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Processos de conformação - Coggle Diagram
Processos de conformação
Introdução
- Conjunto de processos de manufatura que usa a
deformação plástica para mudar a forma do material
- Ferramenta aplica tensões (compressivas, trativas, de dobramento ou de cisalhamento): excedem o limite de
escoamento do material. Material este que possui baixa tensão de escoamento e alta ductilidade
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Conformação em chapas
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- Operações correlatas em chapas, tiras, bobinas
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Processos mecânicos
- constituídos pelos processos de conformação plástica e pelos processos de conformação por usinagem
Processos metálurgicos
- conformação por solidificação
e conformação por sinterização
Temperatura de trabalho: a frio (provoca o aparecimento do encruamento) e a quente (o encruamento é eliminado pela recristalização do metal)
Fundamentos:
Deformação Plástica:
- Peça metálica tracionada: passa por deformação
elástica posteriormente por deformação plástica
- Ductilidade: grau de deformação permanente antes
da ruptura
- Quando se atinge a tensão limite de escoamento, o corpo inicia a deformação plástica
Deformação:: é a razão entre a diferença das dimensões finais e iniciais de um material dividido pelo valor inicial desta dimensão
- A deformação de engenharia é uma grandeza adimensional e representa um valor média específico da deformação tomado sobre a extensão do segmento observado
Conformabilidade:
- analisa a integridade das ferramentas
• equipamentos empregados no processo, caracterizando oq se denomina de capacidade do processo.
- depende de: tipo de material trabalhado, temperatura de trabalho, estado de tensão e gradiente de deformação desenvolvido.
- Composição química, tamanho e forma granular, porcentagem, distribuição, morfologia, tamanho, natureza de precipitados e soluções sólidas. Estas são variaveis que afetam o material conformado
- Grau de deformação, taxa de deformação, temperatura, atrito e estado de tensão. Estas são variaveis que afetam os processos de conformação
Ensaios de conformabilidade: Buscam avaliar quantitativamente as características dos materiais metálicos sob condições específicas de solicitação
- Ensaios de laboratório: o estado de tensão presente é conhecido e pode ser adequadamente controlado, assim como a temperatura e taxa de deformação
- Ensaio tração: O ensaio de tração é utilizado para determinar a curva Tensão x Deformação e medir as propriedades de Resistência à Tração, Módulo de Elasticidade, Tensão no Escoamento, Tensão na Ruptura, Deformação no Escoamento, Deformação na Ruptura, etc
- No ensaio de torção pode-se atingir níveis elevados de deformação e de taxa de deformação sem que se observe o "empescoçamento". O atrito não influencia o comportamento do material ensaiado;
- Como desvantagem tem-se no ensaio de torção uma grande reorientação do material quando submetido a grandes deformações
- Ensaio de compressão:
- No ensaio de compressão, ou recalque, de cilindros, não há os efeitos de "empescoçamento" e de reorientação cristalina propiciando grandes deformações até romper-se o material ensaiado
- A grande dificuldade desse tipo de ensaio reside na manutenção de uma taxa de deformação constante, que exige o uso de equipamentos especiais
- Ensaio de dobramento:
- O ensaio de dobramento é empregado para avaliar a conformabilidade de placas espessas e é normalmente realizado a frio
- Pode-se determinar a ductilidade de um material metálico através do ângulo de dobramento atingido quando de sua falha.
- Ensaios de fabricação : esses ensaios buscam reproduzir as condições verificadas nos processos de conformação e por isso exigem equipamentos e dispositivos mais elaborados do que os universais empregados nos ensaios de laboratório
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Temperatura de conformação: possui grande influencia na resistencia mecanica, limite de escoamento( maior temperatura, menor limite de escoamento) e taxa de deformaçao ( maior temperatura, maior taxa de deformaçao)
- Encruamento : interação das discordâncias entre si com outras barreiras, que diminuem os restringem o seu movimento através da rede cristalina. Sendo que os efeitos são reversiveis.
- Taxa de encruamento: quanto a taxa de resistência
mecânica muda com a deformação plástica
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Trabalho a quente:
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• Limite de escoamento diminui, ductilidade aumenta
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- Metais que fraturam a frio podem ser trabalhados
Vantagens:
- Altas temperaturas eliminam ou reduzem as heterogeneidades químicas
• Defeitos, como poros, são reduzidos ou eliminados
Limitações:
- Precisão dimensional pobre
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Atrito: em alguns processos, 50% da energia é para vencer o atrito, sendo assim indesejado.
- Causa: fluxo do metal retardado, elevação da temperatura, tensões residuais, defeitos, aumento da demanda de força e potência, etc.
- Lubrificantes: tem varias finalidades, entre elas: minimizar a corrossão, atuar como barreira térmica. reduzir o atrito,etc. Exemplos são: serragem, óleos minerais, grafite, etc.
Laminação:
Laminação convencional:
- Modificar a seção transversal pela passagem do material entre dois cilindros como geratriz retilínea ou contendo canais entalhados.
- Processo proporciona alta produtividade e controle
dimensional
- Material é submetido a tensões compressivas
elevadas: ação de prensagem dos rolos
- Laminador: Cilindros, mancais, carcaça (gaiola), motor. A força destes podem atingir milhares de toneladas. Podendo ser duo,trio ou quádruo.
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Laminação de roscas
- Processo é feito a frio: filetes com elevada resistência mecânica e com tensões residuais compressivas ( melhorando a resistência a fadiga)
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- Usinagem: no caso da laminação é recomendada
para altos lotes de produção
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Forjamento:
- Nome genérico para operações de conformação mecânica efetuada com esforço de compressão para o que o material assuma a forma ou perfil da ferramenta
- Ferramental: par de ferramentas de superfícies plana
ou côncava denominada matriz ou estampo
- Maioria das operações é efetuada a quente
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Forjamento rotativo:
- Operação que visa a redução do diâmetro de um
tubo ou cilindro sólido
- Empregada geralmente em extremidades de peças
para criar seção cônica ou afunilada
Extrusão :
- Conformação por compressão no qual o metal é forçado a fluir através de uma matriz com forma desejada para produzir seção reduzida
- Geometria da matriz permanece inalterada
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Variaveis:
Razão de extrusão:
- É a razão da área inicial da seção transversal do tarugo com a área final da seção transversal depois da extrusão
Fator de transformação:
- É a razão entra a área da seção transversal do recipiente e a área da seção transversal do perfil multiplicado pelo número de furos.
Temperatura de trabalho:
- Não deve exceder a temperatura solidus, onde se inicia a formação de fase líquida - evitar fissuras.
Velocidade de extrusão:
- Maior velocidade gera maior
taxa de deformação; maior temperatura
Trefilação:
- Matéria prima é estirada em matriz em forma de canal convergente por meio de força trativa aplicado ao lado de saída da matriz
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Dobramento:
- Tira metálica é submetida a esforços aplicados em duas
direções opostas: provocar flexão e deformação plástica
- Há um raio de dobramento abaixo do qual o metal
trinca na superfície externa: raio mínimo de dobramento
- Deve-se considerar a recuperação elástica do material
(efeito mola) para se obter as dimensões finais
Processos correlatos:
- Chapa axialmente simétrica é gradualmente conformada sobre um mandril pela ação de uma ferramenta.
- Geometrias obtidas: cones, semiesferas, tubos e
cilindros, etc.
- Conformação por explosão:
- Uma carga explosiva é usada para conformar uma
chapa ou uma placa na cavidade da matriz