capítulo 1 introdução à conformação plástica

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁCENTRO TECNOLÓGICO

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICADISCIPLINA: CONFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS

INTRODUÇÃO À CONFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS

CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃOCONFORMAÇÃO

Conformação dos metais é a modificação de um corpo metálico para outra forma definida.

Os processos de conformação podem ser divididos em dois grupos: Processos Metalúrgicos e Processos Mecânicos.

Processos metalúrgicos aplicações de temperatura

(T)

Conformação por sinterização(T<Tfusão)

Conformação por solidificação(T>T fusão)

•Fundição•Lingotamento•Soldagem

•Metalurgia do Pó

Processos mecânicos aplicações de

tensões(σ)

Conformação por usinagem de corte(σ>σruptura)

Conformação por deformação plástica (σ<σruptura)

•Extrusão•Forjamento•Laminação•Trefilação•Estampagem

•Torneamento•Fresamento•Aplainamento •Retificação

Corte Dobramento Embutimento Estiramento

Processos Mecânicos

Conformação por Usinagem de Corte

Torneamento

Torneamento Cônico

Rosqueamento Faceamento Faceamento de Ressaltos

Torneamento de Perfis

Perfilamento Sangramento Recartilhamento Torneamento cilíndrico

Figura 1 – Esquema da operação de torneamento.

Fresamento

(a) (b)

Figura 2 – (a) Esquema da operação de fresamento horizontal;

(b) Esquema da operação de fresamento vertical.

Retificação

Figura 3 – Esquema da operação de retificação.

Conformação por deformação plástica

Extrusão

Figura 5 – (a) Esquema do processo de extrusão; (b) Equipamento.

(a) (b)

Forjamento

(a) (b)

Figura 8 – (a) Esquema do processo de forjamento; (b) Processo real de forjamento.

Laminação

(a) (b)

Figura 9 – (a) Esquema do processo de laminação; (b) Imagem real do processo de laminação.

Trefilação

(a) (b)

Figura 10 – (a) Esquema do processo de trefilação; (b) Processo real de trefilação.

Estampagem

Corte

Figura 11 – (a) Esquema do processo de corte; (b) Processo real de corte.

(a)

(b)

Dobramento

Figura 12 – (a) Esquema do processo de dobramento; (b) Processo real de dobramento.

(a)(b)

Embutimento (Profundo)

Figura 14 – (a) Esquema do processo de Embutimento; (b) Processo real de Embutimento.

(a)

(b)

Estiramento

Figura 15 – (a) Esquema do processo de estiramento; (b) Processo real de estiramento.

(a)

(b)

CARACTERÍSTICAS DOS PROCESSOS CARACTERÍSTICAS DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃODE CONFORMAÇÃO

O processo de conformação possui quatro características principais:

• Geometria: Os processo de manufatura podem produzir famílias de geometrias, tendo algumas delas extraordinários custos e esforços.

• Tolerância Dimensional: Tolerâncias dimensionais servem a um duplo propósito – funcionamento adequado dos componentes fabricados e capacidade de substituir um componente defeituoso.

• Razão de Produção: É a característica relacionada com a produtividade dos processos de fabricação.

• Fatores Ambientais e Humanos: O processo de fabricação deve ser examinado visando seus efeitos ambientais, interface com os recursos humanos e o uso de energia e recursos materiais.

Figura 16 – Esquema simplificado da classificação dos processos de conformação.

Tabela 1 - Classificação dos processo de conformação maciça.

Tabela 2 - Classificação dos processos de conformação para chapas.

VARIÁVEIS DOS PROCESSOS DE VARIÁVEIS DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO PLÁSTICACONFORMAÇÃO PLÁSTICA

CONSIDERAÇÕES INICIAIS

A conformação plástica de metais consiste em transformar um componente inicialmente simples, num outro complexo, produzindo pouca ou nenhuma sobra. Além de apresentar melhores propriedades mecânicas e metalúrgicas.

Para uma dada operação de conformação o projeto essencialmente consiste em:

• Estabelecer as relações cinemáticas;

•Estabelecer o limite e conformabilidade;

•Prever as forças e tensões necessárias para efetuar a operação de conformação.

CONFORMAÇÃO PLÁSTICA DE METAIS COMO UM SISTEMA

Um sistema de conformação plástica metálica consiste de todas as variáveis de entrada, tais como:

MATERIAL DO TARUGO

• Tensão de escoamento como função da deformação, taxa de deformação, temperatura e microestrutura (equações constitutivas).

• Conformabilidade como função da deformação, da taxa de deformação, temperatura e microestruturas (curvas limites de conformação).

• Condições superficiais.

• Propriedades termo-físicas.

• Condições iniciais (composição química, temperatura, estados anteriores da microestrutura).

• Efeitos de mudanças em microestrutura e composição química na tensão de escoamento e conformabilidade.

FERRAMENTAL

• Geometria das ferramentas;

• Condições superficiais;

• Material/dureza/tratamento térmico;

• Temperatura;

• Rigidez e precisão.

ZONA DE DEFORMAÇÃO

• Mecanismo de deformação, modelo usado para análise;

• Fluxo de metal, velocidade, taxa de deformação, deformação (cinemática);

• Tensões (variação durante a deformação);

• Temperaturas (geração e transferência de calor).

EQUIPAMENTO USADO

• Velocidade/razão de produção;

• Força/capacidade de conversão de energia;

• Rigidez e pressão.

PRODUTO

• Geometria;

• Precisão dimensional/tolerâncias;

• Acabamento superficial;

• Microestrutura, propriedades mecânicas e metalúrgicas.

AMBIENTE

• Capacidade de mão-de-obra;

• Poluição do ar e sonora e resíduos líquidos;

• Controle da produção e equipamentos disponíveis na fábrica.

CONDIÇÕES DA INTERFACE FERRAMENTA-PEÇA

• Tipo de lubrificante e temperatura de trabalho;

• Isolação e características de resfriamento na camada de interface;

• Lubrificação e tensão de cisalhamento ao atrito;

• Temperaturas (geração e transferência de calor).

Figura 17 – Esquema de um sistema geral de conformação plástica.

Figura 18 – Inter-relacionamento entre diversos fatores que influenciam no processo de forjamento.

Figura 19 – Relação entre variáveis de processo e caracterização de prensas no forjamento a quente.