ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
Disc.: Processos de Fabricação II
Prof. Jorge Marques
Aula 5
Processos de Conformação Mecânica
Introdução – propriedades plásticas dos metais
Referências:
CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. I
Telecurso 2000. Processos de Fabricação.
Processo de Conformação Mecânica
Introdução
• Por conformação mecânica são produzidas diversas
formas, perfis e peças acabadas
• Principais processos de conformação mecânica
– Laminação
– Extrusão
– Forjamento
– Estampagem
Processo de Conformação Mecânica
Introdução
Processo de Conformação Mecânica
Introdução
Processo de Conformação Mecânica
Introdução
Propriedades Mecânicas dos Metais
• Propriedade é uma característica mensurável do
material em determinada temperatura e pressão.
• As propriedades mecânicas dos materiais fornecem
informações necessárias aos projetos de engenharia
e também aos processos de fabricação.
• No caso dos metais, algumas propriedades
mecânicas de interesse são: resistência à
tração/compressão (resistência mecânica), dureza,
tenacidade, elasticidade, plasticidade.
Propriedades Mecânicas dos Metais
• Processar um metal, ou seja, modificar a sua forma
e/ou dimensão, exige a ultrapassagem de ao menos
um dos limites de resistência do material; isto é, de
sua propriedade mecânica.
• O processamento de metais por conformação, como
o nome diz, deforma permanentemente o material.
• A propriedade diretamente relacionada à
deformação é a plasticidade.
• Plasticidade é a capacidade de deformar-se
permanentemente.
Propriedades Mecânicas dos Metais
• A plasticidade nos diz até onde podemos provocar a
deformação no metal.
• Mas outras propriedades precisam ser levadas em
conta, seja para vencer os limites de resistência
iniciais, seja para determinar o limite máximo de
esforço. Estas propriedades são:
– Elasticidade: capacidade de retornar à forma
original após retirada a carga.
– Dureza: capacidade de resistir à penetração
– Resistência mecânica: capacidade máxima de
resistência à tração, compressão ou cisalhamento.
Propriedades mecânicas dos metais
• Tensão x deformação
Propriedades mecânicas dos metais
Nos processos de conformação, estamos
particularmente interessados das deformações.
• Deformação elástica: o material volta a sua forma
inicial após a retirada da carga. Ela ocorre dentro de
limites característicos de cada corpo, chamado de
limite de elasticidade.
• Deformação plástica: quando a carga ultrapassa o
limite de elasticidade, o metal deforma-se
permanentemente, entrando na zona de
deformação plástica.
Propriedades mecânicas dos metais
• Deformação plástica
– Os processos de conformação mecânica ocorrem
na zona de plasticidade.
– A plasticidade dos metais depende
fundamentalmente das suas estruturas cristalinas,
que corresponde ao modo como os átomos são
organizados
Propriedades mecânicas dos metais
• Deformação plástica (continuação)
– Não vamos aprofundar no estudo das estruturas
cristalinas, mas é importante saber que
dependendo da estrutura, há maior ou menor
facilidade de haver deslizamentos interratômicos,
favorecendo a deformação plástica.
– Alguns metais, como o ferro, mudam de estrutura
cristalina em certas temperaturas.
Propriedades mecânicas dos metais
• Deformação plástica (continuação)
– Metais como o alumínio (Al), o Cobre (Cu), o
Estanho (Sn), o Chumbo (Pb) e suas ligas
apresentam deformidade plástica elevada.
– Os Aços (ligas Fe-C com até 2% de C e adição ou
não de outros elementos) são os mais versáteis
industrialmente, quanto às propriedades
mecânicas, térmicas e químicas. Quanto maior o
teor de carbono, menos plasticidade tem o aço.
Mudanças nas Propriedades mecânicas
• Encruamento
– Após sofrer deformação plástica, o metal
endurece, aumenta a resistência à novas
deformações e melhora a sua elasticidade. A este
fenômeno é dado o nome de encruamento.
– Quanto mais encruado o metal maior a sua
dureza, a sua resistência mecânica e o seu limite
de elasticidade.
Mudanças nas propriedades mecânicas
• Encruamento (continuação)
– Estruturalmente, o encruamento corresponde a
uma deformação do reticulado cristalino do metal.
– Para muitas aplicações, o encruamento é estado
final do metal a ser utilizado.
– Mas em outras aplicações, os resultados do
encruamento não são desejados. O processo para
devolver ao metal as características originais é
executado por meio de aplicação de calor,
elevando a temperatura do metal.
Mudanças nas propriedades mecânicas
• Recristalização
– O metal encruado (ou tratado termicamente,
temperado) tem sua estrutura cristalina
deformada. Com aplicação de certo nível de calor
a estrutura cristalina volta a sua forma original (de
solidificação e resfriamento lento). Este
procedimento é chamado de recristalização.
– Assim, na conformação a frio, o metal encrua e
para sofrer nova conformação, passa antes por
forno de recristalização.
Temperaturas de Recristalização (TR) e de
Fusão (TF) de alguns metais
METAL
Chumbo
Zinco
Alumínio
Cobre
Ferro
Níquel
Tungstênio
TR (°C) TF (°C)
15
25
150
200
450
600
1200
327
420
660
1083
1536
1450
3410
Temperaturas médias,
relativas a metais
comercialmente puros.
Nas ligas metálicas, os
valores podem variar
significativamente.
Há também variação
de TR de acordo com
o nível de
encruamento
Fonte: Chiaverini