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Marcelo Barbosa de oliveira
Anhanguera Educacional
RA:0728832
Data: 08/03/2011
RELATORIO DE CALANDRA
RESUMO
Processo de conformação pelo qual se dá forma a chapas e/ou
laminados de metal, pela passagem entre rolos, conferindo-lhes
assim curvatura, espessura constante e um acabamento de quali-
dade.
Palavras-Chave: Conformação, Calandragem:
Professor: Paulo Luiz Silva Barros.
Relatório de calandra
Ano 2011
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 01 – Tipos de Calandras....................................................................................................07
FIGURA 02 - Fases da operação de calandragem em calandra de três rolos............................08
FIGURA 03 – Sequencia de calandragem numa calandra de quatro rolos................................08
FIGURA 04 – Parâmetros geométricos e sistema de forças..........................................................09
FIGURA 05 – Momento fletor aplicado durante a deformação...................................................10
FIGURA 06 – Posicionamento do rolo superior.............................................................................11
FIGURA 07 - Tensões tangenciais de carga numa calandragem.................................................12
FIGURA 08 - Tensões tangenciais de carga numa calandragem em que Re< 100h................. 13
FIGURA 09 - Relação entre o raio de calandragem (Re) e o final da chapa, (Rf)......................14
FIGURA 10 - Calandragem de uma superfície cônica numa calandra de três rolos................15
FIGURA 11 - Calandragem de uma superfície cônica, numa calandra de quatro rolos..........16
FIGURA 12 - Dimensões características de uma chapa cônica....................................................16
FIGURA 13 - Ajustamento da calandra inclinação do rolo superior..........................................17
FIGURA 14 - Representação esquemática do problema da dobragem das abas......................18
FIGURA 15 - Abas diretas numa chapa produzidas por calandragem......................................18
FIGURA 16 - Ultilização de um berço para a dobragem das abas..............................................18
Marcelo Barbosa de Oliveira
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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO..................................................................................................................................05
1 CALANDRA...................................................................................................................................06
2 TIPOS DE CALANDRAS..............................................................................................................07
2.1.Calandra de três rolos sem dispositivo de deformação das abas.........................................07
2.2.Calandra de três rolos com dispositivo de deformação das abas.........................................07
2.3.Calandra de quatro rolos............................................................................................................08
3 CALANDRAGEM CILINDRICA................................................................................................09
3.1.Descrição do processo.................................................................................................................09
3.2.Geometria, Dimensões e preparação do planificado..............................................................10
3.3.Eixo e profundidade da calandragem.......................................................................................11
4 CALCULOS.....................................................................................................................................11
4.1.Deformação máxima em cada passagem.................................................................................12
4.2.Força e potência de calandragem..............................................................................................12
4.3.Força de calandragem.................................................................................................................12
4.4.Potência de calandragem...........................................................................................................13
4.5.Recuperação elástica...................................................................................................................14
4.6.Numero de passos da calandragem.........................................................................................14
5 CALANDRAGEM A FRIO E A QUENTE.................................................................................15
6 CALANDRAGEM DE SUPERFICIES CONICAS.....................................................................15
Relatório de calandra
Ano 2011
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6.1.Procedimentos e operação calandra de 3 rolos......................................................................15
6.2.Procedimentos e operação calandra de 4 rolos......................................................................16
6.3.Determinação da geometria e das dimensões da estampa plana........................................16
6.4.Cálculo do ângulo de inclinação dos rolos.............................................................................17
7 DOBRAGEM DAS ABAS.............................................................................................................17
7.1.Soluções para o problema da dobragem das abas.................................................................18
8 RELATIRIO DE ATIVIDADES....................................................................................................19
9 REFERENCIAS................................................................................................................................19
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INTRODUÇÃO
As atividades que foram desenvolvidas neste trabalho tratam dos tipos de calandras
existentes e processos realizados para obtenção de chapas cônicas e circulares e tipos
de ajustes dos rolos de calandras de três e quatro rolos.
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1. CALANDRAS.
Uma calandra compreende de dois ou mais rolos de ferro fundido com perfuração cen-
tral para a passagem de água e vapor, ambos para controle de temperatura, montados em
uma estrutura metálica em diversas configurações. É equipada com jogos de engrena-
gens os quais permitem variar a velocidade dos rolos, de acordo com o tipo de operação
a ser efetuada. Os rolos giram em velocidades controladas e a distância entre eles con-
trola a espessura e podem ser ajustadas de forma manual ou automaticamente. Os rolos
não são paralelos, sendo ligeiramente arqueados ou possuem um arqueador hidráulico
no conjunto para compensar a variação de espessura no material em processo. A alimen-
tação é feita manualmente com mantas aquecidas à temperatura da calandra em um ci-
lindro ou continuamente por fitas.
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2. TIPOS DE CALANDRAS
2.1. Calandra de três rolos sem dispositivo de deformação das abas.
Rolos inferiores, fixos, com igual diâmetro, mas menores (10 a 50%) que o superior Calan-dras de maior capacidade Rolos de maior diâmetro e maior entre eixo nos rolos inferiores Menor força de flexão Utilização de rolos inferiores de suporte para reduzir a deformação em calandras de comprimento elevado (geralmente > 3m) O ajuste do rolo superior, livre, define o diâmetro da calandragem Força de calandragem suficiente para arrastar por atrito o rolo superior. Difícil para chapa fina de grande diâmetro Rolo superior motorizado Os ex-tremos da chapa (abas) permanecem direitos.
Figura 1: a)Calandra de três rolos tipo piramidal, b)Calandra de 3 rolos com
dispositivo de dobramento das abas c)Calandra de quatro rolos.
2.2. Calandra de três rolos com dispositivo de deformação das abas.
A dobragem das abas nunca é total (zona direita = (0,5 a 2)h; h - espessura da chapa) Existem diferentes tipos de concepção (no essencial, diferentes movimentos dos rolos).
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Figura 2: Fases da operação de calandragem numa calandra de três rolos com
os rolos inferiores simétricos e possuindo movimento vertical inclinada,
a)Alimentação, b)Deformação de uma aba, c) Deformação da outra aba, d) deformação
da virola.
2.3. Calandra de quatro rolos
Rolos centrais, motores os rolos laterais, livres, controlam o raio da calandragem e a
dobragem das abas.
Figura 3: Sequência de calandragem numa calandra de quatro rolos.
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Vantagem da calandra de quatro rolos. O posicionamento apertado da chapa entre os
rolos motores facilita bastante a operação, designadamente o manuseamento da chapa
que, em muitos casos, pode ser feito por um único operador a dobragem das abas efe-
tua-se sem necessidade de voltar a chapa a calandragem das superfícies cónicas pode
efetuar-se continuamente a calibragem das chapas, por exemplo, após soldadura das
extremidades, é facilitada pela existência dos dois rolos livres, os quais devem estar
ambos atuados neste tipo de operações.
3. CALANDRAGEM CILINDRICA
O rolo superior, geralmente, com um diâmetro (ds) maior que o diâmetro dos rolos in-
feriores (di), é convenientemente posicionado para se obter o raio de curvatura exterior
(Re) requerido para a chapa. Admitindo que as reações nos rolos inferiores são verti-
cais (aproximação), pode considerar-se que a distribuição de momento fletor é triangu-
lar, com o valor máximo na zona média do entre eixo.
Figura 4: Parâmetros geométricos e sistemas de forças característicos de uma
operação de deformação plástica de chapa realizada numa calandra de três rolos do ti-
po piramidal .
3.1. Descrição do processo.
Os rolos inferiores transmitem a energia necessária à deformação da chapa através das
forças de atrito entre a chapa e os rolos A capacidade de deformação é limitada pelo
trabalho que é possível realizar com as forças de atrito Para aumentar a capacidade de
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deformação, 3 rolos motores velocidade de rotação do rolo superior diferente da dos
rolos inferiores para a chapa não escorregar calandras com sistemas de regulagem de
velocidade sofisticados, 2 rolos (inferiores) motores.
Figura 5: Momento fletor aplicado durante a deformação de uma chapa numa
calandra de 3 rolos.
3.2. Geometria, Dimensões e preparação do planificado.
As formas obtidas são planificáveis e tanto os raios de curvatura, como o comprimento
de calandragem são, geralmente, muito superiores à espessura da chapa As dimensões
do planificado de uma virola cilíndrica serão obtidas considerando que a largura de ca-
landragem não varia (deformação plana) e que a largura do planificado é igual ao pe-
rímetro da circunferência que passa na linha média da chapa (raio de curvatura >> es-
pessura linha neutra coincide com a linha média).
Outras formas, métodos de planificação de superfícies é Chanfrar as bordas das chapas
para evitar a formação de fissuras (especialmente para espessuras acima dos 25 mm).
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3.3. Eixo e profundidade da calandragem.
Figura 6: Posicionamento do rolo superior. Profundidade de calandragem.
4. CALCULOS.
Profundidade de calandragem.
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4.1. Deformação máxima em cada passagem.
Em que (Ro) é o raio de curvatura inicial e (Re) é o raio de curvatura final.
4.2. Força e potência de calandragem.
Força de calandragem para (Re) > 100h.Solicitação do tipo elasto-plástica (emax) ≤
0,005.
Figura 7: Tensões tangenciais de carga numa calandragem em que Re> 100h.
4.3. Força de calandragem.
Força de calandragem para Re < 100h solicitação do tipo plástica.
Equações para compensar as aproximações.
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Figura 8: Tensões tangenciais de carga numa calandragem em que Re< 100h.
4.4. Potência de calandragem.
Potência de calandragem.
Em que (VR) é a velocidade periférica dos rolos motores (3 a 7 m/min na calandragem
a frio) e µ é o coeficiente de atrito entre a chapa e os rolos.
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4.5. Recuperação elástica.
Figura 9: Relação entre o raio de calandragem (Re) e o final da chapa, (Rf), pa-
ra vários valores de tensão limite de elasticidade do material, considerando o modulo
de Young, E=210.000 Mpa.
4.6. Numero de passos da calandragem.
Condições de calandragem para uma passagem em que (Rf0) é o raio inicial da chapa.
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5. CALANDRAGEM A FRIO E A QUENTE.
A calandragem a frio é preferível à calandragem a quente (menos dispendiosa e pro-
blemática) Para calandragens a frio, e em especial para passos múltiplos, deve ter-se
em atenção a deformação máxima que a chapa sofre. É usual o tratamento quando:
emax > 5% para aços de baixa liga.
emax > 3% para aços ferríticos temperados e revenidos
A capacidade de calandragem da máquina for ultrapassada em resultado do encru-
amento do material.
A calandragem a quente deverá ser usada quando:
A capacidade de calandragem for insuficiente para realizar o trabalho a frio não se
conseguir produzir peças com o diâmetro desejado sem que ocorra fissuração os tra-
tamentos térmicos necessários à calandragem a frio tornam a calandragem a quente
mais económica.
6. CALANDRAGEM DE SUPERFÍCIES CONICAS.
6.1. Procedimentos e operação calandra de 3 rolos.
Figura 10: Calandragem de uma superfície cônica numa calandra de três rolos.
a) Inclinação do rolo superior. b) E por menor mostrado o posicionamento da esfera.
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6.2. Procedimentos e operação calandra de 4 rolos.
Figura 11: a) Calandragem de uma superfície cônica, numa calandra de quatro
rolos. b) A ligeira inclinação do rolo inferior central leva a chapa a se desencostar dos
rolos centrais na zona de menor diâmetro.
6.3. Determinação da geometria e das dimensões da estampa plana.
Figura 12: a) Dimensões características de uma chapa cônica, b) Dimensões
geométrica da estampa plana.
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6.4. Cálculo do ângulo de inclinação dos rolos.
Figura 13: Ajustamento da calandra inclinação do rolo superior.
7. DOBRAGEM DAS ABAS.
Um dos problemas principais da calandragem é o da enformação das abas do planifi-
cado com o raio de curvatura desejado para a chapa o valor do momento fletor de-
cresce linearmente, desde um valor máximo na secção (B), até se anular na secção
(A). A deformação vai evoluindo de totalmente plástica para elástica, com zonas elas-
to-plásticas intermédias raio de curvatura cada vez maior deixa de existir curvatura a
partir da secção em que a deformação é totalmente recuperada pelo efeito de mola.
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Figura 14: Representação esquemática do problema da dobragem das abas.
Figura 15: Abas diretas numa chapa Figura 16: Ultilização de um berço
produzida por calandragem. para a dobragem das abas.
7.1. Soluções para o problema da dobragem das abas.
Numa calandra sem capacidade para enformar abas a dobragem das abas po-
derá ser executada prévia ou posteriormente à calandragem por quinagem ou
por martelagem.
Calandrar uma chapa com um comprimento superior ao pretendido e cortar
as abas direitas.
Dobrar as abas na calandra com o auxílio de um gabarito, também conhecido
por “berço”, fabricado previamente em chapa espessa.
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Utilizar calandras preparadas para a dobragem das abas, as quais permitem
deslocamento dos rolos inferiores ou do superior.
Efetuar a operação numa calandra de quatro rolos.
8. RELATORIO DE ATIVIDADES.
Todas as atividades foram feitas por métodos computacionais em meios de pesquisas
realizadas pela internet.
Esta atividade tem por finalidade o conhecimento sobre o equipamento de conforma-
ção (Calandra) e seus modelos e vantagens entre eles.
9. REFERENCIAS.
http://www.calende.com.br/m-calandras.htm
https://sites.google.com/a/catim.pt/metalopedia/conformacao/calandragem
http://www.vulcanizar.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=14
0:producao-definicoes&catid=34:laboratorio
http://www.xerium.com/StoweWoodwardSAPortuguese/produtos/VisaoGeraldaIn
dustriadePapel/rollCovers/calandra.aspx
http://www.nei.com.br/lista/Calandras.aspx
http://www.designpvc.org/index.php/processos-de-transformacao/360-
calandragem.html
http://www.congressoebai.org/wp-content/uploads/52-144-1-SM-com-nome.pdf
http://pwp.net.ipl.pt/dem.isel/jnrvilhena/aulas-dobragem+enrolamento.pdf