apostila procesos is rev 4. 2010 - celia

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1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.6 1.6.1 1.6.2 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 2 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.1.a 1.3.2 1.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 2.4.7 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4

PROCESSOS METALRGICOS ------------------------------------------------------Fundio--------------------------------------------------------------------------------------Fundio passo-a-passo -----------------------------------------------------------------Caractersticas e defeitos dos produtos fundi-dos --------------------------------Defeitos comuns das peas fundidas -------------------------------------------------O molde ---------------------------------------------------------------------------------------Etapas do processo -----------------------------------------------------------------------Areia de fundio sempre verde -----------------------------------------------------Resistncia do molde ---------------------------------------------------------------------Molde permanente -------------------------------------------------------------------------Fundio sob presso --------------------------------------------------------------------Mquinas de fundio sob presso ---------------------------------------------------A Fundio Automtica -------------------------------------------------------------------A hora e a vez do molde -----------------------------------------------------------------O vazamento --------------------------------------------------------------------------------PROCESSOS DE CONFORMAO MECNICA --------------------------------Introduo ------------------------------------------------------------------------------------Classificao quanto ao tipo de esforo predominante --------------------------Classificao quanto temperatura de trabalho -----------------------------------Outros mtodos de classificao -------------------------------------------------------Procesos metalrgico esquemtico ---------------------------------------------------LAMINAO --------------------------------------------------------------------------------Partes importantes do processo de Laminao ------------------------------------Classificao de Cilindros ----------------------------------------------------------------Etapas de laminao ----------------------------------------------------------------------Laminando um produto plano -----------------------------------------------------------Caractersticas e defeitos dos produtos laminados -------------------------------EXTRUSO ---------------------------------------------------------------------------------Etapas do processo -----------------------------------------------------------------------Tipos de extruso --------------------------------------------------------------------------Defeitos da extruso ----------------------------------------------------------------------Parmetros Geomtricos -----------------------------------------------------------------Parmetros Fsicos ------------------------------------------------------------------------Outras Variveis do Processo ----------------------------------------------------------Equipamentos e acessrios de extruso --------------------------------------------FORJAMENTO -----------------------------------------------------------------------------Definio -------------------------------------------------------------------------------------Martelamento --------------------------------------------------------------------------------Prensagem -----------------------------------------------------------------------------------Matriz aberta ou fechada -----------------------------------------------------------------Defeitos dos produtos forjados ---------------------------------------------------------ESTAMPAGEM -----------------------------------------------------------------------------Tipos de corte -------------------------------------------------------------------------------Dobramento e curvamento --------------------------------------------------------------Dica tecnolgica ----------------------------------------------------------------------------Estampagem profunda

3 3 5 7 7 7 8 11 13 15 16 17 19 18 21 22 22 23 23 24 25 26 27 28 29 31 31 32 32 33 36 36 37 37 37 38 38 38 39 40 43 43 45 46 47 48

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Cursos Tcnicos Profissionalizantes Processos Industriais --------------------------------------------------------------------TREFILAO -------------------------------------------------------------------------------Etapas do processo de trefilao ------------------------------------------------------Defeitos em Produtos Trefilados -------------------------------------------------------SOLDAGEM ---------------------------------------------------------------------------------Definio de soldagem -------------------------------------------------------------------Consideraes sobre a solda ----------------------------------------------------------Solda de Produo e Manuteno-----------------------------------------------------Solda de Produo ------------------------------------------------------------------------Solda de Manuteno----------------------------------------------------------------------Processos de Soldagem -----------------------------------------------------------------Vantagens das junes soldadas em geral -----------------------------------------Desvantagens da solda -------------------------------------------------------------------Cassificao dos processos de soldagem quanto fonte de energia --------Sodagem oxi-aceliteLenica --------------------------------------------------------------Tipos de chama -----------------------------------------------------------------------------Etapas e tcnicas da soldagem a gs ------------------------------------------------SOLDAGEM AO ARCO ELTRICO --------------------------------------------------Comparao entre o circuito hidrulico e o circuito eltrico na soldagem ---O arco eltrico ------------------------------------------------------------------------------Fontes de corrente de soldagem -------------------------------------------------------Eletrodos de solda -------------------------------------------------------------------------Cuidados com os eletrodos revestidos -----------------------------------------------Equipamentos -------------------------------------------------------------------------------SOLDAGEM TIG --------------------------------------------------------------------------Equipamento bsico -----------------------------------------------------------------------Consumveis ---------------------------------------------------------------------------------Etapas do processo de soldagem TIG manual -------------------------------------SOLDAGEM MIG-MAG -------------------------------------------------------------------Vantagens do processo ------------------------------------------------------------------Equipamentos para soldagem MIG/MAG --------------------------------------------Transferncia de metal -------------------------------------------------------------------Etapas, tcnicas e parmetros do processo ----------------------------------------As vantagens do processo ---------------------------------------------------------------As desvantagens do processo ----------------------------------------------------------Soldagem Por Arco Submerso ---------------------------------------------------------SOLDAGEM POR RESISTNCIA -----------------------------------------------------Parmetros, variveis e etapas do processo ---------------------------------------Segurana na Soldagem -----------------------------------------------------------------RETIFICAO ------------------------------------------------------------------------------Classificao --------------------------------------------------------------------------------Retificadora plana -------------------------------------------------------------------------Retificadora cilndrica universal --------------------------------------------------------Retificadora sem centros -----------------------------------------------------------------Rebolo ----------------------------------------------------------------------------------------Preveno de acidentes ------------------------------------------------------------------PROCESSOS DE RASPAGEM --------------------------------------------------------Etapas da raspagem ----------------------------------------------------------------------

2.7 2.7.1 2.7.2 3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.2.a 3.1.2.b 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.4.a 3.3.5 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.6 3.7 3.7.1 3.8 4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.2.1 5 5.2

49 52 53 53 53 53 54 54 54 55 58 58 59 60 62 62 65 65 65 65 65 66 66 69 69 70 70 71 71 72 73 73 74 74 74 75 78 78 80 80 80 81 81 82 84 84 86

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Cursos Tcnicos Profissionalizantes Processos Industriais QUESTIONRIO 1 ----------------------------------------------------------------------QUESTIONRIO 2 ----------------------------------------------------------------------QUESTIONRIO 3 ----------------------------------------------------------------------QUESTIONRIO 4 ----------------------------------------------------------------------QUESTIONRIO 5 ----------------------------------------------------------------------QUESTIONRIO 6 ----------------------------------------------------------------------1 TRABALHO (em grupo) - Metalurgia do P 2 TRABALHO (individual) Alto Forno 88 89 91 92 94 96 98 99

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1. PROCESSOS METALRGICOS 1.1 Fundio o processo de fabricao de peas metlicas que consiste essencialmente em encher com metal lquido a cavidade de um molde com formato e medidas correspondentes aos da pea a ser fabricada.

A fundio um processo de fabricao inicial, porque permite a obteno de peas com formas praticamente definitivas, com mnimas limitaes de tamanho, formato e complexidade, e tambm o processo pelo qual se fabricam os lingotes. a partir do lingote que se realizam os processos de conformao mecnica para a obteno de chapas, placas, perfis etc. Sempre que se fala em fundio, as pessoas logo pensam em ferro. Mas esse processo no se restringe s ao ferro, no. Ele pode ser empregado com os mais variados tipos de ligas metlicas, desde que elas apresentem as propriedades adequadas a esse processo, como por exemplo, temperatura de fuso e fluidez. Temperatura de fuso a temperatura em que o metal passa do estado slido para o estado lquido. Fluidez a capacidade de uma substncia de escoar com maior ou menor facilidade. Por exemplo, a gua tem mais fluidez que o leo porque escorre com mais facilidade. A fundio comeou a ser usada pelo homem mais ou menos uns 3000 a.C. Fundiu-se primeiro o cobre, depois o bronze, e, mais recentemente, o ferro, por causa da dificuldade em alcanar as temperaturas necessrias para a realizao do processo. A arte cermica contribuiu bastante para isso, pois gerou as tcnicas bsicas para a execuo dos moldes e para o uso controlado do calor j que forneceu os materiais refratrios para a construo de fornos e cadinhos. Sem dvida, as descobertas da Revoluo Industrial, como os for-nos Cubil os fornos eltricos, e a mecanizao do processo, muito contriburam para o desenvolvimento da fundio do ferro e, conseqentemente, do ao. A maioria dos equipamentos de fundio foi concebida basicamente nesse perodo, quando surgiram tambm os vrios mtodos de fundio centrfuga. Ao sculo XX coube a tarefa de aperfeioar tudo isso. Para entender melhor a importncia disso, basta lembrar que a produo de mquinas em geral e de mquinas-ferramenta, mquinas operatrizes e agrcolas impensvel sem a fundio.

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Estudando este mdulo sobre processos de fabricao mecnica, voc vai perceber que esses utilizam sempre produtos semiacabados, ou seja, chapas, barras, perfis, tubos, fios e arames, como matria-prima. Quer dizer, existem vrias etapas de fabricao que devem ser realizadas antes que o material metlico se trans-forme em uma pea. Estudando este mdulo sobre processos de fabricao mecnica, voc vai perceber que esses utilizam sempre produtos semiacabados, ou seja, chapas, barras, perfis, tubos, fios e arames, como matria-prima. Quer dizer, existem vrias etapas de fabricao que devem ser realizadas antes que o material metlico se trans-forme em uma pea. Por outro lado, a fundio parte diretamente do metal lquido e, no mnimo, economiza etapas dentro do processo de fabricao. Vamos, ento, ver mais algumas vantagens desse processo.

a) As peas fundidas podem apresentar formas externas e internas desde as mais simples at as bem complicadas, com formatos impossveis de serem obtidos por outros processos. b) As peas fundidas podem apresentar dimenses limitadas somente pelas restries das instalaes onde so produzidas. Isso quer dizer que possvel produzir peas de poucos gramas de peso e com espessura de parede de apenas alguns milmetros ou pesando muitas toneladas. c) A fundio permite um alto grau de automatizao e, com isso, a produo rpida e em srie de grandes quantidades de peas. d) As peas fundidas podem ser produzidas dentro de padres variados de acabamento (mais liso ou mais spero) e tolerncia dimensional (entre 0,2 mm e 6 mm) em funo do processo de fundio usado. Por causa disso, h uma grande economia em operaes de usinagem. Tolerncia dimensional a faixa dentro da qual uma medida qualquer pode variar. Por exemplo, o desenho especifica uma medida de 10 mm, com uma tolerncia dimensional de 1. Isso quer dizer que essa medida pode variar entre 9 e 11 mm. e) A pea fundida possibilita grande economia de peso, porque permite a obteno de paredes com espessuras quase ilimitadas. Essas vantagens demonstram a grande diversidade de peas que podem ser produzidas por esse processo e que os outros no conseguem alcanar. Para voc ter uma idia, um automvel no poderia sair do lugar se no fosse o motor. Nele, a maioria das peas feita por meio de processos de fundio. 5


1.2 Fundio passo-a-passo A matria-prima metlica para a produo de peas fundidas constituda pelas ligas metlicas ferrosas (ligas de ferro e carbono) e no-ferrosas (ligas de cobre, alumnio, zinco e magnsio). O processo de fabricao dessas peas por meio de fundio pode ser resumido nas seguintes operaes: 1. Confeco do modelo Essa etapa consiste em construir um modelo com o formato aproximado da pea a ser fundida. Esse modelo vai servir para a construo do molde e suas dimenses devem prever a contrao do metal quando ele se solidificar bem como um eventual sobremetal para posterior usinagem da pea. Ele feito de madeira, alumnio, ao, resina plstica e at isopor. 2. Confeco do molde O molde o dispositivo no qual o metal fundido colocado para que se obtenha a pea desejada. Ele feito de material refratrio composto de areia e aglomerante. Esse material moldado sobre o modelo que, aps retirado, deixa uma cavidade com o formato da pea a ser fundida.

3. Confeco dos machos Macho um dispositivo, feito tambm de areia, que tem a finalidade de formar os vazios, furos e reentrncias da pea. Eles so colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para receber o metal lquido.

4. Fuso Etapa em que acontece a fuso do metal. 6


5. Vazamento O vazamento o enchimento do molde com metal lquido

6. Desmoldagem - Aps determinado perodo de tempo em que a pea se solidifica dentro do molde, e que depende do tipo de pea, do tipo de molde e do metal (ou liga metlica), ela retirada do molde (desmoldagem) manualmente ou por processos mecnicos. 7. Rebarbao A rebarbao a retirada dos canais de alimentao, massalotes e rebarbas que se formam durante a fundio. Ela realizada quando a pea atinge temperaturas prximas s do ambiente.

Canais de alimentao so as vias, ou condutos, por onde o metal lquido passe para chegar ao molde. Massalote uma espcie de reserva de metal que preenche os espaos que vo se formando medida que a pea vai solidificando e se contraindo. 8. Limpeza - A limpeza necessria porque a pea apresenta uma srie de incrustaes da areia usada na confeco do molde. Geralmente ela feita por meio de jatos abrasivos. Essa seqncia de etapas a que normalmente seguida no processo de fundio por gravidade em areia, que o mais utilizado. Um exemplo bem comum de produto fabricado por esse processo o bloco dos motores de automveis e caminhes. O processo de fundio por gravidade com moldagem em areia apresenta variaes. As principais so: fundio com moldagem em areia aglomerada com argila; fundio com moldagem em areia aglomerada com resinas. 7


A fundio por gravidade usa tambm moldes cermicos. Esse processo recebe o nome de fundio de preciso. Existe ainda um outro processo de fundio por gravidade que usa moldes metlicos. Quando so usados moldes metlicos, no so necessrias as etapas de confeco do modelo e dos moldes, por ns descritas. Outro processo que usa molde metlico o processo de fundio sob presso. Esses outros processos, voc vai estudar com mais detalhes nas prximas aulas. 1.3 Caractersticas e defeitos dos produtos fundi-dos Quando um novo produto criado, ou quando se quer aperfeioar algo que j existe, o departamento de engenharia geralmente tem alguns critrios que ajudam a escolher o tipo de processo de fabricao para as peas projetadas. No caso da fundio, vrios fatores podem ser considerados: formato e complexidade da pea ; tamanho da pea; quantidade de peas a serem produzidas; alm disso, as peas fundidas apresentam caractersticas que esto estreitamente ligadas ao processo de fabricao como por exemplo: acrscimo de sobremetal, ou seja, a camada extra de metal que ser desbastada por processo de usinagem; furos pequenos e detalhes complexos no so feitos na pea porque dificultam o processo de fundio, embora apaream no desenho. Esses detalhes so depois executados tambm por meio de usinagem. arredondamento de cantos e engrossamento das paredes da pea para evitar defeitos como trincas e melhorar o preenchimento com o metal lquido. Como em todo o processo, s vezes, alguma coisa sai errado e aparecem os defeitos. 1.4 Defeitos comuns das peas fundidas incluso da areia do molde nas paredes internas ou externas da pea. Isso causa problemas de usinagem: os gros de areia so abrasivos e, por isso, estragam a ferramenta. Alm disso, causam defeitos na superfcie da pea usinada. defeitos de composio da liga metlica que causam o aparecimento de partculas duras indesejveis no material. Isso tambm causa desgaste da ferramenta de usinagem. rechupe, ou seja, falta de material devido ao processo de solidificao, causado por projeto de massalote malfeito. porosidade, ou seja, a existncia de buraquinhos dentro de pea. Eles se originam quando os gases que existem dentro do metal lquido no so eliminados durante o processo de vazamento e solidificao. Isso causa fragilidade e defeitos superficiais na pea usinada. 1.5 O molde Qualidade, hoje em dia, muito mais que uma palavra. uma atitude indispensvel em relao aos processos de produo, se quisermos vencer a competio com os concorrentes; 8


o que no nada fcil. A qualidade da pea fundida est diretamente ligada qualidade do molde. Peas fundidas de qualidade no podem ser produzidas sem moldes. Por isso, os autores usam tanto o material quanto o mtodo pelo qual o molde fabricado como critrio para classificar os processos de fundio. Portanto, possvel classificar os processos de fundio em dois grupos: 1. Fundio em moldes de areia 2. Fundio em moldes metlicos Esse processo de fundio, particularmente a moldagem em areia verde o mais simples e mais usado nas empresas do ramo.

A preparao do molde, neste caso, consiste em compactar mecnica ou manualmente uma mistura refratria plstica chamada areia de fundio, sobre um modelo montado em uma caixa de moldar. 1.5.1 Etapas do processo 1. A caixa de moldar colocada sobre uma placa de madeira ou no cho. O modelo, coberto com talco ou grafite para evitar aderncia da areia, ento colocado no fundo da caixa. A areia compactada sobre o modelo manualmente ou com o auxlio de marteletes pneumticos.

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2. Essa caixa, chamada de caixa-fundo, virada de modo que o modelo fique para cima.

3. Outra caixa de moldar, chamada de caixa-tampa, ento posta sobre a primeira caixa. Em seu interior so colocados o massalote e o canal de descida. Enche-se a caixa com areia que socada at que a caixa fique completamente cheia.

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4. O canal de descida e o massalote so retirados e as caixas so separadas.

5. Abre-se o copo de vazamento na caixa-tampa.

6. Abre-se o canal de distribuio e anal de entrada na caixafundo e retira-se o modelo.

7. Coloca-se a caixa de cima sobre a caixa de baixo. Para prender uma na outra, usam-se presilhas ou grampos.

Depois disso, o metal vazado e aps a solidificao e o resfriamento, a pea desmoldada, 11


com o canal e o massalote retirados. Obtm-se, assim, a pea fundida, que depois limpa e rebarbada. A seqncia da preparao do molde que descrevemos manual. Nos casos de produo de grandes quantidades, usa-se o processo mecanizado com a ajuda de mquinas de moldar conhecidas como automticas ou semi-automticas que permitem a produo macia de moldes em reduzido intervalo de tempo. Para que um produto fundido tenha a qualidade que se espera dele, os moldes devem apresentar as seguintes caractersticas essenciais: a) resistncia suficiente para suportar a presso do metal lquido. b) resistncia ao erosiva do metal que escoa rapidamente durante o vazamento. c) mnima gerao de gs durante o processo de vazamento e solidificao, a fim de impedir a contaminao do metal e o rompimento do molde. d) permeabilidade suficiente para que os gases gerados possam sair durante o vazamento do metal. e) refratariedade que permita suportar as altas temperaturas de fuso dos metais e que facilite a desmoldagem da pea. f) possibilidade de contrao da pea, que acontece durante a solidificao. 1.6 Areia de fundio sempre verde? Bem, para incio de conversa, a fundio em moldes de areia verde no tem nada a ver com a cor verde. O processo tem esse nome somente porque a mistura com a qual o molde feito mantm sua umidade original, quer dizer, no passa por um processo de secagem. A matria-prima para esse tipo de moldagem composta basicamente por um agregado granular refratrio chamado de areia-base que pode ser slica, cromita ou zirconita, mais argila (como aglomerante) e gua. Tanto metais ferrosos quanto no-ferrosos podem ser fundidos nesse tipo de molde. Os moldes so preparados, o metal vazado por gravidade, e as peas so desmoldadas durante rpidos ciclos de produo. Aps a utilizao, praticamente toda a areia (98%) pode ser reutilizada. Esse processo de moldagem facilmente mecanizvel, sendo realizado por meio de mquinas automticas. Vantagens 1. A moldagem por areia verde o mais barato dentre todos os mtodos de produo de moldes. 2. H menos distoro de formato do que nos mto dos que usam areia seca, porque no h necessidade de aquecimento. 3. As caixas de molda gem esto prontas para a reutilizao em um mnimo espao de tempo. 4. Boa estabilidade dimensional. 12


5. Menor possibilidade de surgimento de trincas. Desvantagens 1. O controle da areia mais crtico do que nos outros proces sos que tambm usam areia. 2. Maior eroso quando as peas fundidas so de maior tamanho. 3. O acabamen to da superfcie piora nas peas de maior peso. 4. A estabilida de dimensional me nor nas peas de maior tamanho. Foram as desvantagens que obrigaram os fundidores a procurar outros tipos de materiais aglomerantes que pudessem ser misturados com a areia. Isso levou utilizao das resinas sintticas que permitiram o aparecimento de processos de modelagem como shell molding, caixa quente e por cura a frio. 1.6.1 Resistncia do molde O uso das resinas foi um grande aperfeioamento na utilizao de areia para a produo de moldes de fundio. A areia no precisa mais ser compactada porque o aglomerante, que como uma espcie de cola, tem a funo de manter juntos os gros de areia. E isso feito de dois modos: a quente ou a frio. Um dos processos, que usa calor para provocar a reao qumica entre o aglomerante e os gros da areia, aquele chamado de shell molding, que em portugus quer dizer moldagem de casca. Ele realizado da seguinte maneira: 1. Os modelos, feitos de metal para resistir ao calor e ao desgaste, so fixados em placas, juntamente com os sistemas de canais e os alimentadores.

2. A placa presa na mquina e aquecida por meio de bicos de gs at atingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250C).

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3. A placa ento girada contra um reservatrio contendo uma mistura de areia/resina de modo que o modelo fique envolto por essa mistura.

4. O calor funde a resina que envolve os gros de areia e essa mistura, aps algum tempo (15 segundos), forma uma casca (shell) com a espessura necessria (entre 10 e 15 mm) sobre o modelo. .

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5. A cura da casca, ou seja, o endurecimento da resina se completa quando a placa colocada em uma estufa em temperaturas entre 350 e 450C. 6. Aps 2 ou 3 minutos, a casca extrada do modelo por meio de pinos extratores. Por causa da caracterstica do processo, a casca corresponde a uma metade do molde. Para obter o molde inteiro, necessrio colar duas metades. Esse processo de moldagem permite que os moldes e machos sejam estocados para uso posterior. Alm disso, ele fornece um bom acabamento para a superfcie da pea, alta estabilidade dimensional para o molde, possibilidade de trabalhar com tolerncias maisestreitas, facilidade de liberao de gases durante a solidificao. totalmente mecanizado e automatizado e adequado para peas pequenas e de formatos complexos. A fundio das peas feita por gravidade. A maior desvantagem desse processo o custo mais elevado em relao moldagem em areia verde. Mas existe outra maneira de se obter o endurecimento, ou cura, da resina sem a utilizao de calor. o processo de cura a frio no qual a resina empregada se encontra em estado lquido. Para que a reao qumica seja desencadeada, adiciona-se um catalisador mistura de resina com areia limpa e seca. Essa mistura feita, por meio de equipamentos, na hora da moldagem e deve ser empregada imediatamente porque a reao qumica de cura comea a se desenvolver assim que a mistura est pronta. O processo o seguinte: 1. Os modelos, que podem ser feitos de madeira, so fixados em caixas. 2. A mistura areia/resina/catalisador feita e continuamente despejada e socada dentro da caixa, de modo a garantir sua compactao. 3. A reao de cura inicia-se imediatamente aps a moldagem e se completa algumas horas depois. 4. O modelo retirado girando-se a caixa 180. 5. O molde ento pintado com tintas especiais para fundio. Estas tm duas funes: aumentar a resistncia do molde s tenses geradas pela ao do metal lquido, e dar um melhor acabamento para a superfcie da pea fundida. 6. O molde aquecido com maarico ou levado para uma estufa para a secagem da tinta. Com esse processo, os fundidores obtm moldes mais rgidos para serem usados para a produo de peas grandes e de formatos complicados com bom acabamento de superfcie. O vazamento do metal feito por gravidade. A cura a frio um processo de moldagem mais caro quando comparado aos outros processos que usam areia. Alm disso, os catalisadores so compostos de substncias cidas e corrosivas, que exigem muito cuidado na manipulao porque so muito txicas. 15


1.6.2 Molde permanente Os processos de fundio por molde permanente usam moldes metlicos para a produo das peas fundidas. Por esses processos realiza-se a fundio por gravidade ou por presso. Usar um molde permanente significa que no necessrio produzir um novo molde a cada pea que se vai fundir. A vida til de um molde metlico permite a fundio de at 100 mil peas. Um nmero to impressionante deveria possibilitar a extenso de seu uso a todos os processos de fundio. S que no bem assim. A utilizao dos moldes metlicos est restrita aos metais com temperatura de fuso mais baixas do que o ferro e o ao. Esses metais so representados pelas ligas com chumbo, zinco, alumnio, magnsio, certos bronzes e, excepcionalmente, o ferro fundido. O motivo dessa restrio que as altas temperaturas necessrias fuso do ao, por exemplo, danificariam os moldes de metal. Os moldes permanentes so feitos de ao ou ferro fundido ligado, resistente ao calor e s repetidas mudanas de temperatura. Moldes feitos de bronze podem ser usados para fundir estanho, chumbo e zinco. Os produtos tpicos da fundio em moldes permanentes so: bases de mquinas, blocos de cilindros de compressores, cabeotes, bielas, pistes e cabeotes de cilindros de motores de automveis, coletores de admisso. Esses produtos, se comparados com peas fundidas em moldes de areia, apresentam maior uniformidade, melhor acabamento de superfcie, tolerncias dimensionais mais estreitas e melhores propriedades mecnicas. Por outro lado, alm de seu emprego estar limitado a peas de tamanho pequeno e produo em grandes quantidades, os moldes permanentes nem sempre se adaptam a todas as ligas metlicas e so mais usados para a fabricao de peas de formatos mais simples, porque uma pea de formas complicadas dificulta no s o projeto do molde, mas tambm a extrao da pea aps o processo de fundio. Para fundir peas em moldes metlicos permanentes, pode-se vazar o metal por gravidade. Nesse caso, o molde consiste em duas ou mais partes unidas por meio de grampos para receber o metal lquido. Isso pode ser feito manualmente.

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A montagem dos moldes tambm pode ser feita por meio de dispositivos mecnicos movidos por conjuntos hidrulicos, que comandam o ciclo de abertura e fechamento dos moldes. Tanto os moldes quanto os machos so cobertos com uma pasta adesiva rala feita de material refratrio cuja funo, alm de proteger os moldes, impedir que as peas grudem neles, facilitando a desmoldagem. 1.7 Fundio sob presso Os moldes metlicos tambm so usados no processo de fundio sob presso. Este consiste em forar o metal lquido a penetrar na cavidade do molde, chamado de matriz. A matriz, de ao-ferramenta tratado termicamente, geralmente construda em duas partes hermeticamente fechadas no momento do vazamento do metal lquido. O metal bombeado na cavidade da matriz sob presso suficiente para o preenchimento total de todos os seus espaos e cavidades. A presso mantida at que o metal se solidifique. Ento, a matriz aberta e a pea ejetada por meio de pinos acionados hidraulicamente.

Muitas matrizes so refrigeradas a gua. Isso importante para evitar superaquecimento da matriz, a fim de aumentar sua vida til e evitar defeitos nas peas.

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Para realizar sua funo, as matrizes tm que ter resistncia suficiente para agentar o desgaste imposto pela fundio sob presso, e so capazes de suportar entre 50 mil e 1 milho de injees. 1.8 Mquinas de fundio sob presso A fundio sob presso automatizada e realizada em dois tipos de mquina: mquina de cmara quente; mquina de cmara fria. Em princpio, o processo de fundio sob presso realizado na mquina de cmara quente utiliza um equipamento no qual existe um recipiente aquecido onde o metal lquido est depositado. No seu interior est um pisto hidrulico que, ao descer, fora o metal lquido a entrar em um canal que leva diretamente matriz. A presso exercida pelo pisto faz com que todas as cavidades da matriz sejam preenchidas, formando-se assim a pea. Aps a solidificao do metal, o pisto retorna sua posio inicial, mais metal lquido entra na cmara, por meio de um orifcio, e o processo se reinicia. Uma representao esquemtica desse equipamento mostrada abaixo.

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Essa mquina dotada de duas mesas: uma fixa e outra mvel. Na mesa fixa ficam uma das metades da matriz e o sistema de injeo do metal. Na mesa mvel localizam-se a outra metade da matriz, o sistema de extrao da pea e o sistema de abertura, fechamento e travamento da mquina. Ela usada quando o metal lquido se funde a uma temperatura que no corri o material do cilindro e do pisto de injeo, de modo que ambos possam ficar em contato direto com o banho de metal.

Se a liga se funde a uma temperatura mais alta, o que prejudicaria o sistema de bombeamento (cilindro e pisto), usa-se a mquina de fundio sob presso de cmara fria, empregada principalmente para fundir ligas de alumnio, magnsio e cobre. O princpio de funcionamento desse equipamento o mesmo. A diferena que o forno que contm o metal lquido uma unidade independente, de modo que o sistema de injeo no fica dentro do banho de metal. Veja representao esquemtica abaixo:

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A mquina de fundio sob presso em cmara fria pode ser: horizontal, na qual o pisto funciona no sentido horizontal; vertical, na qual o sistema de injeo funciona no sentido vertical.

Vantagens e desvantagens Como todo o processo de fabricao, a fundio sob presso tem uma srie de vantagens e desvantagens. As vantagens so: Peas de ligas como a de alumnio, fundidas sob presso, apresentam maiores resistncias do que as fundidas em areia; Peas fundidas sob presso podem receber tratamento de superfcie com um mnimo de preparo prvio da superfcie; Possibilidade de produo de peas com formas mais complexas;

Possibilidade de produo de peas com paredes mais finas e tolerncias dimensionais mais estreitas; Alta capacidade de produo;

As desvantagens so: limitaes no emprego do processo: ele usado para ligas noferrosas, com poucas excees; limitao no peso das peas (raramente superiores a 5 kg.); reteno de ar no interior das matrizes, originando peas incompletas e porosidade na pea fundida; alto custo do equipamento e dos acessrios, o que limita seu emprego a grandes volumes de produo. A indstria automobilstica utiliza uma grande quantidade de peas fundidas sob presso: tampas de vlvulas, fechaduras, carcaas de motor de arranque, maanetas, caixas de cmbio de mquinas agrcolas. A indstria aeronutica, que usa peas fundidas principalmente de ligas de alumnio e magnsio. 1.9 A Fundio Automtica Embora no contasse necessariamente com mquinas automticas, a linha de montagem consistia na automao do processo de fabricao em si. Cada operrio tinha uma funo tpica bem definida, capaz de ser executada de forma repetitiva durante toda a jornada de trabalho. A partir da dcada de 50, a automao ganhou um importante alia-do: o computador. As 20


mquinas automticas que passaram a utilizar O computador ganhou uma caracterstica importante chamada flexibilidade, ou seja, a capacidade do processo de fabricao de se adaptar facilmente s mudanas do mercado consumidor. Imagine, no seu caso que, alguns dias aps ter aceito aquele pedido, o comprador da mesma empresa volte e lhe diga que os planos mudaram. A empresa fez uma pesquisa de mercado e decidiu lanar trs modelos de produtos diferentes. Assim, em vez daquela nica pea fundida agora sero trs. E, em vez de seiscentas peas iguais, sero duzentas peas de cada tipo. Perceba que, agora, seu problema mudou. Embora a quantidade total de peas a serem fabricadas no tenha mudado, sua diversidade aumentou. As mquinas automticas que utilizam computador destinam-se soluo deste tipo de problema. Nas mquinas simplesmente automticas, a mudana de um produto para outro tem que ser feita trocando-se peas e efetuando regulagens demoradas. Nas mquinas computadorizadas, por outro lado, quando se deseja fabricar outro produto, basta definir uma nova seqncia de operaes. E essa nova seqncia de operaes, que pode ser comparada a uma receita de bolo, chamada de programa 1.10 A hora e a vez do molde A fabricao automatizada de moldes utiliza-se de mquinas de moldagem.

Este tipo de mquina tem por objetivo aumentar a produo e a qualidade dos moldes e j existe h bastante tempo. No entanto, a operao das mquinas foi-se automatizando com o tempo, primeiramente com o auxlio de mecanismos, depois com o uso de componentes eltricos, principalmente os rels, e finalmente, utilizandose de computadores. Ao homem restaram apenas as tarefas de superviso e manuteno do equipamento, alm da realizao de uma ou outra tarefa operacional, como a colocao de grampos e parafusos para fechar o molde, cuja automao invivel do ponto de vista tcnico ou econmico. Essas mquinas apresentam as seguintes funes: Receber as caixas dos moldes; Preencher caixas com areia de moldagem; 21


Compactar a areia contra as paredes das caixas e contra o modelo; Posicionar os machos; Confeccionar os canais de vazamento; Fechar a caixa.

As mesmas tcnicas utilizadas pelo homem na moldagem manual foram transferidas para essas mquinas. Assim, se o ser humano utiliza-se de vibradores manuais para facilitar a acomodao da areia na caixa do molde, a mquina tambm se utiliza da vibrao com o mesmo propsito. Se o homem soca a areia utilizando ferramentas manuais, a mquina tambm o faz, porm agora com o uso de prensas pneumticas ou hidrulicas. Dessa forma, para cada etapa de seu trabalho manual, o homem encontrou um mecanismo, de complexidade maior ou menor, destinado a substitu-lo. Em seguida, controlou esses vrios mecanismos por meio de um computador que envia ordens para motores eltricos e pistes pneumticos e fica sabendo o que se passa na mquina pelos componentes eltricos e eletrnicos: os sensores. 1.11 O vazamento Preparado o molde, este levado por uma esteira transportadora estao de vazamento. Esta estao composta por cadinhos que so alimentados por metal lquido a partir de um forno de fuso. Esta etapa do processo de fundio traz, em relao automao, uma justificativa adicional quelas j vistas: a segurana industrial. O calor existente neste setor faz com que o trabalho dos operadores seja bastante fatigante. Alm disso, a repetio montona da mesma operao e a presena de metais fundidos em elevadas temperaturas so convites aos acidentes de trabalho. Assim, as mquinas automticas encontram aqui um campo de aplicao bastante promissor, tanto do ponto de vista econmico como de proteo sade do trabalhador. Dentre essas mquinas automticas merecem destaque os robs industriais, mquinas computadorizadas que, em alguns modelos, assemelham-se anatomia de um brao humano. Os robs podem realizar uma grande diversidade de tarefas, dentre elas o vazamento de metal lquido nos moldes. Finalmente, aps o tempo de resfriamento, os moldes so abertos e as peas retiradas. Nesta etapa, a automao completa difcil, principalmente se as peas so muito grandes ou se o nmero de tipos diferentes de peas elevado. O objetivo bsico desta etapa separar as caixas, as peas fundidas e as areias do molde e dos machos. As caixas dos moldes retornaro primeira fase do processo. Os canais de vazamento e distribuio devero ser retirados das peas fundidas. Se as peas forem pequenas, esta etapa pode contar com a utilizao de operaes de tamboreamento. O processo que normalmente no automtico, consiste na colocao das peas a serem rebarbadas dentro de um recipiente rotativo: o tambor. Quando este tambor gira, as peas em seu interior chocam-se contra suas paredes e umas contra as outras. As rebarbas ento, so retiradas pelo impacto e pelo atrito resultantes. 22


2 PROCESOS DE CONFORMAO MECNICA. 2.1 Introduo Entende-se como conformao dos metais a modificao de um corpo metlico para outra forma definida. Os processos de conformao podem ser divididos em dois grupos: processos mecnicos, nos quais as modificaes de forma so provocadas pela aplicao de tenses externas, e processos metalrgicos, nos quais as modificaes de forma esto relacionadas com altas temperaturas. Os processos mecnicos so constitudos pelos processos de conformao plstica, para os quais as tenses aplicadas so geralmente inferiores ao limite de resistncia ruptura do material, e pelos processos de conformao por usinagem, para os quais as tenses aplicadas so sempre superiores ao limite mencionado, sendo a forma final, portanto, obtida por retirada de material. Devido a sua natureza, esses processos so tambm denominados processos de conformao mecnica. Os processos metalrgicos subdividem-se em conformao por solidificao, para os quais a temperatura adotada superior ao ponto de fuso do metal e a forma final obtida pela transformao lquido-slido, e conformao por sinterizao, em que a temperatura de processamento inferior ao ponto de fuso do metal (metalurgia do p). importante o estudo dos processos de conformao plstica dos metais porque mais de 80% de todos os produtos metlicos produzidos so submetidos, em um ou mais estgios, a tais processos. Os processos de conformao plstica dos metais permitem a obteno de peas no estado slido, com caractersticas controladas, atravs da aplicao de esforos mecnicos em corpos metlicos iniciais que mantm o seu volume constante. De uma forma resumida, os objetivos desses processos so a obteno de produtos finais com especificao de: a) b) c) dimenso e forma, propriedades mecnicas, condies superficiais,

Conciliando a qualidade com elevadas velocidades de produo e baixos Custos de fabricao. Os processos de conformao plstica podem ser classificados de acordo com vrios critrios: a) b) c) d) e) f) quanto ao tipo de esforo predominante; quanto temperatura de trabalho; quanto forma do material trabalhado ou do produto final; quanto ao tamanho da regio de deformao (localizada ou geral); quanto ao tipo de fluxo do material (estacionrio ou intermitente); quanto ao tipo de produto obtido (semi-acabado ou acabado). 23


2.2 Classificao quanto ao tipo de esforo predominante Os processos de conformao plstica podem ser classificados, de acordo com o tipo de esforo predominante em: a) processos de conformao por compresso direta; b) processos de conformao por compresso indireta; c) processos de conformao por trao; d) processos de conformao por cisalhamento; e) processos de conformao por flexo.

Nos processos de conformao por compresso direta, predomina a solicitao externa por compresso sobre a pea de trabalho. Nesse grupo podem ser classificados os processos de forjamento (livre e em matriz) e laminao (plana e de perfis). Nos processos de conformao por compresso indireta, as foras externas aplicadas sobre a pea podem ser tanto de trao como de compresso, mas as que efetivamente provocam a conformao plstica do metal so de compresso indireta, desenvolvidas pela reao da matriz sobre a pea. Os principais processos que se enquadram nesse grupo so a trefilao e a extruso, de tubos e fios, e a estampagem profunda (embutimento) de chapas (parcial). No processo de trefilao a solicitao externa de trao e nos processos de extruso e embutimento de chapas, de compresso. Nesse ltimo processo, porm, somente parte da pea (a aba) submetida a esse tipo de esforo. O principal exemplo de processo de conformao por trao o estiramento de chapas, em que a pea toma a forma da matriz atravs da aplicao de foras de trao em suas extremidades. Os processos de conformao por cisalhamento envolvem foras cisalhantes suficientes ou no para romper o metal no seu plano de cisalhamento. Os melhores exemplos desse tipo de processo so a toro de barras e o corte de chapas. 2.2.1 Classificao quanto temperatura de trabalho Em relao temperatura de trabalho, os processos de conformao podem ser classificados em processos com trabalho mecnico a frio e com trabalho mecnico a quente. Quando a temperatura de trabalho maior que a temperatura que provoca a recristalizao do metal, o processo designado como de trabalho a quente e, abaixo dessa temperatura, designado como de trabalho a frio. No trabalho mecnico a frio, provoca-se o aparecimento no metal do chamado efeito de encruamento, ou seja, o aumento da resistncia mecnica com a deformao plstica. O trabalho mecnico a frio permite aumentar a resistncia mecnica de certos metais noferrosos que no so endurecveis por tratamentos trmicos. 24


No trabalho mecnico a quente, a deformao plstica realizada numa faixa de temperatura, e durante um determinado tempo, em que o encruamento eliminado pela recristalizao do metal. Um metal na sua condio encruada possui energia interna elevada em relao ao metal no-deformado plasticamente. Aumentando-se a temperatura, h uma tendncia do metal retornar condio mais estvel de menor energia interna. O tratamento trmico para obter esse efeito denominado recozimento e, alm da recuperao da estrutura cristalina do metal, este tratamento provoca a diminuio da resistncia mecnica e a elevao da dutilidade. 2.2.2 Outros mtodos de classificao Os mtodos de classificao dos processos de conformao plstica mais comuns so os dois mencionados anteriormente (quanto ao tipo de esforo predominante e quanto temperatura de trabalho). Existem tambm outros mtodos, cujos empregos, no entanto, so menos comuns. Um deles a classificao de acordo com a forma do metal trabalhado, como por exemplo os processos de conformao de chapas (laminao, estampagem, dobramento, etc.) e de tubos e fios (trefilao, extruso, etc.). Pode-se tambm classificar os processos de acordo com o tamanho da regio deformada em processos com regio de deformao localizada, que incluem a laminao, a trefilao e a extruso, e processos com regio de deformao generalizada, como por exemplo os processos de estampagem profunda e o forjamento. De acordo com o tipo de fluxo de deformao do metal, podem ser classificados em processos de fluxo contnuos ou quasi-estacionrios (com movimento constante) e processos de fluxo intermitente. Como exemplos do primeiro tipo, pode-se citar os processos de laminao, trefilao e extruso a quente. Os processos de extruso a frio, estampagem e forjamento so exemplos de processos com fluxo intermitente.

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2.3 Procesos metalrgico esquemtico

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2.3 LAMINAO Definio: um dos processos de conformao mecnica pelo qual um lingote de metal forado a passar por entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, com a mesma velocidade. Como resultado deste movimento ocorre a reduo da espessura do metal a cada passe de laminao (nome dado a cada passagem do metal pelos cilindros de laminao). medida que o material passa entre os cilindros ele sofre deformao plstica. Por causa disso, ele tem uma reduo da espessura e um aumento na largura e no comprimento. Como a largura limitada pelo tamanhos dos cilindros, o aumento do comprimento sempre maior do que o da largura. O processo de laminao pode ser comparado, didaticamente, ao processo de preparao de massa de pastis. A massa do pastel fica cada vez mais comprida e fina a medida que a distncia entre os cilindros (rolos) diminuda.

A laminao pode ser feita a quente ou a frio. Ela feita a quente quando o material a ser conformado difcil de laminar a frio ou quando necessita de grandes redues de espessura. Assim, o ao, quando necessita de grandes redues, sempre laminado a quente porque, quando aquecido, sua estrutura cristalina apresenta a configurao CFC (cbica de face centrada) que se presta melhor laminao. Alm disso, nesse tipo de estrutura, as foras de coeso so menores o que tambm facilita a deformao. A laminao a frio se aplica a metais de fcil conformao em temperatura ambiente, o que mais econmico. o caso do cobre, do alumnio e de algumas de suas ligas. A laminao a frio tambm pode ser feita mesmo em metais cuja resistncia deformao maior. So passes rpidos e brandos cuja finalidade obter maior preciso nas dimenses das chapas. Em alguns casos, a dureza e a resistncia do material melhoram j que, nesse caso, ele fica encruado. Quando se necessita de preciso dimensional e ductilidade, a chapa laminada a frio passa por um tratamento trmico chamado recozimento. Exemplos de produtos fabricados por laminao so trilhos, vigas e perfis. Pode se transformar tambm em produtos intermedirios que sero usados em outros processos de conformao mecnica. 2.3.1 Partes importantes do processo de Laminao a) Laminador: o equipamento que realiza a laminao. b) Alm dos laminadores, existem tambm equipamentos que so dispostos de acordo com a 27


seqncia de operaes de produo na laminao, na qual os lingotes entram e, aos sarem, j esto com o formato final desejado seja como produto final ou seja como produto intermedirio. So eles: fornos de aquecimento e reaquecimento de lingotes, placas e tarugos, sistemas de roletes para deslocar os produtos, mesas de elevao e basculamento, tesouras de corte. c) Existem ainda outras a saber: Cadeira o laminador propriamente dito e que contm a gaiola, os cilindros e os acessrios. Gaiola estrutura que sustenta os cilindros.

Os cilindros so as peas-chave dos laminadores, porque so eles que aplicam os esforos para deformar o metal. Eles podem ser fundidos ou forjados; so fabricados em ferro fundido ou ao especial, dependendo das condies de trabalho a que eles so submetidos. Eles podem ser lisos, para a produo de placas e chapas, ou com canais, para a produo de perfis.

. Os laminadores podem ser montados isoladamente ou em grupos, formando uma seqncia de vrios laminadores em srie. Esse conjunto recebe o nome de trem de laminao. Junto a esse conjunto, trabalham os equipamentos auxiliares, ou seja, os 28


empurradores, as mesas transportadoras, as tesouras, as mesas de elevao, etc.

2.3.1.a Classificao de Cilindros Os laminadores so classificados quanto ao nmero de cilindros que eles apresentam. So eles: Duo composto de dois cilindros de mesmo dimetro, que giram em sentidos opostos, na mesma velocidade.

Trio so trs cilindros dispostos uns sobre os outros. Quando o material passa pela primeira vez, ele passa entre o cilindro inferior e mdio. Quando ele retorna, passa pelo cilindro mdio e superior.

Qudruo apresenta quatro cilindros: dois internos (de trabalho) e dois externos (de apoio) Figura 1.6.

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Universal so quatro cilindros combinados: dois horizontais e dois verticais (Figura 1.7). Este tipo utilizado para a laminao de trilhos.

Sendzimir apresenta seis cilindros dos quais dois so de trabalho e quatro so de apoio.

1.3.2 Etapas de laminao A laminao nunca feita em vrias etapas. O metal passado diversas vezes pelo laminador a fim de que o perfil ou a chapa adquiram ou o formato, ou a espessura adequada para o prximo uso. Nessas passagens, se obtm inicialmente a laminao de desbaste, cuja funo transformar os lingotes de metal em produtos intermedirios ou semi-acabados como blocos, placas e tarugos. Esses produtos passam em seguida pelos laminadores acabadores onde so transformados em produtos acabados como perfilados, trilhos, chapas, tiras. Veja a seguinte ordem das etapas para o processo de laminao de produtos planos. 1. O lingote, pr-aquecido em fornos especiais, passa pelo laminador de desbaste e se transforma em placas; 2. A placa reaquecida e passa ento por um laminador que quebra a camada de xido que se formou no aquecimento. Nessa operao usa-se tambm jato de gua de alta presso; 3. Por meio de transportadores de roletes, a placa levada a um outro laminador que diminui a espessura e tambm aumenta a largura da placa original. Na sada dessa etapa, a chapa tambm passa por um dispositivo que achata suas bordas e por uma tesoura de corte 30


quente; 4. Finalmente, a placa encaminhada para o conjunto de laminadores acabadores, que pode ser formado de seis laminadores qudruos. Nessa etapa ela sobre redues sucessivas, at atingir a espessura desejada e se transformar finalmente em uma chapa; 5. Ao sair da ltima cadeira acabadora, a chapa enrolada em bobina por meio de bobinadeiras. Observaes: Para a obteno de espessuras ainda menores, a laminao prossegue, porm a frio. Para isso, as bobinas passam por um processo de limpeza da superfcie chamado de decapagem. Aps a laminao a frio, que d superfcie da chapa um acabamento melhor, ela reboninada. A bobina resultante passa por um processo de tratamento trmico que produz a recristalizao do material e anula o encruamento ocorrido durante a deformao a frio. Alm da grande variedade de produtos de ao que se pode fabricar por laminao, esse processo de conformao mecnica tambm aplicvel ao cobre e suas ligas, ao alumnio e suas ligas, borracha e ao papel. 1.3.3 Laminando um produto plano Para obter um produto laminado, ele tem que passar diversas vezes pelos laminadores. Na verdade, esse processo tem vrias etapas, porque alm da passagem pelos cilindros, algumas coisas vo acontecendo medida que o produto vai sendo laminado. Essas etapas so, em geral, as seguintes: 1. O lingote, pr-aquecido em fornos especiais, passa pelo laminador de desbaste e se transforma em placas. 2. A placa reaquecida e passa ento por um laminador que quebra a camada de xido que se formou no aquecimento. Nessa operao usa-se tambm jato de gua de alta presso. 3. Por meio de transportadores de roletes, a placa levada a um outro laminador que diminui a espessura e tambm aumenta a largura da placa original. Na sada dessa etapa, a chapa tambm passa por um dispositivo que achata suas bordas e por uma tesoura de corte a quente. 4. Finalmente, a placa encaminhada para o conjunto de laminadores acabadores, que pode ser formado de seis laminadores qudruos. Nessa etapa ela sofre redues sucessivas, at atingir a espessura desejada e se transformar finalmente em uma chapa. 5. Quando sai da ltima cadeira acabadora, a chapa enrolada em bobina por meio de bobinadeiras. Para a obteno de espessuras ainda menores, a laminao pros-segue, porm a frio. Para isso, as bobinas passam por um processo de limpeza da superfcie chamado de decapagem. Aps a laminao a frio, que d superfcie da chapa um acabamento melhor, ela rebobinada. A bobina resultante passa por um processo de tratamento trmico que produz a 31


recristalizao do material e anula o encruamento ocorrido durante a deformao a frio. Alm da grande variedade de produtos de ao que se pode fabricar por laminao, esse processo de conformao mecnica tambm aplicvel ao cobre e suas ligas, ao alumnio e sua ligas, borracha e ao papel. 2.3.4 Caractersticas e defeitos dos produtos laminados As caractersticas dos materiais laminados so bem perceptveis, e so barras, perfis, chapas. Seu comprimento sempre muito maior que sua largura e, na maioria dos casos, as espessuras tambm so reduzidas. A faixa de aplicao dos produtos laminados bem ampla. So utilizados na construo civil (casas, apartamentos, prdios industriais, pontes, viadutos); na indstria mecnica, na usinagem para a produo em srie de grandes quantidades de peas como parafusos, brocas, pinos, eixos, barras de sees diversas e chapas trabalhadas (furadas, cortadas, fresadas, retificadas). Em geral, o formato adequado do produto laminado, prximo do produto final usinado, aumenta muito a produtividade dos setores de usinagem. Como em qualquer outro processo de fabricao, os produtos produzidos pela laminao tambm possuem defeito que, geralmente, originam-se dos defeitos de fabricao do prprio lingote. Os defeitos mais comuns dos produtos laminados so: Vazios podem ter origem nos rechupes ou nos gases retidos durante a solidificao do lingote. Eles causam tanto defeitos de superfcie quanto enfraquecimento da resistncia mecnica do produto; Gotas frias so respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material at o produto acabado na forma de defeitos na superfcie; Trincas aparecem no prprio lingote ou durante as operaes de reduo que acontecem em temperaturas inadequadas; Dobras so oriundas de redues excessivas em que um excesso de massa metlica ultrapassa os limites do canal e sobre recalque no passe seguinte; Incluses so partculas resultantes da combinao de elementos presentes na composio qumica do lingote, ou do desgaste de refratrios e cuja presena pode tanto fragilizar o material durante a laminao, quanto causar defeitos na superfcie; Segregaes acontecem pela concentrao de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote, as ltimas a se solidificarem. Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como tambm fragilizao e enfraquecimento de sees dos produtos laminados. Outros defeitos so: o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de seo, em conseqncia de deficincias no equipamento, e nas condies de temperatura sem uniformidade ao longo do processo. 32


2.4 EXTRUSO Definio: um dos processos de conformao mecnica em que um bloco forado a passar atravs de um orifcio de uma matriz sob alta presso (com o auxlio de um mbolo), de modo a ter sua seco transversal reduzida.

A extruso produz, geralmente, barras cilndricas ou tubos; porm, formas de seco transversal mais irregulares podem ser conseguidas em metais mais facilmente extrudveis, como o alumnio e sua ligas. Outros materiais so tambm utilizados como o cobre e suas ligas, ao ao carbono, ao inoxidvel e tambm produtos de plstico (principalmente embalagens). Este processo permite obter superfcies com boa aparncia. Os aos-carbono, com teor de C at 0,2% so geralmente fceis de serem extrudados a frio, e exemplos de peas obtidas incluem os invlucros de velas de ignio, capas de mancal, pinos de pistes, porcas de rodas etc. medida que o teor de C aumenta, a extruso a frio torna-se mais difcil. Os aos com teor de carbono mais elevado exigem um tratamento de trmico de esferoidizao, para conferir ao metal estrutura mais adequada extruso. Exemplos tpicos so os apoios de suspenso dianteira, porcas, eixos de motores de geradores etc. Outros componentes cementados que so extrudados so as buchas, parafusos, roscas-sem-fim de mecanismos de direo, pinos e roletes. a) Formas de extruso A extruso pode ser a quente ou a frio, dependendo do tipo de metal que deve suportar ou no rigorosas condies de atrito e temperatura e tambm da seo a ser obtida. A extruso a quente realizada quando exige grande esforo para a deformao. Um exemplo tpico de material extrudado a quente o ao. Redues de rea da ordem de 1:20 podem ser conseguidas. Isso significa que uma barra de rea inicial de 100 mm 2 pode sofrer reduo para 5 mm2. No caso de materiais mais dcteis, como o alumnio, as redues obtidas com a extruso so da ordem de 1:100. 33


2.4.1 Etapas do processo: 1) Fabricao de lingote ou tarugo de seo circular; 2) Aquecimento uniforme do lingote ou tarugo; 3) Transporte do lingote aquecido para a cmara de extruso, de forma rpida para diminuir ou evitar que a superfcie do material aquecido sofra oxidao; 4) Execuo da operao de extruso: acionar o pisto o qual empurra o material aquecido j posicionado na cmara para o interior desta; 5) Fim da extruso: o pisto recua e a cmara se afasta para a retirada do disco e da parte restante do lingote ou tarugo; 6) Operao de remoo dos resduos de xido com o auxlio de disco raspador acionado pelo pisto. No processo de extruso a temperatura do material na zona de deformao depende da velocidade de deformao e do grau de compresso. A temperatura proporcional a velocidade de deformao pro causa do aumento do atrito devido ao aumento da velocidade de deformao e do grau de compresso. Na extruso a frio, o material endurece por encruamento durante a deformao porque os gros do metal se rompem e assim permanecem, aumentando as tenses na estrutura e, conseqentemente, sua dureza. importante salientar que na extruso a quente os gros se reconstituem aps a extruso por causa do aumento da temperatura. 2.4.2 Tipos de extruso Os principais tipos de extruso so: direta, indireta, hidrosttica e por impacto. a) Extruso direta: nesta operao o bloco metlico a ser processado colocado numa cmara e forado atravs do orifcio da matriz pelo mbolo ou pisto, que acionado por meios mecnicos ou hidrulicos. muito comum utilizar um bloco de ao (falso pisto) entre o metlico e o mbolo para proteger o pisto das altas temperaturas e da abraso provenientes deste tipo de extrusoa) Extruso direta: nesta operao o bloco metlico a ser processado colocado numa cmara e forado atravs do orifcio da matriz pelo mbolo ou pisto, que acionado por meios mecnicos ou hidrulicos. muito comum utilizar um bloco de ao (falso pisto) entre o metlico e o mbolo para proteger o pisto das altas temperaturas e da abraso provenientes deste tipo de extruso.

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b) Extruso indireta: nesta operao o mbolo oco e a ele est ligado a matriz. A extremidade oposta da cmara fechada com uma placa. O mbolo ento empurra a matriz de encontro ao metal e este sai da matriz em sentido contrrio ao movimento da haste. Como no h movimento relativo entre o bloco de metal e as paredes da cmara, as foras de atrito so muito menores e as presses necessrias so tambm menores do que na extruso direta. Em contrapartida, como o mbolo oco, existe a limitao da carga a ser aplicada, o que dificulta a produo de perfis com geometrias mais complexas. Isso explica porque a extruso direta mais empregada.

c) Extruso hidrosttica: operao de extruso fluido que envolve o entre parede e tarugo.

a presso para a proveniente de um meio tarugo. No existe frico

As presses usadas so da ordem de 1400 Mpa. O mtodo foi desenvolvido nos anos 50 e evoluiu para o uso de uma segunda cmara pressurizada mantida a uma presso mais baixa. a chamada extruso fluido a fluido, que reduz os defeitos do produto extrudado. A extruso por presso aumenta a ductilidade do material , portanto materiais frgeis podem se beneficiar desta forma de extruso. Entretanto as vantagens essenciais do mtodo so: baixa frico; pequenos ngulos de matriz; 35


altas relaes de extruso Podem ser extrudados por este mtodo uma grande variedade de metais e polmeros, formas slidas, tubos e outras formas vazadas como favo de abelha e perfis. A extruso hidrosttica realizada usualmente a temperatura ambiente , em geral usando leo vegetal como meio fluido, combinando as qualidades de viscosidade e lubrificao. Podese tambm trabalhar em alta temperatura. Neste caso ceras , polmeros ou vidro so usados como fluido, que tambm tem a funo de manter o isolamento trmico do tarugo durante o procedimento de extruso. d) Extruso por impacto: similar a extruso indireta e freqentemente includa na categoria da extruso a frio. O puno desce rapidamente sobre o tarugo que extrudado para trs (Figura 2.4). A espessura da seo extrudada funo da folga entre o puno e a cavidade da matriz.

Os produtos de extruso por impacto incluem os tubos de pastas e assemelhados que so peas descartveis. A maioria dos metais no ferrosos podem ser extudados por impacto , usando-se prensas verticais e taxas de produo de at duas peas por segundo. O processo permite produzir sees tubulares de paredes muito finas (relaes de dimetro/ espessura da ordem de 0,005). Por esta razo, a simetria da pea e concentricidade do puno so fatores importantes. e) Extruso lateral: o material do tarugo forado atravs de abertura lateral da cmara. Os eixos do puno e da pea tem diferentes direes (ngulo reto).

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2.4.3

Defeitos

da

extruso na extruso so:

Os defeitos mais comuns

a) linhas internas de xido no interior do produto: elas so causadas pela diferena entre a velocidade do ncleo e da periferia do lingote. O centro do lingote ou tarugo move-se de forma mais rpida que a periferia, formando-se ento uma zona morta ao longo da superfcie externa do lingote. Quando a maior parte do bloco de metal j passou pela matriz, a superfcie externa move-se para o centro e comea a fluir pela matriz. Desta forma so observadas as linhas de xido resultantes da pelcula de xido formada na superfcie externa, que tm um aspecto de um anel quando o produto cortado transversalmente; b) formao de uma cavidade no centro da superfcie do material em contato com o pisto, tambm resultante da diferena entre a velocidade do ncleo e da periferia do lingote. Essa cavidade pode crescer em dimetro e em profundidade de tal forma que pode transformar o que seria uma barra em um tubo, defeito esse com o aspecto semelhante ao de um rechupe interno. c) arrancamento: formado na superfcie do produto e aparece na forma de perda de material da superfcie, quando o produto passa muito rapidamente pela matriz. d) bolhas: estas bolhas so observadas na superfcie do material extrudado devido a presena de hidrognio e materiais provenientes da fundio do lingote ou por ar contido dentro do recipiente da prensa. 2.4.4 Parmetros Geomtricos Os parmetros geomtricos da extruso so: O ngulo da matriz . A relao de extruso que o quociente entre a reas das sees transversais do tarugo A0 e do produto extrudado Af . O dimetro do crculo circunscrito DCC que o dimetro do menor crculo no qual se inscreve a seo transversal.

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A complexidade da extruso medida pela relao entre o permetro da seo do produto extrudado e a rea da seo transversal. Esta relao demominada fator de forma.

2.4.5 Parmetros Fsicos 2.6.1 Fora de extruso A fora requerida par ao processo depende da resistncia do material, da relao de extruso, dafrico na cmara e na matriz, e outras variveis como a temperatura e a velocidade de extruso. A fora pode ser estimada pela frmula:

2.4.6 Outras Variveis do Processo Tem papel de influncia no processo outras variveis, entre as quais citamos: a temperatura do tarugo; a velocidade de deslocamento do pisto; o tipo de lubrificante. 2.4.7 Equipamentos e acessrios de extruso Os equipamentos empregados na extruso so as prensas horizontais, mecnicas ou hidrulicas, com capacidades que variam de 1500 a 30000 toneladas (prensas hidrulicas). Outros equipamentos auxiliares tais como os fornos para aquecimento dos lingotes, fornos de tratamento trmico e outros equipamentos para transporte e corte de perfis so tambm necessrios.

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2.5 FORJAMENTO O forjamento o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas origens no trabalho dos ferreiros de muitos sculos antes de Cristo. A substituio do brao do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revoluo Industrial. Atualmente existe um variado maquinrio de forjamento, capaz de produzir peas das mais variadas formas e tamanhos, desde alfinetes, pregos, parafusos e porcas at rotores de turbinas e asas de avio. 2.5.1 Definio Forjamento o nome genrico de operaes de conformao mecnica efetuadas com esforo de compresso sobre um material dctil, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho. A maioria das operaes de forjamento executada a quente; contudo, uma grande variedade de peas pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, pinhes, etc., so produzidas por forjamento a frio. Na maioria das operaes de forjamento emprega-se um ferramental constitudo por um par de ferramentas de superfcie plana ou cncava, denominadas matrizes ou estampos. De um modo geral, todos os materiais conformveis podem ser forjados. Os mais utilizados para a produo de peas forjadas so os aos (comuns e ligados, aos estruturais, aos para cementao e para beneficiamento, aos inoxidveis ferrticos e austenticos, aos ferramenta), ligas de alumnio, de cobre (especialmente os lates), de magnsio, de nquel (inclusive as chamadas superligas, como Waspaloy, Astraloy, Inconel, Udimet 700, etc., empregadas principalmente na indstria aeroespacial) e de titnio. O material de partida geralmente fundido ou, mais comumente, laminado - condio esta que prefervel, por apresentar uma microestrutura mais homognea. Peas forjadas em matriz, com peso no superior a 2 ou 3 kg, so normalmente produzidas a partir de barras laminadas; as de maior peso so forjadas a partir de tarugos ou palanquilhas, quase sempre tambm laminados, e cortados previamente no tamanho adequado. Peas delgadas, como chaves de boca, alicates, tesouras, tenazes, facas, instrumentos cirrgicos, etc., podem ser forjadas a partir de recortes de chapas laminadas. 2.5.2 Martelamento O forjamento por martelamento feito aplicando-se golpes rpidos e sucessivos no metal. Desse modo, a presso mxima acontece quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente de intensidade medida que a energia do golpe absorvida na deformao do material. 39


O resultado que o martelamento produz deformao principalmente nas camadas superficiais da pea, o que d uma deformao irregular nas fibras do material. Pontas de eixo, virabrequins, discos de turbinas so exemplos de produtos forjados fabricados por martelamento.

No forjamento por martelamento so usados martelos de forja que aplicam golpes rpidos e sucessivos ao metal por meio de uma massa de 200 a 3.000 kg que cai livremente ou impulsionada de uma certa altura que varia entre 1 e 3,5 m. 2.5.3 Prensagem Na prensagem, o metal fica sujeito ao da fora de compresso em baixa velocidade e a presso atinge seu valor mximo pouco antes de ser retirada, de modo que as camadas mais profundas da estrutura do material so atingidas no processo de conformao. A deformao resultante , ento, mais regular do que a produzida pela ao dinmica do martelamento. Palhetas de turbinas e forjados de liga leve so produtos fabricados por prensagem.

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O forjamento por prensagem realizado por prensas mecnicas ou hidrulicas. As prensas mecnicas, de curso limitado, so acionadas por eixos excntricos e podem aplicar cargas entre 100 e 8.000 toneladas. As prensas hidrulicas podem ter um grande curso e so acionadas por pistes hidrulicos. Sua capacidade de aplicao de carga fica entre 300 e 50.000 toneladas. Elas so bem mais caras que as prensas mecnicas. As operaes de forjamento so realizadas a quente, emtemperaturas superiores s de recristalizao do metal. importante que a pea seja aquecida uniformemente e em temperatura adequada. Esse aquecimento feito em fornos de tamanhos e formatos variados, relacionados ao tipo de metal usado e de peas a serem produzidas e vo desde os fornos de cmara simples at os fornos com controle especfico de atmosfera e temperatura. Alguns metais no-ferrosos podem ser forjados a frio. 2.5.4 Matriz aberta ou fechada A matriz de forjamento a responsvel por fornecer o formato final da pea forjada. De acordo com o tipo de matriz usada, o forjamento pode ser classificado em: forjamento em matrizes abertas, ou forjamento livre; forjamento em matrizes fechadas. As matrizes de forjamento so submetidas a altas tenses de compresso, altas solicitaes trmicas e, ainda, a choque mecnicos. Devido a essas condies de trabalho, necessrio que essas matrizes apresentem alta dureza, elevada tenacidade, resistncia fadiga, alta resistncia mecnica a quente e alta resistncia ao desgaste. Por isso, elas so feitas, em sua maioria, de blocos de aos-liga forjados e tratadas termicamente. Quando as solicitaes so ainda maiores, as matrizes so fabricadas com metal duro. No forjamento livre, as matrizes tm geometria ou formatos bastante simples. Esse tipo de forjamento usado quando o nmero de peas que se deseja produzir pequeno e seu tamanho grande. o caso de eixos de navios, turbinas, virabrequins e anis de grande porte.

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A operao de forjamento livre realizada em vrias etapas. Como exemplo, a ilustrao mostra o estiramento de uma parte de uma barra. Observe a pea inicial (a) e o resultado final (e). A operao iniciada com uma matriz de pequena largura. O estiramento acontece por meio de golpes sucessivos e avanos da barra (b,c,d,e). A barra girada 90o e o processo repetido (f). Para obter o acabamento mostrado em g, as matrizes so trocadas por outras de maior largura.

No forjamento em matrizes fechadas, o metal adquire o formato da cavidade esculpida na matriz e, por causa disso, h forte restrio ao escoamento do material para as laterais. Essa matriz construda em duas metades: a metade de baixo fica presa bigorna e nela colocado o metal aquecido. A outra metade est presa ao martelo (ou parte superior da prensa) que cai sobre a metade inferior, fazendo o material escoar e preencher a cavidade da matriz.

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Uma pea forjada acabada geralmente no conformada em um s golpe, porque tanto a direo quanto a extenso na qual o metal pode escoar so pequenas. Por isso, para a confeco de uma nica pea so necessrias vrias matrizes com cavidades correspondentes aos formatos intermedirios que o produto vai adquirindo durante o processo de fabricao.

A matriz apresenta uma cavidade extra em sua periferia e que tem o objetivo de conter o excesso de material necessrio para garantir o total preenchimento da matriz durante o forjamento. Esse excesso de material chama-se rebarba e deve ser retirado da pea em uma operao posterior do corte.

A rebarba um dos problemas do forjamento por matriz fechada. Para minimiza-lo, as matrizes apresentam calhas para evitar que a rebarba seja muito grande. Para peas no muito complexas, so aplicadas as seguintes etapas no forjamento em matriz fechada: 1. Corte do blank, ou seja, do pedao de metal em barra no tamanho necessrio; 2. Aquecimento realizado em fornos; 3. Forjamento intermedirio, realizado somente quando difcil a conformao em uma nica etapa; 4. Forjamento final feito em matriz, j com as dimenses finais da pea; 5. Tratamento trmico para a remoo das tenses, homogeneizao da estrutura, melhoria da usinabilidade e das propriedades mecnicas. 43


2.5.5 Defeitos dos produtos forjados Os produtos forjados tambm apresentam defeitos tpicos. Eles so: Falta de reduo caracteriza-se pela penetrao incompleta do metal na cavidade da ferramenta. Isso altera o formato da pea e acontece quando so usados golpes rpidos e leves do martelo. Trincas superficiais causadas por trabalho excessivo na periferia da pea em temperatura baixa, ou por alguma fragilidade a quente. Trincas nas rebarbas causadas pela presena de impurezas nos metais ou porque as rebarbas so pequenas. Elas se iniciam nas rebarbas e podem penetrar na pea durante a operao de rebarbao. Gotas frias so descontinuidades originadas pela dobra de superfcies, sem a ocorrncia de soldagem. Elas so causadas por fluxos anormais de material quente dentro das matrizes, incrustaes de rebarbas, colocao inadequada do material na matriz. Incrustaes de xidos causadas pela camada de xidos que se formam durante o aquecimento. Essas incrustaes normalmente se desprendem ma, ocasionalmente, podem ficar presas nas peas. Descarbonetao caracteriza-se pela perda de carbono na superfcie do ao, causada pelo aquecimento do metal. Queima gases oxidantes penetram nos limites dos contornos dos gros, formando pelculas de xidos. Ela causada pelo aquecimento prximo ao ponto de fuso. 2.6 ESTAMPAGEM Estampagem um processo de conformao mecnica, geralmente realizado a frio, que engloba um conjunto de operaes. Por meio dessas operaes, a chapa plana submetida a transformaes que a fazem adquirir uma nova forma geomtrica, plana ou oca. Isso s possvel por causa de uma propriedade mecnica que os metais tm: a plasticidade. As operaes bsicas de estampagem so: corte dobramento estampagem profunda (ou "repuxo") Assim como nem todo material pode ser laminado, nem todo material pode passar pelas operaes de estampagem. As chapas metlicas de uso mais comum na estampagem so as feitas com as ligas de ao de baixo carbono, os aos inoxidveis, as ligas alumniomangans, alumnio-magnsio e o lato 70-30, que tem um dos melhores ndices de estampabilidade entre os materiais metlicos. O lato 70-30 uma liga com 70% de cobre e 30% de zinco. Alm do material, outro fator que se deve considerar nesse processo a qualidade da chapa. Os itens que ajudam na avaliao da qualidade so: a composio qumica, as propriedades mecnicas, as especificaes dimensionais, e acabamento e aparncia da superfcie. A composio qumica deve ser controlada no processo de fabricao do metal. A segregao de elementos qumicos, por exemplo, que pode estar presente no lingote que deu origem chapa, causa o comportamento irregular do material durante a estampagem. 44


As propriedades mecnicas, como dureza e resistncia trao, so importantssimas na estampagem. Elas so determinadas por meio de ensaios mecnicos que nada mais so do que testes feitos com equipamentos especiais. Esses dados, juntamente com dados sobre a composio qumica, geralmente so fornecidos nas especificaes dos materiais, presentes nos catlogos dos fabricantes das chapas e padronizados atravs de normas. As especificaes das dimenses ajudam no melhor aproveitamento possvel do material, quando necessrio cort-lo para a fabricao da pea. Uma chapa fora dos padres de dimenso impede seu bom aproveitamento em termos de distribuio e quantidade das peas a serem cortadas. O ideal obter a menor quantidade possvel de sobras e retalhos que no podem ser aproveitados. Esse aproveitamento ideal envolve tambm o estudo da distribuio das peas na chapa. Os defeitos de superfcie prejudicam no s a qualidade da pea estampada, como tambm influenciam na acabamento quando o produto deve receber pintura ou algum tipo de revestimento como a cromao, por exemplo. Por isso, esse um fator que tambm deve ser controlado. As operaes de estampagem so realizadas por meio de prensas que podem ser mecnicas ou hidrulicas, dotadas ou no de dispositivos de alimentao automtica das chapas, tiras cortadas, ou bobinas. A seleo de uma prensa depende do formato, tamanho e quantidade de peas a serem produzidas e, conseqentemente, do tipo de ferramental que ser usado. Normalmente, as prensas mecnicas so usadas nas operaes de corte, dobramento e estampagem rasa. As prensas hidrulicas so mais usadas na estampagem profunda.

Na estampagem, alm das prensas, so usadas ferramentas especiais chamadas estampos que se constituem basicamente de um puno (ou macho) e uma matriz. Essas ferramentas so classificadas de acordo com o tipo de operao a ser executada. Assim, temos: ferramentas para corte ferramentas para dobramento ferramentas para estampagem profunda 45


Na prensa, o puno geralmente preso na parte superior que executa os movimentos verticais de subida e descida. A matriz presa na parte inferior constituda por uma mesa fixa. Esse ferramental deve ser resistente ao desgaste, ao choque e deformao, ter usinabilidade e grande dureza. De acordo com a quantidade de peas e o material a serem estampados, os estampos so fabricados com aos ligados, chamados de aos para ferramentas e matrizes. O fio de corte da ferramenta muito importante e seu desgaste, com o uso, provoca rebarbas e contornos pouco definidos das peas cortadas. A capacidade de corte de uma ferramenta pode ser recuperada por meio de retificao para obter a afiao. Corte de chapas O corte a operao de cisalhamento de um material na qual uma ferramenta ou puno de corte forada contra uma matriz por intermdio da presso exercida por uma prensa. Quando o puno desce, empurra o material para dentro da abertura da matriz.

O corte permite a produo de peas nos mais variados formatos. Estes so determinados pelos formatos do puno e da matriz. A folga entre um e outra muito importante e deve ser controlada, j que o aspecto final da pea depende desse fator. Ela est relacionada tambm com a espessura, a dureza e o tipo de material da chapa. Para o ao, a folga de 5 a 8% da espessura da chapa; para o lato, ela fica entre 4 e 8%; para o cobre, entre 6 e 10%; para o alumnio, em torno de 3% e para o duralumnio, entre 7 e 8%. Folgas muito grandes provocam rebarbas que podem ferir os operadores. As folgas pequenas provocam fissuras, ou seja, rachaduras, que causaro problemas nas operaes posteriores. Quanto menores forem as espessuras das chapas e o dimetro do puno, menor ser a folga e vice-versa. Dependendo da complexidade do perfil a ser cortado, o corte pode ser feito em uma nica etapa ou em vrias etapas at chegar ao perfil final. 2.6.1 Tipos de corte Corte (simples): Produo de uma pea de um formato qualquer a partir de uma chapa.

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Entalhe: Corte de um entalhe no contorno da pea.

Puncionamento: corte que produz furos de pequenas dimenses.

Corte parcial corte incompleto no qual uma parte da pea cortada fica presa chapa.

Recorte: Corte de excedentes de material de uma pea que j passou por um processo de conformao.

2.6.2 Dobramento e curvamento O dobramento a operao pela qual a pea anteriormente recortada conformada com o auxlio de estampos de dobramento. Estes so formados por um puno e uma matriz normalmente montados em uma prensa. O material, em forma de chapa, barra, tubo ou vareta, colocado entre o puno e a matriz. Na prensagem, uma parte forada contra a outra e com isso se obtm o perfil desejado.

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Em toda e qualquer operao de dobramento, o material sofre deformaes alm do seu limite elstico. No lado externo h um esforo de trao, o metal se alonga e h uma reduo de espessura. No lado interno, o esforo de compresso.

Por causa da elasticidade do material, sempre h um pequeno retorno para um ngulo ligeiramente menor que o inicial, embora a chapa tenha sido dobrada alm de seu limite elstico. Por causa disso, quando se constri o estampo, o clculo do ngulo de dobramento deve considerar esse retorno e prever um dobramento em um ngulo levemente superior ao desejado. 2.6.3 Dica tecnolgica Existe uma regio interna do material que no sofre nenhum efeito dos esforos de trao e compresso aos quais a chapa submetida durante o dobramento. Essa regio chamada de linha neutra. Outro fator a considerar a existncia dos raios de curvatura. Cantos vivos ou raios pequenos podem provocar a ruptura durante o dobramento. Em geral, a determinao do raio de curvatura funo do projeto ou desenho da pea, do tipo de material usado, da espessura da pea e do sentido da laminao da chapa. Materiais mais dcteis como o alumnio, o cobre, o lato e o ao com baixo teor de carbono necessitam de raios menores do que materiais mais duros como os aos de mdio e alto teores de carbono, aos ligados etc. At atingir o formato final, o produto pode ser dobrado com o auxlio de apenas um estampo em uma nica ou em mais fases ou, ento, com mais de um estampo.

E para obter os variados formatos que o dobramento proporciona, realizam-se as seguintes operaes: Dobramento simples e duplo. 48


Dobramento em anel (aberto ou fechado).

Nervuramento

Corrugamento

2.6.4 Estampagem profunda A estampagem profunda um processo de conformao mecnica em que chapas planas so conformadas no formato de um copo. Ela realizada a frio e, dependendo da caracterstica do produto, em uma ou mais fases de conformao. Por esse processo, produzemse panelas, partes das latarias de carros como pra-lamas, caps, portas, e peas como cartuchos e refletores parablicos. Na estampagem profunda, a chapa metlica sofre alongamento em ao menos uma direo e compresso em outra direo. Geralmente, um compensa o outro e no h mudana na espessura da chapa. Assim como no dobramento, a estampagem profunda tambm realizada com o auxlio de estampos formados por um puno, uma matriz e um sujeitador presos a prensas mecnicas ou hidrulicas. A chapa, j cortada nas dimenses determinadas, presa entre a matriz e o sujeitador que mantm sobre ela uma presso constante durante o embutimento. Isso evita que ocorra o enrugamento da superfcie da pea. O puno acionado, desce e fora a chapa para baixo, atravs da matriz. Nessa operao, tambm necessrio um controle sobre a folga entre o puno e a matriz. Quando a profundidade do embutimento grande, ou seja, tem a altura maior que o dimetro da pea, e so necessrias vrias operaes sucessivas para obt-la, tem-se a reestampagem. Isso pode ser feito com o mesmo puno, ou com punes diferentes quando o perfil da pea deve ser alterado numa segunda ou terceira estampagem.

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2.7 TREFILAO Definio: um dos processos de conformao mecnica semelhante ao processo de extruso onde um material forado a passar atravs de uma matriz para ter seu dimetro reduzido e seu comprimento aumentado. Neste caso o material puxado e no empurrado. A trefilao ou tambm conhecida como estiramento normalmente realizada a frio. um processo utilizado para a fabricao de fios, arame e tubos (seces muito menores que o comprimento). Veja a Figura 3.1

A barra que deve ser trefilada recebe o nome de fio de mquina. Ela deve ser apontada, para facilitar a passagem pela fieira, e presa por garras de trao que vo puxar o material para que ele adquira o dimetro desejado. O fio de mquina para a produo de fios e arames um produto semi-acabado, geralmente laminado, de seco circular e de dimetro no superior em princpio a 6,35 mm (1/4). O equipamento empregado na operao de estiramento de fios e tubos consiste num banco de estiramento, onde um dos principais componentes a matriz. O fio mquina j pontiagudo e inserido na matriz e na outra extremidade, agarrado nas mandbulas do banco (mecanismo hidrulico ou mecnico). Existem bancos de estiramento com capacidade superior a 100 toneladas de fora de trao e velocidades de estiramento que variam de 9 a 1500 m/min. A fieira uma ferramenta cilndrica que contm um furo no centro por onde passa o fio, e cujo dimetro vai diminuindo. Ela tem o formato de um funil (Figura 3.2)

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O material da fieira depende das exigncias do processo (dimenses, esforos) e do material a ser trefilado. Os materiais mais utilizados so: Carbonetos sinterizados (sobretudo WC) widia; Metal duro; Aos de alto C revestidos de Cr (cromagem dura) ; Aos especiais (Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-W, etc.) ; Ferro fundido branco; Cermicos (ps de xidos metlicos sinterizados); Diamante (p/ fios finos ou de ligas duras);

A Figura abaixo mostra o detalhe construtivo de uma fieira de ncleo de metal duro.

Como a fieira cnica, existe uma relao entre o ngulo de entrada e de sada, ou seja, o ngulo de entrada geralmente maior que o ngulo de trefilao para permitir que haja lubrificao de forma a facilitar a passagem do material pela fieira.

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2.7.1 Etapas do processo de trefilao As etapas do processo de trefilao so listadas a seguir: 1) Laminao e usinagem para a produo do fio mquina; 2) Decapagem mecnica ou qumica que retira os xidos presentes na superfcie do fio mquina; 3) Trefilao propriamente dita; 4) Tratamento trmico de recozimento, quando necessrio restabelecer a ductibilidade do material. Geralmente, na produo de fios de ao, o fio de mquina revestido com cal, que atua como absorvente e portador do lubrificante no estiramento a seco e como neutralizador de qualquer cido remanescente da operao de decapagem. Outros lubrificantes tais como graxa ou p de sabo so tambm utilizados na trefilao a seco. Na trefilao mida o fio de mquina submerso em um fluido lubrificante especial ou em soluo alcalina de sabo. O fio de ao neste caso pode ser revestido com fina camada de cobre ou estanho. Na trefilao do cobre no se usa revestimento superficial assim como nos aos. Os tubos, depois de extrudados ou mandrilados a quente, geralmente so estirados a frio a fim de se obter tolerncias dimensionais mais estreitas, melhor acabamento superficial, melhores propriedades mecnicas (devido ao encruamento resultante), reduo de suas paredes e, inclusive, obteno de formas irregulares. As mquinas de trefilao so basicamente divididas em dois tipos: as sem

apostila procesos is rev 4. 2010 - celia

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