laminação senai sp

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“Roberto Simonsen”

NOTAS DE AULAS - V

Data: Jan/2015

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Disciplina: Manutenção Mecânica 1 – MAME 1

Semestre: 3°

Prof. L.C.Simei Jan/2015 Página 21

V - LAMINAÇÃO

Laminação é um processo de conformação mecânica, predominantemente por compressão, que consiste em modificar a seção de uma barra ou chapa, onde o metal é obrigado a passar entre dois cilindros, girando em sentidos opostos, com a mesma velocidade tangencial e distanciados entre si de um valor menor que a espessura do material a ser deformado.

Figura 1. Imagem de uma linha (cadeia) de laminação.

Ao passar entre os cilindros, o metal em questão (ferroso ou não-ferroso) sofre deformação plástica, e por consequência, sofre então uma redução de espessura ou diâmetro, com um conseqüente aumento de comprimento e/ou largura (dependerá do produto final a ser obtido após conformação). A figura 2 mostra esquematicamente esta ação de laminação.

Figura 2. Cilindros reduzindo a espessura de um material, pela ação de compressão de 2 (dois) cilindros de

laminação.

Na siderúrgica, a conformação inicial de quaisquer materiais ferrosos, se inicia pela conformação de lingotes de aço (fig.3), obtidos na aciaria. A redução ou desbaste inicial dos lingotes em blocos, tarugos ou placas é realizada normalmente por laminação a quente. Depois dessa fase, segue-se uma nova etapa de laminação à quente para transformar o produto em chapas grossas, tiras a quente, vergalhões, barras, tubos, trilhos ou perfis estruturais.

Muitos ainda passam pela laminação a frio, que produz excelente acabamento superficial, com boas propriedades mecânicas e controle dimensional rigoroso do produto final.

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Figura 3. Representação esquemática de um lingote.

Num processo de laminação devemos levar em consideração 3 (três) fatores:

1. Carga do laminador; 2. Torque do laminador; 3. Tensões.

Figura 4. Representação Esquemática do Processo de Laminação.

Força e Relações Geométricas na Laminação Cada cilindro entra em contato com o metal segundo o arco AB que se chama Arco de Contato. A esse arco corresponde o ângulo chamado Ângulo de contato ou Ângulo de ataque. Chama-se Zona de deformação a zona à qual corresponde o volume de metal limitado pelo arco AB, pelas bordas laterais da placa sendo laminada e pelos planos de entrada e saída do metal dos cilindros.

O ângulo de contato é dado pela fórmula:

Como se vê, o ângulo de contato se relaciona com a redução (ho-h1) e o diâmetro 2R dos cilindros. A placa

de metal, de espessura ho, entra em contato com os cilindros no plano AA à velocidade vo, e deixa os

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cilindros, no plano BB, com a espessura reduzida para h1.

Admitindo que não haja alargamento da placa, a diminuição de altura ou espessura é compensada por um alongamento, na direção da laminação. Como devem passar, na unidade de tempo, por um determinado ponto, igual volume de metal, pode-se escrever:

b0. h0. v0 = b. h. v = b1. h1. v1

Onde: b = largura da placa; v = velocidade; h = espessura.

Para que um elemento vertical da placa permaneça indeformado, a equação acima exige que a velocidade na saída v1 seja maior que a velocidade de entrada v0. Portanto, a velocidade da placa cresce da entrada até a saída. Ao longo da superfície ou arco de contato, entre os cilindros e a placa, ou seja, na zona de deformação, há somente um ponto onde a velocidade periférica “V” dos cilindros é igual à velocidade da placa. Esse ponto é chamado ponto neutro ou ponto de não deslizamento e o ângulo central é chamado Ângulo neutro.

A figura abaixo, mostra que duas forças principais atuam sobre o metal, quer seja na entrada, quer seja em

qualquer ponto da superfície de contato. Essas forças são: uma força normal ou radial N e uma força

tangencial T, também chamada Força de atrito.

Entre o plano de entrada AA e o ponto neutro D, o movimento da placa é mais lento que o da superfície dos

cilindros e a força de atrito, atuam no sentido de arrastar o metal entre os cilindros.

Ao ultrapassar o ponto neutro D, o movimento da placa é mais rápido que o da superfície dos cilindros. Assim,

a direção da força de atrito inverte-se, de modo que sua tendência é opor-se à saída da placa de entre os

cilindros. As figuras 5 e 6, exemplificam e demonstram as zonas de conformação e a ação das forças na

interface cilindro x material.

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Figura 5. Zonas de deformação na interface cilindro x material, em um cilindro de laminação.

Figura 6. Aplicação e desenvolvimento de forças na interface cilindro x material, em um cilindro de

laminação.

Para garantir que a placa se movimente em direção aos rolos é necessário que:

T cos N sen

T

sen

N cos

T = μ N

tg

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Com base nesta relação e fazendo-se algumas simplificações chegamos a:

hmax 2 R

Essa equação define uma relação aproximada entre o coeficiente de atrito ( ), a máxima redução permitida

no laminador e o diâmetro do rolo de laminação. O coeficiente de atrito na laminação a quente de aço, pode

assumir valores de no mínimo 0.2 e na laminação a frio com lubrificante, varia de 0.05 a 0.10.

Força na Laminação

A pressão dos rolos durante a laminação varia ao longo do arco de contato cilindro/peça. A figura 7 abaixo,

demonstra a pressão dos rolos ao longo do arco de contato.

Figura 7. Distribuição da pressão dos rolos ao longo do arco de contato

O cálculo exato das forças de laminação é relativamente complexo, por isto são desenvolvidos alguns modelos simplificados para o cálculo da carga de laminação. Um destes modelos apresentado, calcula a carga média de deformação e segundo este autor, o valor seria:

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Onde:

P = Carga média de deformação (Kgf)

0 = Tensão de escoamento média (Kgf/mm²).

Onde:

O = Coeficiente de atrito entre os rolos e a peça;

l = Comprimento do arco de contato projetado no eixo da peça (mm);

h Espessura média entre entrada e saída dos rolos (mm);

b = Largura da placa (mm);

R = Raio dos rolos (mm);

h = Redução de espessura da peça (mm). Da análise desta fórmula podem-se concluir que:

1. A carga de laminação cresce com o diâmetro do rolo;

2. A carga de laminação cresce com a diminuição da espessura da chapa.

3. A carga de laminação cresce com o aumento da tensão de escoamento do material.

Outro fator que afeta a carga de laminação é a existência de tração a ré ou avante fornecida por um tracionador ou “empurrador” externo a cadeira de laminação. A existência de esta força suplementar diminui a carga de laminação.

b

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Figura 8. Fluxograma do Processo de Lingotamento (1ª Fase).

Figura 9. Fluxograma do Processo de Lingotamento (2ª Fase).

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Existem basicamente 2 (dois) tipos de processos, quanto a utilização de temperatura, sendo: Laminação a Quente e Laminação a Frio.

Laminação a Quente

As placas, oriundas de lingotes, são reaquecidas até a uma determinada temperatura amigável ao trabalho de conformação (denominado temperatura de trabalho a quente), laminadas até chapas grossas (material mais espesso) ou tiras a quente (material mais fino). Na laminação de chapas grossas utilizam-se laminadores duos ou quádruos reversíveis, sendo este último o mais utilizado. Na laminação de tiras, comumente utilizam laminadores duos ou quádruos reversíveis numa etapa preparadora e um trem contínuo de laminadores quádruos. O material, após a laminação é então, bobinado ainda a quente, decapado e oleado, indo a seguir para o mercado no estado bruto, ou ainda para a laminação a frio.

Laminação a Frio

A laminação a frio é empregada para produzir folhas e tiras com acabamento superficial e com tolerâncias dimensionais superiores quando comparadas com as tiras produzidas por laminação a quente. Além disso, o encruamento resultante da redução a frio pode ser aproveitado para conferir maior resistência ao produto final. Os materiais de partida para a produção de tiras de aço laminadas a frio são as bobinas a quente “decapadas”. A laminação a frio de metais não ferrosos pode ser realizada a partir de tiras a quente ou, como no caso de certas ligas de cobre, diretamente de peças fundidas. Tipos de Laminadores

Um laminador consiste basicamente em rolos laminadores, mancais, uma carcaça chamada de gaiola para fixar essas partes e um motor para fornecer potência aos rolos e controlar a velocidade de rotação. As forças envolvidas na laminação podem facilmente atingir milhares de toneladas, portanto é necessária uma construção bastante rígida, além de motores muito potentes para fornecer a potência requerida. Fica assim, fácil de compreender por que numa moderna instalação de laminação gastam-se milhões de dólares de investimento e consomem- se muitas horas de projetos uma vez que esses requisitos são multiplicados para as sucessivas bancadas (ou cadeiras) de laminação contínua. A figura 10 apresenta os principais tipos de configuração de laminadores.

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Figura 10. Arranjos típicos de rolos para laminadores (Duos, Trio e Quadruo).

Os laminadores podem ser convenientemente classificados com respeito ao número e ao arranjo dos rolos. O tipo mais simples e mais comum de laminador é o laminador duo. Os rolos têm o mesmo diâmetro e giram somente num sentido. O material retorna para reduções posteriores por condução manual ou por meio de uma plataforma que pode ser elevada para transportar o material sobre os rolos. Uma melhora na velocidade do trabalho pode ser obtida através do uso do laminador duo reversível, na qual o material pode passar para frente e para trás através dos rolos que invertem a sua direção de rotação. Outra solução é o uso do laminador trio, que consiste em um rolo condutor superior, um inferior e um rolo intermediário que gira por fricção.

O laminador quádruo, como o próprio nome indica é composto de 4 cilindros, sendo os 2 menores para a operação de laminação, propriamente dita, e os 2 maiores (maior diâmetro), são os chamados cilindros de encosto. Estes cilindros servem para suportar os esforços atuantes nos cilindros de laminação, evitando assim eventuais deformações oriundas da carga de laminação.

Pode-se obter uma grande diminuição da potência necessária para os rolos condutores, com o uso de rolos de pequeno diâmetro. Entretanto, uma vez que os rolos com pequenos diâmetros resistem menos, eles têm que ser suportados por rolos de encosto de diâmetros maiores, conforme citado no parágrafo anterior. O laminador desse tipo mais simples é o quádruo. As folhas finas podem ser laminadas com tolerâncias muito estreitas num laminador desse tipo, que usa os rolos de trabalho com pequenos diâmetros. O laminador Sendzimir é uma modificação desses laminadores que se adapta muito bem à laminação de chapas finas de ligas de alta resistência.

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A figura 11 mostra os tipos de laminadores Universal e Sendzimir.

Figura 11. Laminador Universal e Sendzimir

Para produções em larga escala normalmente instalam-se uma série de laminadores um atrás do outro, formando assim um trem de laminação. Cada grupo de rolos é chamado de cadeira de laminação. Uma vez que em cada cadeira tem-se uma redução diferente, a tira movimenta- se com velocidades distintas em cada estágio da laminação. A velocidade de cada grupo de rolos está sincronizada de maneira que cada cadeira sucessiva pegue a tira com uma velocidade igual à velocidade de saída da cadeira precedente. A desenroladeira e a bobinadeira não cumprem apenas a função de fornecer o material para os rolos e recolher o produto final, mas também são usadas para fornecer uma tração a ré e uma tração avante na tira. Essas forças horizontais adicionais têm uma série de vantagens como à de diminuir a pressão de laminação como já comentado anteriormente.

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Figura 12. Sequência da laminação de tubos mecânicos (com rolos de passo de peregrino).

Figura 13. Sequência da laminação de tubos mecânicos (direta, com rolos transversais).

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A figura 14, abaixo, mostra pares de cilindros para laminar perfis, barras, vergalhões, etc.

Figura 14. Pares de cilindros laminadores para perfis.

Figura 15. Cilindro de Laminação Plano.

Figura 16. Fotos de cilindro de laminação plano.

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Abaixo, figuras 17 e 18, vemos um quadro de laminadores (suportes de fixação e mancais dos rolos).

Figura 17. Quadros rolos de laminadores.

Figura 18. Cadeias de rolos de laminadores.

A figura 19, a seguir, mostra detalhes do laminador de bordas com os cilindros dispostos verticalmente, usado

em laminação de chapas grossas para dar acabamento lateral.

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Figura 19. Cilindros laminadores de bordas.

A figura 20, abaixo, mostra um par de cilindros para laminação de produtos não planos, como por exemplo,

barras redondas, vergalhões, etc,

Figura 20. Cilindros de laminação multiformatos.

Figura 21. Cilindros de laminação multiformatos, para perfis.

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Por esses canais é possível dar vários passes no produto que está sendo laminado, usando um único conjunto/par de cilindros, ou seja, à medida que a redução aumenta, o metal passa por outra abertura entre os cilindros.

Órgãos Mecânicos de um Laminador

As duas estruturas metálicas que constituem a cadeira de laminação são chamadas gaiolas, as quais, por meio de mancais, suportam os cilindros. Essas gaiolas são geralmente construídas em aço fundido e são ligadas entre si por peças fundidas ou forjadas.

Figura 22. Exemplo típico de uma cadeira de laminação.

Os cilindros de laminação são peças inteiriças, fundidas ou forjadas que apresentam uma parte central chamada corpo, a qual executa o esforço direto de deformação. Essa parte pode ser lisa - para laminação de chapas, ou pode apresentar reentrâncias, de modo a permitir reduções ou conformações diferentes no mesmo cilindro. Essas reentrâncias, também chamadas caneluras, possibilitam, por exemplo, pelo emprego de passes sucessivos, a redução paulatina de seção de barras redondas, quadradas etc., por intermédio do mesmo par de cilindros ou no mesmo laminador. Em cada extremidade do cilindro, ficam localizados os pescoços, que se apoiam nos mancais das gaiolas. Finalmente, para além dos pescoços, situa-se o trevo, que é a parte que recebe o acoplamento para rotação.

Nos laminadores modernos são utilizadas juntas universais, de modo que o trevo é substituído por uma seção adequada ao desenho do acoplamento. No topo da gaiola situam-se parafusos que controlam a elevação do cilindro superior, de modo a modificar a distância entre os dois cilindros e permitir reduções diferentes, conforme as necessidades de trabalho. Essa ajustagem dos cilindros é, geralmente, motorizada. Esses parafusos suportam a pressão da laminação.

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Operações de Laminação

A obtenção de perfis é realizada por meio de diversas fases, cada uma sendo realizada em um canal diferente

do cilindro de laminação. Os produtos laminados planos incluem chapas em geral (pretas, estanhadas,

galvanizadas), tiras, barras, chatas etc. São obtidos em laminadores com cilindros de corpo plano; além disso,

nesses produtos a relação da largura para a espessura é geralmente maior que no caso de outros produtos

laminados.

Um exemplo de laminação de chapa de aço é o seguinte: o lingote, depois de aquecido à temperatura de

laminação, em fornos especiais, chamados fornos poço, é levado ao laminador de desbaste até produzir as

placas que constituem o ponto de partida para a produção de chapas e outros produtos planos.

Figura 23. Passes para a Produção de Perfis em "U" e em "L".

A placa, reaquecida em fornos de aquecimento de placas, passa inicialmente por um laminador tipo duo, cuja função é apenas quebrar a casca de óxido formada durante o seu aquecimento; essa operação emprega-se um jato de água a alta pressão.

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A seguir, por intermédio do transportador de roletes, a placa é encaminhada para o primeiro laminador de desbaste, tipo quádruo, de modo a sofrer uma redução em espessura e aumento de largura, se for necessária a produção de larguras maiores que da placa original. Antes e depois dessa primeira cadeira quádrua, existem mesas rotativas que giram a placa de 90°, para permitir o aumento de sua largura. Antes de entrar na segunda cadeira de desbaste, também tipo quádruo, a placa já reduzida na primeira laminação passa por um dispositivo de achatamento dos bordos. A placa então passa por uma tesoura de corte a quente antes de atingir a segunda gaiola de desbaste, sendo que esta consiste num laminador duo universal, possuindo, portanto, cilindros verticais para controle das extremidades, montados na entrada dessa segunda cadeira. Continuando sua trajetória, a placa passa por 2 (duas) outras cadeiras desbastadoras, tipo quádruo universal.

Ao sair do último laminador desbastador, as placas percorrem uma mesa de roletes que as encaminha aos laminadores acabadores. Antes de entrar nestes, entretanto, passam por uma tesoura rotativa que corta as suas extremidades de modo a torná-las perfeitamente esquadradas. Sofre ainda uma quebra de casca de óxido (que possa ter-se formado anteriormente), por intermédio de um laminador duo. Finalmente, são encaminhadas ao conjunto acabador de cadeiras, constituído de, por exemplo, seis laminadores quádruos, onde se processam reduções sucessivas. Assim, admitindo que as placas saídas do desbaste apresentem uma espessura de 28 mm (1,10"), as reduções obtidas serão as seguintes: 50% na primeira cadeira acabadora, 40% na segunda, novamente 40% na terceira, 35% na quarta, 15% na quinta e 10% na sexta, saindo com uma espessura de 2,5 mm (0,10"). As chapas são, a partir da última cadeira acabadora, enroladas em bobinas, pelo emprego de dispositivos denominados bobinadeiras. Para obtenção de menores espessuras, a laminação é prosseguida pelo processo denominado laminação a frio; conseguem-se nesse processo, reduções de espessura de 25 a 99%, além de uma superfície mais densa e macia. As bobinas são inicialmente submetidas ao processo de decapagem, que consiste na remoção química da camada de óxido da superfície do metal, mediante a ação de soluções aquosas de ácidos orgânicos. No caso da decapagem de aço, utiliza-se uma solução diluída de ácido sulfúrico (H2SO4) ou ácido clorídrico (HCl). O produto resultante da reação dessa solução com o óxido de ferro é sulfato ferroso e hidrogênio. A superfície do aço toma-se limpa, isenta de películas de óxido, as quais, se permanecessem durante a laminação a frio, dariam mau aspecto superficial e aumentariam a tendência à corrosão (enferrujamento).

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Figura 24. Fases de uma cadeia completa de laminação.

No processo de decapagem contínua, a concentração do ácido varia de 12 a 25% e a temperatura do banho de decapagem de 90° a 105°C. Nesse processo, as bobinas produzidas na laminação a quente, são inicialmente levadas a um dispositivo constituído de roletes que, sob pressão, quebram a casca de óxido superficial em pedaços finos, aumentando a área de óxido para o ataque ulterior pela solução ácida. Simultaneamente, a bobina é endireitada e aplainada, verificando-se, também, um pequeno efeito de encruamento. Uma tesoura corta as extremidades da bobina para torná-la em ângulo reto e permitir a soldagem do topo posterior. Realizada a soldagem das extremidades, a bobina é levada aos diversos tanques de decapagem, em número de três a cinco geralmente. Segue-se lavagem em água fria e quente, secagem com ar quente, corte e recobrimento superficial com pequena camada de óleo, como proteção e para servir de lubrificação durante a laminação a frio e rebobinagem. As bobinas decapadas são levadas aos laminadores para laminação a frio, os quais podem ser de vários tipos: quádruo reversível, em que as bobinas desenroladas são laminadas num sentido e no outro entre os dois cilindros de trabalho, cuja distância vai diminuindo até atingir-se a espessura final, ou pelo emprego de laminação contínua, em que são utilizadas três a cinco cadeiras quádruas, sobretudo quando se deseja reduções a frio de 80 a 90%, como é o caso de folhas estanhadas, que apresentam uma espessura variável de 0,20 mm a 0,35 mm.

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Após a laminação a frio e rebobinamento, as bobinas passam pelo tratamento térmico de recozimento (especificamente pelo processo Recozimento em caixa), à temperaturas que promovam recristalização do material e anulem/atenuem o efeito de encruamento ocorrido durante a deformação a frio. O recozimento também pode ser em fornos contínuos, com velocidades de aquecimento e resfriamento controlados. No entanto, esse processo não é adequado para produtos voltados à estampagem profunda, ou seja, onde é exigido capacidade de estiramento do material, já que a tenacidade cai consideravelmente, afetando posteriormente a peça nesta etapa. O recozimento em caixa permite uma maior uniformidade de propriedades mecânicas da chapa, propiciando um melhor desempenho da mesma durante o estiramento na prensa, nas operações de conformação, pois a diferença nos valores de propriedades é mínima entre as direções transversais e longitudinais.

As figuras abaixo, 25 e 26, ilustram a condição estrutural da chapa de aço laminada a frio na sequência das etapas de laminação. Pode-se observar o encruamento da chapa ao sair do laminador a frio.

Figura 25. Recristalização no TQ (veja o crescimento dos grãos pós-recristalização).

Figura 26. Encruamento de um Material na Laminação.

Grão encruado

Grão recristalizado

Grão encruado

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As dimensões consideradas como padrão para laminados a quente são as seguintes:

Para chapas:

Espessura/diâmetro: 1,50 – 2,00 – 2,25 – 2,65 – 3,00 – 3,35 – 3,75 – 4,25 – 4,50 – 4,75 – 5,00 – 5,50 – 6,00 – 8,00

– 10,00 – 12,00 – 16,00 – 20,00 – 25,00 – 30,00 mm;

Largura: 1000 – 1100 – 1200 – 1500 – 1800 mm;

Comprimento: 2000 – 3000 – 6000 mm.

Para perfis e tarugos:

Espessura: 3,00 – 3,75 – 4,50 – 4,75 – 5,00 – 6,00 – 8,00 – 10,00 – 12,00 – 16,00 – 20,00 – 25,00 – 30,00 mm;

Comprimento: 3000 – 6000 mm.

As dimensões consideradas como padrão para laminados a frio são as seguintes:

Para chapas:

Espessura: 0,21 – 0,25 – 0,30 – 0,45 – 0,60 – 0,75 – 0,80 – 0,90 – 1,06 – 1,20 – 1,50 – 1,70 – 1,90 – 2,25 – 2,65mm

Largura: 1000 – 1100 – 1200 – 1500 mm;

Comprimento: 2000 – 2500 – 3000 mm, e bobinas de 10000, 20000 mm.

Cilindros de Laminação

Os cilindros de laminação constituem a parte principal de um laminador, pois promovem diretamente a conformação do metal, ou seja, é a ferramenta de trabalho que causa a transformação da massa metálica. Os cilindros normalmente podem ser produzidos em ferro fundido branco, aço fundido ou forjado, sendo que o critério de escolha será função do material que estará sendo laminado. Os cilindros sofrem desgaste ao longo do tempo de uso, sendo necessário que sejam submetidos periodicamente a retificações (processo de usinagem) para retirada dos defeitos que irão surgindo ao longo de sua vida e que fatalmente serão repassados para os produtos que estão sendo laminados.

A seguir são destacados alguns defeitos superficiais encontrados em laminados planos, assim como suas características, ou seja:

A. Cascas – apresentação de material escamoso sobreposto e irregular, contendo inclusões; B. Carepas – são pequenas descontinuidades que se assemelham a cascas e que são encontradas na direção de

laminação; C. Costuras – são riscos paralelos à direção de laminação; D. Orifícios – descontinuidades que atingem os dois lados da chapa e que se apresentam com tamanho pequeno ou

grande;

E. Marcas de cilindro – marcas impregnadas pelo cilindro de laminação oriundo de defeitos junto à superf íc ie

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e que s e apresentam d e d iversas formas , podendo trazer muitos contratempos e prejuízos à produção;

F. Linha de distensão – espécie de riscos paralelos e dispostos aproximadamente a 45° em relação à direção de

laminação. Esse defeito está associado à insuficiência de Al no aço; G. Casca de laranja – rugosidade superficial com aparência de uma casca de laranja crespa.

A figura 27, abaixo, mostra um leito de resfriamento de barras de aço após a laminação.

Figura 27. Leito de Resfriamento de Barras.

Vigas e Perfis de Aços Estruturais

Os formatos mais comuns aplicados na indústria mecânica e na construção civil são especificados em normas, que estabelecem séries de dimensões e geometrias. Existem variações de um país para outro, devendo as respectivas normas ser consultadas.

É claro que formas não normalizadas podem ser produzidas sob encomenda especial, atendendo requisitos específicos.

Perfis do tipo “I” com flanges largos (também referidos por H) são bastante adequados para as técnicas modernas de construção metálica. São em geral disponíveis no grau A992, ou na denominação mais antiga ASTM A572 e A36, e os mesmos são fabricados por laminação à quente, com controle de resfriamento e de limpeza superficial.

Podem ser usados em edifícios de estrutura metálica, em pontes e em outras estruturas. Podem ser soldados, seguindo-se as recomendações adequadas para o grau do aço e a finalidade do serviço.

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Outros formatos de perfis incluem as geometrias de seção transversal: T, Z, H, “L” (ângulo ou cantoneira), U (também denominadas C, canal), e são classificados como vigas. A maioria delas utiliza aços com especificação A 36, podendo também ser especificadas por ASTM A709, A992, A572 e A588 de acordo com o objetivo de uso.

Figura 28. Quadro-resumo com Todos os Tipos de Perfis e Processos.

Vergalhões ou Barras de Reforço para Concreto

Trata-se de barras de reforço, redondas com “grapas” (saliências nervurosas, que propiciam melhor aderência do concreto), sendo que estas são comumente usadas como armaduras do concreto. Geralmente é fabricada com aço de baixo Carbono (C). No Brasil segue a norma NBR 7480, e ASTM A615 Grau 60. A ASTM também editou a A15M, que descreve os vergalhões em unidade SI.

Tem seção circular e podem ter superfície lisa ou nervurada. Os vergalhões comuns não possuem revestimento superficial, tornando o componente suscetível à oxidação. A maior parte dos aços para vergalhões não é soldável. Entretanto, existem graus especiais de aço que em combinação com materiais adequados de eletrodos e operadores experientes, possibilitam a soldagem.

Barras com Outras Seções Transversais

As barras de uso estrutural podem ter seções circulares, quadradas ou hexagonais de quaisquer dimensões.

Também incluem o chamado “Ferro Chato” (seção retangular) com espessuras maiores do que 5 mm e larguras até 150 mm, e com espessuras maiores do que 6 mm com larguras entre 150 e 200mm. Os

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comprimentos produzidos são em geral de 6 m.

A denominação barra é comumente usada para elementos com a maior dimensão de seção transversal, de até 75 mm. Segue a especificação geral ASTM A36/A36M.

Para o uso estrutural as barras seguem as especificações ASTM A615/A615M, A616, A617 e A706/A706M ou A709/A709M, de acordo com a utilização.

Seções Estruturais Vazadas Seções estruturais vazadas são um tipo de viga que pode ter seção transversal quadrada, retangular ou circular, porém vazadas. São também chamadas de tubos estruturais. A espessura de parede é constante, classificadas em: leve, média, pesada e superpesadas (sendo: os leves – com espessuras mais delgadas, até as superpesadas – com espessuras mais grossas).

A fabricação é feita por conformação a partir de tiras de material que são gradativamente curvadas até a forma desejada. O fechamento é feito por soldagem de resistência elétrica ou por solda de arco submerso. São usadas em quadros ou treliças de estruturas metálicas sujeitas a cargas de diversas direções. Podem receber enchimento com concreto para melhorar a resistência à chama.

Os tubos estruturais mais comuns são fabricados em aço de baixo Carbono, como o ASTM A500 grau B. Outras especificações mais utilizadas são as: ASTM A501, A847 e A618.

Vigas “I” Assimétricas para uso em Ferrovias (“Trilhos de Trem”) Trilhos de trem são submetidos a tensões muito elevadas, e com alta susceptibilidade de endurecimento superficial, devido ao alto encruamento, e, portanto, devem ser fabricados com aços de alta resistência. Devido às condições de operação, falhas de um trilho podem causar grandes desastres, e quais os controles de microestruturas são altamente rigorosos.

Ao longo da história os trilhos originalmente de Ferro-Carbono (FeC) deram lugar aos trilhos de aço de alta resistência, acompanhando os aumentos de velocidade e peso dos trens. Evolução paralela aconteceu com o sistema de dormentes e juntas entre seções. Os elementos utilizados para trilhos são vigas do tipo “I” assimétricas, com algumas variações de detalhes geométricos, variando de acordo com o tipo de aplicação, o limite de peso e a frequência de cargas. Existem inúmeros tipos de vigas em assimétricas “I”, para aplicação de trilhos, sendo as mais comumente utilizadas: Padrão CR (comum), Padrão CR (com orelhas), Padrão CR-GG (Grua-Guindaste), Padrão CSN, Padrão Vignolie, Padrão Decauville, Padrão ASTM, etc.

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Figura 22. Desenho esquemático dos perfis de Padrão CR.

Defeitos nos Produtos Laminados

Os produtos laminados podem apresentar defeitos que geralmente são originados na fabricação do próprio

lingote. Os defeitos mais comuns dos produtos laminados são:

A. Vazios - Podem ter origem de rechupes ou gases retidos durante a solidificação do lingote. Eles

causam tanto defeito na superfície quanto enfraquecido da resistência mecânica do produto;

B. Gotas frias - São respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteiras durante o vazamento.

Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material até o produto acabado na

forma de defeitos na superfície.

C. Trincas - Aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que acontecem em

temperaturas inadequadas;

D. Dobras - São provenientes de reduções excessivas no qual um excesso de massa metálica ultrapassa

os limites do canal e sofre recalque no passe seguinte;

E. Inclusões - São partículas resultantes da combinação de elementos presentes na composição

química do lingote, ou do desgaste de refratários e cuja presença pode tanto fragilizar o material

durante a laminação quanto causar defeitos na superfície;

F. Segregações - Acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote,

as últimas a se solidificarem. Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades, além de

fragilização e enfraquecimento de seções dos produtos laminados.

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BIBLIOGRAFIA

Handbook: Glossário. Em: www.infomet.com.br, acessado em 10/01/2013.

Processos de Fabricação. Em www.cimm.com.br, acessado em 10/01/2013.

Processos de Fundição e Injeção. Em www.cimm.com.br, acessado em 10/01/2013.

Processos de Fabricação. Volume I. Apostila do Curso Técnico em Mecânica. Telecurso 2000.

MORO, Norberto; AURAS André Paegle. Processos de Conformação. Apostila do Curso Técnico em Mecânica

do CEFET/SC, 2002.

Diversos. Tecnologia Mecânica. Apostila do Curso Técnico em Mecânica da ETEC “Cel. Fernando Febeliano da

Costa”, do CEETEPS, 20002

SIMONETTI, Marcelo J. Processo de Laminação. Apostila da Universidade Paulista. São Paulo, 2005.

OBERD, Erik. JONES, Franklin e HORTON, Holbrook. Manual Universal da Técnica Mecânica. São Paulo: Ed.

Hemus, 2005.

DOYLE L., MORRIS J., LEACH J. e SHRADER G. Processos de Fabricação e Materiais para Engenheiros. São

Paulo: Ed. Edgard Blucher Ltda., 2000.

CUNHA, Lauro Sales e CRAVENCO, Marcelo P. Manual Prático do Mecânico. São Paulo: Ed. Hemus, 2005.

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http://www.cimm.com.br/

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O presente material tem como objetivo único o desenvolvimento de embasamento técnico-científico, para

complementação dos estudos da disciplina Manutenção Mecânica – MAME 1, do curso de Graduação em Tecnologia em

Manutenção.

É expressamente proibida a divulgação eletrônica ou impressa, com objetivo financeiro ou de promoção pessoal!!!

A divulgação, utilização comercial e ou outro qualquer objetivo, diferente da simples leitura e estudo para

complementação da matéria em questão, e ainda sem a aprovação do professor elaborador, é proibida e de inteira

responsabilidade do aluno detentor que faz o uso indevido deste.

Estas notas de aulas foram desenvolvidas com base em periódicos técnicos, materiais disponibilizados por outros

professores, anotações pessoais, materiais de estudos de outras instituições, entre outros; de modo a complementar em

um único compêndio de estudos relativos aos assuntos repassados em aulas.

Professor Luís C. Simei

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