabamento superficial dos cilindros e das guias (desgaste); 
• Descontrole da temperatura; 
• Flexão dos cilindros de laminação; 
 
Flexão dos cilindros de laminação - camber 
Os rolos sofrem deformações – chamadas de camber - durante a laminação pois as tensões 
aplicadas nas chapas são muito altas. Como correção temos: 
• Camber: curvatura no rolo que corrige a curvatura gerada na laminação; 
• Back-up roll: rolo que oferece suporte ao rolo de trabalho, dividindo as tensões e 
diminuindo a flexão no rolo de trabalho. 
• Displacement: deslocamento entre os rolos de suporte e os rolos de trabalho. 
• Rolos CVC: com coroa variável (paralelos côncavos e convexos). 
 
Defeitos em produtos planos laminados a frio 
Defeitos: 
• Encurvamentos; 
• Arco transversal; 
• Retorcimento; 
• Abaulamento; 
• Tensoes residuais; 
• Quebra de linha central; 
• Quebra de bordas; 
• Enrugamento de bordas; 
• Enrugamento de centro; 
• Cisão de centro; 
• Alligatoring (alta velocidade lateral que gera compressão no centro da chapa). 
Defeitos de superfície: 
• Costuras; 
• Rugas; 
• Marcas; 
• Ricos; 
• Escamas; 
• Trincas; 
• Dimensões; 
• Propriedades mecânicas; 
 
Correção: 
• Variação apropriada da cunha e da coroa do laminador; 
• Controle da temperatura do material; 
• Controle do gap dos rolos; 
• Controle da velocidade dos rolos; 
• Uso de rolos com camber (cuidado com over cambering e insuficiente camber); 
 
Trincas superficiais em barras laminadas 
Causas: 
• Composição química; 
• Ductilidade a quente; 
• Bitola; 
• Calibração; 
 
Força de laminação 
Problemas: 
• Causam deflexão e achatamento dos rolos; 
• Colunas de apoio podem defletir. 
 
Redução: 
• Reduzindo atrito interface rolo-peca; 
• Usar rolo diâmetro menor; 
• Reduzir área de contato; 
• Laminação a altas temperaturas; 
• Aplicar tensão a frente e/ou a ré na chapa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Estampagem 
• Conformação de chapas finas; 
• Realizado geralmente frio; 
• Imposta pela ação de um punção para que a peca adquira a forma da matriz; 
 
Ferramental 
 
 
Operações de estampagem 
Operações de corte: 
• Corte; 
• Entalhe; 
• Puncionamento; 
• Recorte; 
• Transpasse. 
 
Operações de deformação: 
• Dobramento; 
• Repuxo; 
• Cunhagem; 
• Extrusão; 
• Forjamento a frio. 
 
 
 
 
 
Corte 
 
 
• Material entre dois gumes cortantes; 
• Importante ter o controle da folga; 
• Para chapas largas um dos gumes não é reto (guilhotina); 
 
Folga: 
Cálculo da folga: 
c= a t 
folga = abono * espessura 
Cálculo da forca: 
F= S t L 
Força = tensão de cisalhamento * espessura * perímetro 
 
 
Estudo do layout da chapa 
 
• Estudo da posição que deve ocupar a peca na tira de chapa (separação); 
• Economia de material; 
• Estudo do sentido de laminação da chapa (resistência mecânica adequada da peça); 
• Pode contribuir para o aumento de produtividade e acabamento das peças; 
• As vezes é interessante alterar o desenho da peça de forma a aproveitar a chapa. 
 
 
 
Disposição invertida: exige que a tira passe duas vezes pela mesma ferramenta ou que a 
ferramenta seja equipada com dois punçoes (aumento da potência da prensa). 
 
 
Trimming, Shaving e Fine blanking 
 
Trimming: operação para remover excesso de material 
Shaving: operação com folga pequena para melhorar o acabamento e dimensionamento da 
peça. 
Fine blanking: combina extrusão a frio e estampabilidade. Permite melhor precisão com o uso 
de menores folgas e menores die break*. Essa técnica é economicamente viável por que 
consegue finalizar o produto (acabamento e dimensionamento) em uma única operação e 
pode ser usada para vários metais e formas. 
 
 
 
 
Dobramento 
• Processo de conformação que transforma segmentos retos em curvos; 
• É importante ter o controle da espessura da chapa no local da dobra para que o 
material não trinque/rasgue; 
 
 
Linha neutra: através dela que se calculam as dimensões da peca antes da dobragem para 
alcançar as dimensões desejadas depois da dobragem. 
Raio mínimo de dobragem: raio mínimo para que o material não trinque na superfície após a 
dobra. 
Retorno elástico na dobra: depende do material da peça e da relação entre raio e espessura. 
Existem formas de calcular o retorno elástico e contorna-lo para que não afete as dimensões 
finais da peça. Uma delas é dobrar o material até um raio de curvatura menor do que o 
desejado, assim quando efeito de mola ocorrer a peca atinge o raio adequado. 
 
Estampagem profunda ou embutimento 
 
• Utilizada para modelar artigos com forma de copo (banheiras, para-lamas..); 
• Há pressão de fixação para evitar formação de rugas na chapa. 
• Objetiva-se a menor variação possível de espessura. 
• Na fabricação de pecas por embutimento deve-se levar em conta uma folga (varia com 
o material) entre matrize punção para permitir o escoamento do material para o 
interior da matriz sem surgir tensões cisalhantes que levam a ruptura do material. 
 
 
7. Materiais para carrocerias 
Funções carroceria 
• Aparência; 
• Funções estruturais; 
• Ergonomia e espaço interno; 
• Segurança; 
• Aerodinâmica; 
• Isolamento; 
• Visibilidade; 
• Resistência a corrosão; 
 
Material carroceria 
• Aços; 
• Ligas de alumínio; 
• Magnésio; 
• Polímeros; 
• Compósitos; 
 
Coeficiente de encruamento 
 
Estampabilidade 
 
Resistência a corrosão 
 
 
 
Classificação dos aços utilizados em carrocerias 
 
Classificação por resistência mecânica: 
• Aços de baixa resistência (IF e baixo carbono); 
• Aços de alta resistência HSS; 
• Aços de alta resistência avançados AHSS; 
 
Classificação por propriedades mecânicas: 
• Alongamento total; 
• Coeficiente de encruamento; 
• Razão de expansão de furo (“flangeabilidade”); 
 
Escolha do material 
 
A escolha do material é feita através de 
cálculos que indicam onde é necessário 
materiais mais resistentes e onde não é. 
Ademais o peso do veículo também é 
visado na escolha do material. 
Estética. 
CUSTO!