01 - Introdução e Classificação dos Processos

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MET146 – Transformação Mecânica dos Metais
2008/2
Prof. Ricardo Domingues
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MÉTODOS DE CÁLCULO DE TENSÕES E DEFORMAÇÕES
TENSÕES E DEFORMAÇÕES
Testes, baseados em exercícios propostos, a serem realizados em sala de aula, sem aviso prévio: 40%
1.º seminário, preparado por equipes formadas livremente, apresentado por uma equipe sorteada: 20%
2.º seminário, preparado e apresentado por equipes sorteadas aleatoriamente: 20%
3.º seminário, preparado e apresentado individualmente: 20% 
Caso haja necessidade de exame especial, sua nota substituirá toda a pontuação do semestre, com o mínimo de 60% para aprovação.
ATRITO, LUBRIFICAÇÃO, TEMPERATURA E OUTROS FATORES NA CONF. MECÂNICA (1.o Seminário)
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
ESTAMPAGEM (áudio-visual)
PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÃO MECÂNICA DOS METAIS
INTRODUÇÃO
 
ELASTICIDADE E PLASTICIDADE
TREFILAÇÃO
EXTRUSÃO
FORJAMENTO
LAMINAÇÃO
SEMINÁRIO FINAL (Temas sorteados sobre processos e produtos na Transformação Mecânica)
(incluindo o estudo de quatro artigos técnicos internacionais, sobre inovações nesses processos, para apresentação no 2.o seminário)
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3559-1486 – Sala 28
3551-7097 – República OP 
3486-8183 – Residência BH
8828-9091 – Celular 
rpdemet@em.ufop.br 
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INTRODUÇÃO
 Modificação da forma e/ou das dimensões de um corpo metálico pela ação de tensões mecânicas, sem que haja remoção de material.
Exemplo: Componentes de um automóvel
 Cerca de 80% dos produtos metálicos manufaturados sofrem uma ou mais operações de transformação mecânica. 
CONFORMAÇÃO PLÁSTICA (ou Transformação Mecânica):
O controle dos PARÂMETROS DE PROCESSAMENTO na transformação mecânica (velocidade, temperatura, equipamentos, ferramentas) visa a garantir a qualidade e o custo competitivo dos produtos.
A QUALIDADE DOS PRODUTOS é assegurada pelo controle de: 
dimensão, forma, propriedades mecânicas e condições superficiais.
SOLICITAÇÃO
RESPOSTA
Mecânica do Contínuo
Física dos Sólidos
Abordagem essencialmente qualitativa
Permite avaliações quantitativas
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Curva Tensão-Deformação de um Material Metálico Genérico
Y
sr
Conceitos de:
 resistência mecânica
 resiliência
 dutilidade
 conformabilidade
 
 limite de escoamento
 módulo de elasticidade
 tenacidade
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CONCEITOS E TERMINOLOGIA NO REGIME PLÁSTICO
 grau de deformação ( e )
 coeficiente de encruamento (n)
s = A . e n
 sensibilidade à taxa de deformação (m)
 
Coeficiente de Resistência
Tensão de Escoamento
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 compressão direta
 compressão indireta
 tração
 flexão
 cisalhamento
1 – quanto ao tipo de esforço predominante:
2 – quanto à temperatura de trabalho:
 a frio	 Tt < Trecr
 a quente	 Tt > Trecr
 a morno	 Tt ~ Trecr
 isotérmico	 Tt > Trecr e constante
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS
DE TRANSFORMAÇÃO MECÂNICA
trefilação, extrusão
forjamento, laminação 
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 chapas, perfis		
 tubos, fios, barras
3 – quanto à forma do produto final
4 – quanto ao tamanho da região de deformação
 localizada
 generalizada	
5 – quanto ao modo de escoamento do material
 contínuo	
 intermitente
6 – quanto aos produtos obtidos
 semi-acabados
 acabados
trefilação, extrusão
laminação, trefilação, extrusão
estampagem, forjamento
laminação, trefilação, extrusão
processos primários
processos secundários ou finais
estampagem, forjamento
laminação, estampagem
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS
DE TRANSFORMAÇÃO MECÂNICA
 
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VARIÁVEIS IMPORTANTES NA CONFORMAÇÃO
MATERIAL DE PARTIDA
 conformabilidade 
 condições superficiais
 propriedades físicas/térmicas
 composição química e microestrutura inicial
 efeitos da modificação da microestrutura
INTERFACE FERRAMENTAS/PEÇA
 escoamento do metal
 capacidade de lubrificação
 aplicação e remoção
REGIÃO DE DEFORMAÇÃO
 lubrificante
 temperatura 
 
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FERRAMENTAS
 geometria 
 condições superficiais
 dureza/tenacidade
 temperatura
 rigidez e precisão
EQUIPAMENTOS
 geometria
 qualidade dimensional 
 rigidez e precisão
PRODUTO
 velocidade/produtividade
 capacidade de força/energia 
 qualidade superficial
 microestrutura
 propriedades mecânicas
 ser humano
 poluição
AMBIENTE
 controle, utilidades
 Fim deste tópico
VARIÁVEIS IMPORTANTES NA CONFORMAÇÃO
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Trabalho a frio
 pequenas deformações (relativamente)
 encruamento
 elevada qualidade dimensional e superficial
 normalmente empregado para “acabamento”
 recuperação elástica
 equipamentos e ferramentas mais rígidos
 
Exemplos: Diversas peças forjadas a frio 
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Trabalho a quente
 grandes deformações
 recozimento
 baixa qualidade dimensional e superficial
 normalmente empregado para “desbaste”
 peças grandes e de formas complexas
 contração térmica, crescimento de grãos, oxidação
 
Exemplo: Ponta de eixo 
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Trabalho morno
 reúne as características vantajosas do trabalho a frio e a quente
 reúne as características do trabalho a quente
 peça e ferramentas apresentam temperaturas próximas
 possibilidade de grandes deformações a taxas de deformação reduzidas
Exemplo: Auto-peças forjadas
Trabalho isotérmico
Exemplo: Palheta de turbina
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Motor
Suspensão e freios
Diferencial
Transmissão
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Fonte: AçoPeças Ltda.
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Fonte: Catálogo de Prensas Schuler S.A.
 Tarugo cortado e esboçado Primeiro forjamento
Forjamento Final Peça rebarbada
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Fonte: FACEM Spa - Itália
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CONVERSÃO INTERNA
(Química & Física)
- Redução de Minérios
- Refino
- Tratamentos Térmicos
PROCESSOS DE OBTENÇÃO DOS METAIS E/OU LIGAS A PARTIR DAS MATÉRIAS PRIMAS
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
PROPRIEDADES DOS METAIS 
E/OU LIGAS METÁLICAS
PROCESSOS DE OBTENÇÃO DOS METAIS E/OU LIGAS A PARTIR DAS MATÉRIAS PRIMAS
CONVERSÃO EXTERNA
(Mecânica)
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
FRAGMENTA-
BILIDADE
FLUIDEZ
FUSIBILIDADE
DIVISIBILIDADE
PLASTICIDADE
Aglomerabilidade
a partir do
estado de pó.
METALURGIA
DO PÓ
Escoabilidade
no estado
líquido.
EM AREIA
Coalescência
por fusão
local.
ACETILÊNICA
Remoção de
partes de
um corpo.
TORNEAMENTO
Deformação plástica;
Dutilidade; Maleabilidade;
Processos termo-mecânicos.
TRANSFORMAÇÃO
MECÂNICA
- LAMINAÇÃO
SINTERIZAÇÃO
FUNDIÇÃO
SOLDAGEM
USINAGEM
EM COQUILHA
SOB PRESSÃO
CENTRÍFUGA
DE PRECISÃO
...
ELÉTRICA
A ARGÔNIO
A ARCO 
 SUBMERSO
...
FURAÇÃO
APLAINAMENTO
FRESAMENTO
BROCHAMENTO
SERRAMENTO
RETÍFICA
...
- FORJAMENTO
- EXTRUSÃO
- TREFILAÇÃO
- ESTAMPAGEM
- ESTIRAMENTO
- DOBRAMENTO
- CISALHAMENTO
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS
DE CONFORMAÇÃO DE METAIS
TRANSFORMAÇÃO MECÂNICA DOS METAIS
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RESUMO
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Metalurgia do Pó
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Fundição
Seqüência de operações na produção de uma peça fundida em areia verde
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Soldagem
Representação esquemática da soldagem por eletrodo revestido
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Usinagem
Desenho esquemático de uma fresadora e algumas de suas ferramentas
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Trefilação
Distribuição de tensões no processo de trefilação de seções circulares e exemplo de sarilho
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Extrusão
Visão esquemática da operação de extrusão e exemplos de perfis extrudados
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Forjamento
Seqüência de etapas no forjamento de uma biela
1, 2 : esboçadoras
 
 3 : formadora
 4 : calibradora
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Laminação
Representação esquemática do processo de laminação e imagens de etapas de execução do processo
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Estampagem
Seqüência de operações na estampagem profunda e exemplo de peça estampada na indústria automotiva
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s = A . e n
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Plan1
		Material		A (kgf/mm2)		n
		Aço 0,05% C		54		0.26
		Aço 1010 recozido		70		0.20
		Aço 4135 recozido		103		0.17
		Alumínio 6061 recozido		21		0.20
		Alumínio 6061 envelhecido		42		0.05
		Cobre recozido		32		0.54
		Latão 70/30 recozido		91		0.49
Plan2
		
Plan3
		
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Plan1
						Valores dos coeficientes Yo e m na equação acima, para compressão de
		Metal		Temperatura °C		10%				20%				30%				40%				50%
						Yo		m		Yo		m		Yo		m		Yo		m		Yo		m
		Al		18		14.6		0.013		17.1		0.018		18.9		0.018		20.6		0.018		22.0		0.020
				150		11.4		0.022		13.5		0.022		15.0		0.021		16.1		0.021		17.0		0.026
				250		9.1		0.026		10.5		0.031		11.4		0.035		11.9		0.041		12.3		0.041
				350		6.3		0.055		6.9		0.061		7.2		0.073		7.3		0.084		7.4		0.088
				450		3.9		0.100		4.3		0.098		4.5		0.100		4.4		0.116		4.3		0.130
				550		2.2		0.130		2.4		0.130		2.5		0.141		2.4		0.156		2.4		0.155
		Cu		18		26.3		0.010		40.3		0.001		49.0		0.002		54.1		0.006		55.7		0.010
				150		23.1		0.014		32.4		0.016		37.8		0.020		41.5		0.023		43.5		0.026
				300		20.2		0.016		26.5		0.018		30.2		0.017		32.2		0.025		34.4		0.024
				450		17.0		0.010		22.5		0.004		25.1		0.008		26.6		0.014		26.8		0.031
				600		12.7		0.050		16.8		0.043		18.9		0.041		19.4		0.056		19.0		0.078
				750		7.6		0.096		9.7		0.097		10.0		0.128		8.5		0.186		8.2		0.182
				900		4.7		0.134		6.3		0.110		6.1		0.154		5.5		0.195		5.2		0.190
		Fe		930		16.3		0.088		19.4		0.084		20.4		0.094		20.9		0.099		20.9		0.105
				1000		13.0		0.108		15.6		0.100		17.3		0.090		18.0		0.093		16.9		0.122
				1060		10.9		0.112		12.9		0.107		14.0		0.117		14.4		0.127		13.6		0.150
				1135		9.1		0.123		10.5		0.129		11.2		0.138		11.0		0.159		9.9		0.198
				1200		7.6		0.116		8.6		0.122		8.8		0.141		8.3		0.173		7.6		0.196
Plan2
		
Plan3
		
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