aula 2_conformação mecânica

7/24/2019 Aula 2_Conformação Mecânica

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Os processos de fabricação mecânica podem ser

agrupados em 5 grupos principais.

a) Fundição

b) Usinagem

c) Soldagem

d) Metalurgia do pó

E) CONFORMAÇÃO MECÂNICA



Esquema geral dos processos de conformação



• Variáveis envolvendo matéria prima, ferramenta,processo e produto

– Matéria prima:• Composição química

• Microestrutura

• Propriedades mecânicas

• Acabamento superficial

– Ferramenta:• Geometria

• Dimensões

• Material empregado

• Acabamento superficial

– Equipamento:

• Capacidade• Velocidade

• Forma de atuação



– Processo:

• Temperatura

• Lubrificação• Taxa de deformação

– Produto:

• Microestrutura

• Propriedades mecânicas

• Acabamento superficial• Geometria e dimensões.

Leitura – Processos de Conformação



Classificação dos processos de conformação



Deformação plástica: aspectos fenomenologicos

Tensão

A

P

Deformação

0

ln L

L

Modulo de Young

E Deformação elástica: ao retirar a força, o material

metálico volta às dimensões iniciais – a quantidade de

deformação elástica é pequena – os átomos se

afastam das posições originais, sem, no entanto,

ocuparem novas posições

Deformação plástica: os átomos do material metálico são

deslocados permanentemente das posições originais e passam

a ocupar novas posições.



Lei da Constancia do volume

h0.b0.l0=h1.b1.l1

0lbh

A deformação global será

A soma das velocidades de deformação será

0

...

lbh



Conceitos de cristalografia e discordâncias

• Destacam-se a seguir alguns tópicos considerados

importantes para o estudo da deformação plástica dosmetais

– Estruturas cristalinas dos metais

• Cúbica de corpo centrado

– Cúbica simples



– Cubica de corpo centrado

– Cubica de faces centrado



– Hexagonal simples

– Hexagonal compacto



• Direções e planos preferências de deslizamento

y

x

z

[100]

(100)

+a1

+c

+a3

+a2 -a2

-a1

-a3

-c

c

a

)0112(

)0001(

)0101(

*apesar de apresentar um elevado numero de sistemas, eles não são tão compactos como o CFC

ou o HC

As camadas de átomos deslizam umas sobre as outras ao longo dos

planos de átomos que se formam nas estruturas cris talinas

Esses planos são chamados de planos cristalinos



Número de sistemas de escorregamento e sua

influência na deformabilidade dos metais

• Os metais com estrutura C.F.C. tem 12sistemas de alta densidade atômica.Ex:Cu, Al,Pb, Ag Au etc...

• Os metais C.C.C. tem 48 sistemas mas com

menor densidade atômica. De maneira geral,esses metais deformam menos até a rupturaque os metais C.F.C.Ex:Fe α, Mo, W, Cr Nb

• Os metais HC possuem planos de altadensidade atômica mas em número apenas de3, o que os torna materiais normalmente frágeis.



Vazio

Imperfeição de Schottky Imperfeição de Frenkel

Imperfeições nas estruturas cristalinas



Discordância em cunha Discordância em espiral

Defeito superficial cristalino

Discordâncias: são planos incompletos de átomos gerados no momento dacristalização devido a ,á formação dos planos vizinhos.

Quando uma discordância encont ra um contorno de grão ela tem que mudarde direção já que o sistema de escorregamento também muda.



Efeito da temperatura na conformação mecânica

Tf

Escala Kelvin

0 TF 0,3 TM 0,5 TQ 1,0 Escala Homóloga

Leitura – Introdução à conformação mecânica



Trabalho a frio

Encruamento devido ao trabalho a frio

Mudanças na microestrutura



Estrutura celular em material deformado10% (a) e 50% (b), (c) níquel com 5,5%

de alumínio deformado 2,7% a 293 K (d)

níquel puro deformado 3,1% a 293 K.

Variação das propriedades

mecânicas em função da

deformação a frio

*DIETER apresenta alguns valores para densidades de

discordâncias:

· de 105 a 106 cm-2 para um metal totalmente recozido· de 1010 a 1012 cm-2 para um metal trabalhado a frio

Trabalho a frio



Trabalho a quente



Recozimento

• Recuperação

• Recristalização (recristalização primaria “nucleação de novos grãos”)• Crescimento de grão (recristalização secundaria)

Processo de recristalização



Encruamento nos metais

• Quando se deforma um metal

em baixas temperaturas (

trabalho a frio) ele se torna

mais duro e mais resistente

ao mesmo tempo em que se

torna menos dútil ou mais

frágil.

• %Tf= (Ao – Af / Ao) x 100

• O encruamento é explicado

pela interação dos campos

de deformação das

discordâncias, que sãoaumentadas pela

deformação, exigindo cada

vez mais força para seguirdeformando.



Recozimento

Efeito do recozimento em função da

temperatura

Recozimento estático e recozimento

dinâmico



Recozimento

Modificações na estrutura celular de discordâncias.



Recozimento

Microestruturas de estágios de recristalização e crescimento de grão em

latão previamente deformado a frio 33%: a) como deformado, b) recozido por

3s a 580 oC, c) recozido por 4s a 580 oC, d) recozido por 8s a 580 oC, e)

recozido por 15 min a 580 oC e f) recozido por 10 min a 700 oC



T e n s ã o d e r e s i s t ê n c

i a ( M P a )

T a m a n h o

d e g r ã o ( m m )

D u t i l i d a d e ( % A l o

n g a m e n t o )

Temperatura de recozimento(ºC)latão

Novos grãos

Dutilidade

Resistência mecânica

Grãos deformadose recuperados

RP RCR CG

• Recristalização:

consiste na

nucleação de

uma região livrede deformação,

cuja matriz pode

transformar a

matriz

deformada emum material livre

de deformação



Recozimento

Efeito da temperatura na microestrutura de um aço inoxidável 304

deformado às temperaturas de (a) 973 K, (b) 1023 K (c) 1073 K (d). 1173 K.

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