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

Classificação dos processos de conformação

Deformação plástica: aspectos fenomenologicos

Tensão

AP

Deformação

0

lnLL

Modulo de Young

EDeformação 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

0 lbh 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 dos metais

– 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 cristalinas

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 12 sistemas 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 ruptura que os metais C.F.C.Ex:Fe α, Mo, W, Cr Nb

• Os metais HC possuem planos de alta densidade atômica mas em número apenas de 3, 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 da cristalização devido a ,á formação dos planos vizinhos.

Quando uma discordância encontra um contorno de grão ela tem que mudar de 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 deformado 10% (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 são aumentadas pela deformação, exigindo cada vez mais força para seguir deformando.

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

Tens

ão d

e re

sist

ênci

a (M

Pa)

Tam

anho

de

grão

(m

m)

Dut

ilida

de (

% A

long

amen

to)

Temperatura de recozimento (ºC)latão

Novos grãos

Dutilidade

Resistência mecânica

Grãos deformados e recuperados

RP RCR CG

• Recristalização: consiste na nucleação de uma região livre de deformação, cuja matriz pode transformar a matriz deformada em um 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.