AULA_19-20_MAT_DE_CONST_MEC

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
OCB
Prof. Dr.Odney Carlos Brondino
1Provérbio chinês: 
“Escuto e Esqueço, Vejo e Lembro, Faço e Aprendo.”
OCB
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
�Aços para arames e fios Arame ou fio é um produto obtido por 
trefilação, de seção transversal uniforme, geralmente circular, 
muito pequena em relação ao comprimento. Esses produtos 
podem apresentar também seções quadradas, hexagonais, podem apresentar também seções quadradas, hexagonais, 
octogonais, ovais, triangulares, chatas, etc.. As dimensões das 
seções podem variar desde 0,02mm até cerca de 25mm. 
�Para a fabricação de arames parte-se do chamado fio-máquina 
obtido por laminação aquente de barras em geral quadradas. 
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OCB
�Os aços utilizados na produção de arames ou fios na maioria são 
ao carbono e de baixo teor para aplicações mais comuns até aços 
de médio e de alto teores de carbono inclusive aços de baixa ligas 
para aplicações de maior responsabilidade, no estado recozido 
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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�Aplicações:
pregos simplesmente acabados por jateamento, galvanizados
ou estanhados; arames para cercas lisos ou farpados no
estado galvanizado; arames para concreto armado (malhas
e telas); arames para fardos; cabos ou tirantes; fio de música ou cor da de piano; molas.
ou encruado. 
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Processo de fabricação: 
No processo de trefilação o fio máquina é inicialmente 
decapado em solução de ácido sulfúrico ou ácido muriático 
aquecido (banho) a vapor (5-20% concentração). 
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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aquecido (banho) a vapor (5-20% concentração). 
�O material é em seguida, lavado em água corrente e 
recebe uma camada de cal para neutralizar o excesso de 
ácido, evitar a oxidação e servir como portador do lubrificante 
(comum: sabão ) durante trefilação. 
�O material é puxado (velocidades de 5 a 15m/s) através de fieiras de metal duro em 
passes sucessivos (1-19 passes, redução em área de 20-30% por passe). 
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�Redução (%) = [ (Ai – Af) /Ai ] x 100 
Classificação dos fios de aço carbono:
�Não patenteados (encruados, recozidos, normalizados e posteriormente temperados e 
revenidos);
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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revenidos);
�Patenteados (tratamento isotérmico, austêmpera) –visa melhorar 
os limites de elasticidade e de resistência mecânica e a tenacidade) 
após trefilação.
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CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS PARA ARAMES E FIOS
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
6Fonte: CHIAVERINI, V. , 2005
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�Aços para molas Molas são elementos de máquina que exigem cuidados especiais 
com relação ao projeto e a especificação dos materiais utilizados para sua fabricação. 
�Estão sujeitas a esforços variados e extremos, variações de temperatura, meios 
corrosivos e abrasivos, vibrações, etc.. 
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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�Podem ser do tipo helicoidal ou em espiral ou semi-elípticas. 
As molas helicoidais são divididas em:
�de extensão: de bobina fechada para esforços de 
�tração – material trabalha sob torção;
�de compressão: de bobina aberta para suportar esforços de compressão e choque –
material trabalha sob torção;
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Aços para molas Fabricação e composição química:
�de torção: de bobina fechada para suportar esforços laterais de torção – material 
trabalha sob dobramento. As molas helicoidais são fabricadas a partir de barras e fios e 
as semi-elípticas a partir de tiras de aço.
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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Aços para molas Fabricação e composição química:
�As molas são obtidas a partir de tiras ou fios de aço carbono ou aço liga no estado
recozido. As molas conformadas são então temperadas em óleo e revenidas;
�As molas podem ser fabricadas a partir de fios ou tiras já endurecidos (temperados e
revenidos ou patenteados e estirados afrio). As molas obtidas são tratadas
termicamente (alívio de tensões a baixa temperatura). Os aços ao carbono (0,50-
1,20%C) satisfazem quase que completamente aos requisitos exigidos para molas,
temperatura de trabalho até 120°C.
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Requisitos e propriedades fundamentais para fios e molas:
�Algumas aplicações exigem aços ligados (maior limite de fadiga e maior temperatura
de trabalho, 230°C) contendo Cr e V ou Si e Mn em teores acima dos normais.
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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�Elevado limite de elasticidade;
�Elevada resistência ao choque – veículos em geral;
�Elevado limite de fadiga - baixo nível de defeitos internos e sobretudo superficiais
(marcas de ferramenta, riscos das fieiras de trefilação, inclusões, rugosidades,
descarbonetação superficial, oxidação).
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Propriedades mecânicas de aços para molas helicoidais enroladas a frio. 
�Para melhorar as propriedades finais das molas, sobretudo a resistência à fadiga, 
recorre-se ao encruamento superficial das molas por jateamento (introdução de tesões 
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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recorre-se ao encruamento superficial das molas por jateamento (introdução de tesões 
de compressão na superfície das molas, 
�revestimentos com Cádmio - Cd para melhorar a resistência à corrosão e à abrasão. 
�A pintura também é utilizada
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AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
Fonte: CHIAVERINI, V. , 20055) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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Aços (carbono) para molasFonte: 
CHIAVERINI, V. , 2005
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Aços para Molas:
�São aços comuns, em alguns caso com adições de
elementos de liga, principalmente o manganês,
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
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apresentando como características básicas um alto limite
de elasticidade e resistência à fadiga.
�São Exemplos de aços para molas os AISI (American
Iron and Steel Institute) 1070, 1080, 1090; da norma DIN
podemos citar: 50 Mn 7, 50 Cr V4
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AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
5) AÇOS PARA ARAMES, FIOS E MOLAS
13Manual de Aços Gerdau - edição atualizada 2003
AFNOR - Associação Francesa de Normas. // BS - British Standards. // UNI - Ente Nazionale Italiano di 
Unificazione // JIS - Japanese Industrial Standards. // DIN - Deutsche Industrie Normen. // ABNT - Associação 
Brasileira de Normas Técnicas. // SAE - Society of Automotive Engineers. // AISI - American Iron and Steel 
Institute. // ASTM - American Society for Testing and Materials.
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Aços de usinagem fácil são aços que apresentam melhor desempenho durante
usinagem, são cortados mais facilmente possibilitando maior produtividade em
processos de produção em massa de peças com dimensões e geometrias variadas. A
usinabilidade é uma propriedade relacionada com a facilidade com que um material
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
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pode ser cortado, de acordo com as dimensões, forma e acabamento superficial
requeridos comercialmente. A usinabilidade depende, desta forma, de uma série de
fatores (qualidade, forma da ferramenta de corte, tipo e estado da máquina ferramenta,
velocidade de avanço e profundidade de corte, fluido de resfriamento, etc.). Assim, a
usinabilidade não é uma propriedade fácil de se medir e o método mais comum é a
usinabilidade relativa que consiste em, sob condições prefixadas de usinagem,
determinar qual material garante vida mais longa da ferramenta entre afiamentos
consecutivos ou ainda qual o desgaste sofrido pela ferramenta.
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Aços de usinagem fácil Uma melhor usinabilidade depende da composição química e 
da microestrutura do aço a ser usinado. Assim, a dureza do aço é um fator importante. 
Valores elevados de dureza, em geral, significam dificuldades de usinagem ao passo 
que valores médios e baixos de dureza estão associados a boa usinabilidade. No 
entanto,a dureza, a rigor, não é um bom parâmetro de avaliação da usinabilidade já 
que o material usinado encrua e aços com durezas muito baixas ou elevada 
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
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que o material usinado encrua e aços com durezas muito baixas ou elevada 
ductibilidade resultam em adesão do cavaco à ferramenta de corte quando deveriam 
ser removidos. A microestrutura dos aços, por outro lado, é o fator que melhor 
caracteriza a usinabilidade. Sem alterar a composição química de um aço é possível 
melhorar a sua usinabilidade modificando a sua microestrutura por meio de tratamentos 
térmicos ou mecânicos adequados (aços de baixo carbono, <0,15%C são melhor 
usinados no estado normalizado, em vez de recozidos ou encruados). 
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�Aços de elevado teor de carbono são melhor usinados quando a microestrutura é do
tipo esferoidita (tratamento térmico de esferoidização).
�A formação de inclusões não metálicas (MnS) ou a introdução controlada de metais
dúcteis como chumbo e bismuto, formando uma fina dispersão, melhora,
significativamente, a usinabilidade constituindo os aços de usinagem fácil.
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
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significativamente, a usinabilidade constituindo os aços de usinagem fácil.
Aços de usinagem fácil com inclusões não metálicas:
�As inclusões são, neste caso, de MnS (sulfeto de manganês) e são produzidas a partir
da combinação (adição controlada) de enxofre (0,08-0,24%) e manganês (0,3-1,7),
proporção de 1S:5Mn.
�Os MnS podem ser globulares ou alongados (aços laminados aquente) e formam,
durante usinagem, cavacos curtos/quebradiços (interrompendo o corte) já que atuam
como lubrificantes impedindo a adesão do cavaco à ferramenta de corte.
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Aços de usinagem fácil com inclusões não metálicas:
�A adição de fósforo (P), em teores menores que 0,12%, em aços de baixo carbono,
melhora a usinabilidade já que forma cavacos curtos (endurecimento do aço por
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
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solução sólida no ferro). Nestas condições a máquina de usinagem é menos solicitada,
o acabamento da peça é melhorado, a velocidade de usinagem pode ser aumentada
(as vezes duplicada) em comparação com aços não ressulfurados. O aço considerado
padrão de usinabilidade é o SAE 1112. MnS
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AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
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AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
AÇOS DE 
USINAGEM FÁCIL 
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�Efeito da microestrutura sobre 
a usinabilidade de aço SAE 
4140 Índice de usinabilidade 
(I.U.) do SAE 1112 é 100.
�Quando um outro metal tem 
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
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�Quando um outro metal tem 
um I.U.=70, significa que sua 
usinabilidade é 70% da do aço 
SAE 1112 no estado encruado. 
C.Q. : (0,4%C; 0,50-0,95%Cr; 
0,12-0,25%Mo) 
Fonte: CHIAVERINI, V. , 2005
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Efeito da microestrutura sobre a usinabilidade de aço SAE 5160. (0,60%C; 0,8-1,0%Cr) 
Fonte: CHIAVERINI, V. , 2005
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
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esferoidizado
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�Usinabilidade de aços contendo chumbo.
�A adição de 0,15-0,35% Pb ao aço no estado líquido resulta em uma fina dispersão de 
partículas de Pb. 
AÇOS PARA DIVERSAS UTILIDADES OU APLICAÇÕES
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
�Seu uso é limitado a baixas temperaturas já que o Pb funde a 327°C. 
Fonte: CHIAVERINI, V. , 2005
NORMA BRASILEIRA ABNT NBR NM 87:2000
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AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
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