Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências
Departamento de Engenharia Mecânica
CONFORMAÇÃO PLÁSTICA
Professor: Tiago de Sousa Antonino
SUMÁRIO

Metalurgia da Deformação
Aspectos Metalúrgicos da Mecânica do Contínuo
 Cálculo de Esforços nos Processos de Conformação
 Forjamento
 Extrusão
 Trefilação
 Laminação
 Conformação de Chapas

A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO


Modelo atômico:
 Utiliza-se o modelo proposto por Bohr que considera o
átomo como sendo constituído por um núcleo em torno do
qual circulam os elétrons em órbitas bem definidas.
Ligação Metálica:
 Produzida pela interação entre um núcleo de carga positiva
que atrai os elétrons (livres) compartilhados por diversos
núcleos.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO

Modelo Cristalográfico:
 Os
átomos são considerados como esferas rígidas
que ocupam posições no espaço gerando figuras
geométricas (sólido 3D) bem definidas (cristais).
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
 Deformação:
Cisalhamento
entre planos (densos)
de maior distância entre si e
sempre numa direção compacta.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)

–
SISTEMAS
DE
Rede CFC:
4 Planos {1 1 1} e 3 direções <1 1 0>
12 sistemas de deslizamento (fácil).
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)

–
SISTEMAS
DE
Rede CCC:
6 Planos {1 1 0} e 2 direções <1 1 1>
12 sistemas de deslizamento fácil.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO
DESLIZAMENTO (CISALHAMENTO)

–
SISTEMAS
DE
Rede HC:
1 Plano {0 0 0 1} e 3 direções <1 1 -2 0>
3 sistemas de deslizamento fácil.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – SISTEMAS VARIANTES

Rede CCC:
6 Planos {1 1 2} e 2 direções <1 1 1>
12 sistemas de deslizamento fácil
6 Planos {1 2 3} e 2 direções <1 1 1>
12 sistemas de deslizamento fácil
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS

Discordâncias: Defeitos em linha que, inicialmente,
auxiliam a deformação (reduzindo a tensão de
cisalhamento) porém, à medida que interagem entre
si ou com partículas, formam barreiras que
gradativamente elevam a tensão necessária à
continuidade da deformação.

Vetor de Burguers: Característica principal de uma
discordância, fornecendo sua magnitude (módulo) e direção
de deslizamento.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – VETOR DE BURGUERS

b

 a0 
u2v2w2
1
2
Módulo
Ex:
Considere um deslizamento do vértice (0, 0, 0) até a região central
de uma das faces (1/2, 1/2, 0).
a0
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – VETOR DE BURGUERS
O vetor de Burguers que caracteriza este deslizamento é dado
por:

b
 a0 
1 1 
 4  4 
1
2

a
0
2
A discordância nesta direção cujo módulo é

a0

b 2
110

b
a
0
2
é dado por:
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – VETOR DE BURGUERS
Se o deslocamento for do vértice (0, 0, 0) até o
centro do cubo (1/2, 1/2, 1/2), o módulo do
vetor de Burguers e a discordância associada a
este deslizamento será:

b

a
a0

b 2
0
3
2
111
Módulo
Discordância
associada
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – INTERAÇÕES ENTRE DISCORDÂNCIAS
As discordâncias interagem espontaneamente
desde que a energia da resultante for menor
ou igual à energia da discordância de origem.
 Considerando-se
que
U
(energia
da
deformação) α |b|2, podemos escrever:


|b1|2 + |b2|2 ≥ |b3|2 (Associação)

|b1|2 ≥ |b2|2 + |b3|2 (Dissociação)
Reações
Espontâneas
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CCC
Τ // [1 0 0]


Considerando as discordâncias d 1 e d 2 :

d1


  
1 1
2  1 
a
d2
0

d1  d 2
a 111
0
2


 a0
a0 202  101
0


1
1

111

a0
2  1  2
2
a
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CCC
Representação esquemática da
interação entre discordâncias da
rede CCC.
Está contida no plano (0 1 0) que, por não ser um plano de deslizamento fácil,
ficará bloqueada (ou embarreirada).
Ex: Considerem as discordâncias d 3 e d 4 e respondam:
a) Qual a discordância resultante?
b) Em que plano está contido?


a 111

d3
0
2


d4
  
2 111
a
0
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CCC
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE CFC




a
0
d1  2 110


d1  d 2
d2


2 110
a
0
   a0
110  110  a0 100

2 
 2
a
0
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – DISCORDÂNCIAS NA REDE HC
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – ANEL DE DISCORDÂNCIAS
Y e w – Discordâncias em cunha
Z e x – Discordâncias em hélice
Deslizamento Cruzado
Um anel de discordância xyzw sob
a ação de um carregamento
externo, se expande na direção [1 1 0]. Ao encontrar um obstáculo o
anel cruza (linha [1 0 -1]) e passa a
deslizar no plano (1 -1 1) na
direção [-1 -1 0]. Contornado o
obstáculo, o anel volta a deslizar
no plano de origem.
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – ENCRUAMENTO EM MONOCRISTAIS
Experimento realizado por
Seegar com monocristais
de alumínio


Estágio I – Basicamente um único sistema de deslizamento é posto
em atividade. Os planos deslizam livremente sem interação de
discordâncias (escoamento planar);
Estágio II – Terminada todas as possibilidades de deslizamento de
um único sistema, outros sistemas passam a deslizar
simultaneamente, gerando barreiras (discordâncias bloqueadas);
A METALURGIA DA DEFORMAÇÃO – ENCRUAMENTO EM MONOCRISTAIS
Obs.: A elevação da tensão necessária à
continuidade da deformação é chamada de
encruamento.
 Estágio III – Em torno das discordâncias
bloqueadas é formado um campo de tensão que,
de tão intenso, produz a escalagem de algumas
discordâncias que voltam a deslizar em planos
paralelos (mecanismo de deslizamento cruzado).


A tensão de escalagem depende da temperatura
(atividade atômica). Quanto maior a temperatura
menor a tensão de escalagem.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
DEFORMAÇÃO EM MATERIAIS POLICRISTALINOS

Policristal:
 Aglomerado
de monocristais que se
justapõem uns aos outros através de uma
interface com grande quantidade de defeitos
(discordâncias e lacunas).
 A interface é denominada de contorno (de
grão) e os monocristais de grãos.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DOS CONTORNOS DE GRÃO

Sendo uma região de grande quantidade de
defeitos, os contornos de grão têm um papel
restritivo em relação a deformação.
 Portanto,
quanto menor o tamanho de grão (maior
número de contornos) mais duro é o material.
 A restrição à deformação depende do grau (ou
ângulo) de desorientação entre os monocristais
justapostos.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DOS CONTORNOS DE GRÃO
Justaposição de dois monocristais
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DOS CONTORNOS DE GRÃO

Baixo grau de desorientação:
 Ângulos menores que 1º, onde a região de contorno pode
ser acomodada por um arranjo regular de discordâncias.
 Este contorno é considerado de baixa energia (elástica) e
portanto demanda pouca energia para deformar-se.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DOS CONTORNOS DE GRÃO

Alto grau de desorientação:
 Os ângulos entre os monocristais (grãos) que se justapõem
são elevados e o contorno tem elevada densidade de
defeitos. Sendo considerado um contorno de alta energia e
de difícil deformação.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO

Hall e Petch mostraram que:
   k D

e


i
1
2
Quanto maior o tamanho do grão menor a resistência.
Considere o seguinte experimento com alumínio (99,9% puro)
deformado severamente:
Resultado obtido: HV(1) > HV(2) > HV(3)
H – hardness
V - Vickers
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO

Justificativa:
 Em
grãos de grande tamanho a deformação
plástica não é homogênia ao longo de uma
diagonal.
 Em materiais de grãos pequenos, a deformação é
mais homogênia, o gradiente de dureza não é
significativo.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO
 Comparativo entre G e g:
Região “δ“
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DE GRÃO

Curva σ x ε:
g
G
εG
εg
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
TRABALHABILIDADE DOS MATERIAIS

Do ponto de vista termodinâmico, os processos
de conformação plástica podem ser
classificados como:
 Trabalho
a quente: Aquele realizado sob condições
de temperatura e taxa de deformação nas quais os
efeitos da deformação (encruamento) são
eliminados instantaneamente após o processo.
 Trabalho a frio: Aquele realizado sob condições de
temperatura e taxa de deformação nos quais os
efeitos da deformação não são restaurados.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
MANUTENÇÃO DA TRABALHABILIDADE
Estágio I (Recuperação) – Restauração de propriedades ligadas a defeitos pontuais
(propriedades físicas em geral).
Estágio II (Recristalização) – Restauração das propriedades mecânicas e da
microestrutura.
Estágio III – A alta temperatura favorece a difusão intergranular promovendo o
crescimento (efeito indesejável).
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
LIMITES DE TEMPERATURA
P3 > P2 > P1 (Potência
da Máquina)
Região de trabalho a
quente (entre as curvas
de Wisotérmico e de fusão
ou fragilização)
Região de trabalho a frio
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
TENSÃO DE ESCOAMENTO


A tensão necessária à manutenção do escoamento e depende
da temperatura e da taxa de deformação.
Para qualquer condição de T e (dε/dt) a tensão de escoamento
será sempre dado pelo valor instantâneo (função da
deformação).
Para um nível de deformação de ε1 a
tensão de escoamento será σ1, para um
nível ε2 a tensão será σ2 e assim por
diante (ponto sobre a curva).
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
DETERMINAÇÃO DA TENSÃO DE ESCOAMENTO

Compressão sem atrito:

Para um instante qualquer:
P

e A

A

D
2
e
4
4P
D
2
Em processos de conformação ΔV = 0 → V = V0 = cte.
 D0
2
4
h0 
D
4
2
2
h
D 
2
Dh
0
h
0
 e 
4 Ph
 D0 h0
2
  e  f  P, h 
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
DETERMINAÇÃO DA TENSÃO DE ESCOAMENTO

Casos reais (Práticos):
Barreiras de atrito ou áreas de
fluxo restringido.
Pequenas alturas em relação a D –
Risco de choque das barreiras de
atrito.
Grandes alturas em relação a D –
Risco de flambagem.
Em processos de conformação usa-se um valor
intermediário de D/h entre as condições de choque de
barreiras e flambagem. Na prática D/h ≈ 1/2.
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO – LEI
POTENCIAL DO ENCRUAMENTO
Aula
no quadro
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
CONDIÇÃO DE ESCOAMENTO
Aula
no quadro
ASPECTOS METALÚRGICOS DA MECÂNICA DO CONTÍNUO –
CRITÉRIO DE VON MISES
Aula
no quadro
CÁLCULO DE ESFORÇOS EM PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
PLÁSTICA – MÉTODO DA DEFORMAÇÃO HOMOGÊNEA
Aula
no quadro
CÁLCULO DE ESFORÇOS EM PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
PLÁSTICA – MÉTODO DO DIAGRAMA DE BLOCOS
Aula
no quadro
FORJAMENTO
É
o processo de fabricação por
conformação plástica no qual a forma do
componente fabricado é produzida por
esforços compressivos (intermitentes).
 Modos de forjamento:
 Forjamento
Livre
 Forjamento em Matrizes
FORJAMENTO LIVRE (RECALQUE)

Realizado
entre
placas
planas
não
necessariamente paralelas e sem restrição
lateral.
FORJAMENTO LIVRE - UTILIZAÇÃO
Produção de pré-formas para etapas
posteriores (forjamento em matriz);
 Melhoria (adequação) da estrutura metalúrgica
de materiais (tarugos) fundidos. Ver figura
abaixo.

Estrutura bruta de fusão
Estrutura após o forjamento
FORJAMENTO EM MATRIZES (FECHADA)
A partir de uma pré-forma, uma peça pode ser
acabada num forjamento em matriz;
 A matriz é normalmente um bloco bi-partido,
onde a parte superior (punção) e a inferior
(bloco) têm cavidades que se complementam.

Punção
Bloco fixo
EQUIPAMENTOS DE FORJAMENTO
Prensa mecânica
 Prensa hidráulica

Prensa mecânica ou martelo
de forjar
Prensa hidráulica ou prensa
de forjar
TAXA DE FORJAMENTO
.

d

( Definição)
dt
d 
dh
h

 
0

  VV
h
0
s .
1
1
h
0

Para o forjamento
dh
dh

 V V (Velocidade Vertical)
dt
dt
ESTIMATIVA DOS ESFORÇOS
Área transversal
PK
_
A
T
Tensão de escoamento
média (σ = f(T))
Constante de restrição
TENSÕES INDUZIDAS (DURANTE FORJAMENTO)
Devido ao atrito (formação de áreas de fluxo
restringido) o escoamento fica confinado na
região central da peça.
Com estas considerações acima é
importante considerar a relação entre o
diâmetro e a altura (D/h).
HÁ DOIS CASOS A CONSIDERAR

1º caso: D/h grande
Após
Tensões residuais que poderão
ser
aliviadas
durante
a
recristalização.

2º caso: D/h pequeno
Após
A grande altura impede que a
deformação seja sentida na região
central da peça.
Tensões residuais que só
poderão ser aliviadas por
recristalização.
DIAGRAMA CARGA VS. REDUÇÃO DE H – EFEITO DA RELAÇÃO
D/H.
Valores muito pequeno de h →
risco de barreiras se tocarem.
(D/h) ≈ 1/2 → Relação
próxima da ideal.
Valores muito grande de
h → risco de flambagem.
EFEITO DO ACABAMENTO SUPERFICIAL
DEFEITOS PRODUZIDOS POR TENSÃO INDUZIDA

Superfícies com
recristalização):
T
abaixo
Trincas longitudinais produzidas quando a
tensão local excede a tensão de ruptura.
de
TR
(temperatura
de
Trincas circunferenciais produzidas por
tensões residuais que excedem o valor da
ruptura. (Após o processo)
TENSÕES RESIDUAIS DE ORIGEM TÉRMICA
Durante o resfriamento de peças com
geometrias complexas poderão surgir
gradientes de tensão provocando
empenos.
Trincas poderão surgir quando fortes
contrações acontecem.
EXTRUSÃO


Processo usado para fabricação de perfis de seções diversas
(vazadas ou compactas).
Neste processo, o perfil é formado por forças compressivas
indiretas que a matriz exerce sobre o material.
Container
Matriz
Material
Êmbolo ou pistão
Processo de extrusão
Alguns dos possíveis perfis de extrusão
TIPOS DE EXTRUSÃO – EXTRUSÃO DIRETA
Processo de extrusão direta
Carga vs. Deslocamento do êmbolo no
processo de extrusão direta
TIPOS DE EXTRUSÃO – EXTRUSÃO DIRETA
0 – i: Acomodação do material no container e
deformação elástica (material e equipamento);
 Ponto i: Início da extrusão (rompimento);
 i – f: Redução gradativa da área resistente
(atrito) diminuindo o valor da carga;
 A partir de f: As áreas de estagnação (fluxo
restringido) são tocadas e o valor da carga
cresce assintoticamente com o deslocamento
do êmbolo.

EXTRUSÃO INDIRETA
Processo de extrusão indireta
Carga vs. Deslocamento do êmbolo no
processo de extrusão indireta
EXTRUSÃO INDIRETA
 Vantagem:
Não existe movimento relativo
entre o material e o container (atrito
confinado na matriz);
 Desvantagem:
Limitação
de
comprimentos.
FERRAMENTAS DA EXTRUSÃO (MATRIZES)

Matriz de face plana: Usada para extrusão de
materiais dúcteis.
Paralelo (redução)
Ângulo de alívio
FERRAMENTAS DA EXTRUSÃO (MATRIZES)
Matriz de face cônica: Usada para extrusão de
materiais de alta resistência.
 Obs.: A conicidade diminui a região de fluxo
restringido.

OUTROS TIPOS DE EXTRUSÃO – EXTRUSÃO POR
IMPACTO

Fabricação de rebites, pinos e hastes para
parafuso.
Etapas do processo de extrusão por
impacto
Processo de extrusão por impacto em
dois estágios
EXTRUSÃO DE REVESTIMENTO

Revestimento Plástico, cerâmico, etc.
EXTRUSÃO DE PRÉ-FORMA

Escovas para motores CC, eletrodos, grafites,
perfis, etc.
EXTRUSÃO DE PERFIS VAZADOS
Parte posterior (perfil)
Parte anterior
Matriz de extrusão para tubos sem costura
Sentido de extrusão
EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA

Desvantagem do processo: Necessidade de
uma pré-forma na extremidade.
Dificuldade operacional: selo
mecânico.
EXTRUSÃO EM CANAL ANGULAR
Método usado para refino de grãos;
 O grão é cisalhado diversas vezes e chega a
atingir a escala nanométrica.

LUBRIFICAÇÃO NA EXTRUSÃO

Sem lubrificação:
 Gerando
casca cilíndrica;
 Uso de antiaderente (liga quase cristalina).

Com lubrificação:
Lubrificantes para Extrusão
BT (ambiente < T < 1000ºC)
AT (T > 1000ºC)
Graxas, MoS2, Asfalto, mica
betonita, etc.
Vidro (micro-esferas) e pós de
rochas a base de feldspato.
DESEMPENHO DO LUBRIFICANTE

A lubrificação é eficaz quando o perfil de
velocidade e as linhas de fluxo são paralelas.
Linhas de
fluxo
Perfil de
velocidade
DESEMPENHO DO LUBRIFICANTE

A lubrificação é inadequada quando os perfis
de velocidade e as linhas de fluxo sofrem
curvatura ao longo do container.
DESEMPENHO DO LUBRIFICANTE


A lubrificação ineficaz ou a ausência desta gera linhas de fluxo
e perfis de velocidade extremamente perturbados. (lubrificação
pegajosa).
Obs.: Efeito semelhante (lubrificação pegajosa) é quando o material préaquecido é colocado num container frio. Durante a deformação (“casca dura miolo mole”) será gerado gradientes de tensão e, por consequência, de
deformação que perturbarão as linhas de fluxo e perfis de velocidade.
ESTIMATIVAS DE ESFORÇOS DE EXTRUSÃO
Área do tarugo
(inicial)
F
A K ln
0





A0 

AF 
A0/AF – Razão
de extrusão
Constante de extrusão
Área do perfil
extrudado
DEFEITOS DE EXTRUDADOS
Riscos produzidos por desgaste no
paralelo da matriz
Rugas produzidas por desalinhamento
da matriz
TREFILAÇÃO



Processo usado para produção de fios e arames e, eventualmente,
pode ser usado para corrigir dimensões de tubos e perfis vazados;
O processo consiste em tracionar-se um fio através de uma
ferramenta cônica (fieira) objetivando-se a redução da seção;
Neste processo, a redução é feita pela reação da matriz sobre o
material auxiliado pela estricção.
Esforços desenvolvidos durante
o processo de trefilação.
A FIEIRA
Ferramenta utilizada no processo de trefilação.
A FIEIRA
Lubrificante seco:
sabão seco em pó a
base de Na, Li ou Ca
Caixa porta-ferramenta da trefila.
MATÉRIA PRIMA PARA A TREFILA
Fio máquina (ϕ = 5,50 e 6,34mm) → produto
siderúrgico produzido por laminação a quente;
 O fio máquina apresenta um fina “carepa”
constituída de diversos óxidos;

 Esta
carepa muito dura, quando não removida, atua
como abrasivo, reduzindo drasticamente a vida útil da
fieira;
 Tradicionalmente, a eliminação desta carepa de
óxidos é realizada por um processo de decapagem
química ou mecânica.
DECAPAGEM QUÍMICA
T=40ºC
Solução a 20% de
H2SO4 ou HCL
As bobinas são neutralizadas
(CaO) ou banho passivador a
base de cianeto de sódio (10%).
Secagem numa estufa →
Para trefilaria
DECAPAGEM MECÂNICA

A flexão alternada quebra toda a carepa de
óxido. Como garantia, o fio máquina sofre uma
escovação final.
Decapagem mecânica do fio máquina.
Escovação
mecânica
PROCESSAMENTO DO FIO MÁQUINA (APÓS DECAPAGEM)
Apontamento: feito por laminador ou desgaste
em rebolo;
 Soldagem (emenda) de topo: Tornar possível a
trefilação contínua de várias bobinas.

A ser removido por
esmerilhamento.
Processo de soldagem do fio máquina.
SEQUENCIAMENTO DE REDUÇÃO

Critério: deformação homogênia.
Todos
os
grão
alongam-se
homogeneamente na direção da
deformação.

Na prática são empregados reduções entre 17 e 22%,
excluindo-se a primeira e a última.
SEQUENCIAMENTO DE REDUÇÃO

Ex:
6,35→6,035(5%)
→5,009(17%)
→3,45(17%) →3,20(≈7%).
 6,35
→6,035(5%) →4,707(22%)
→3,20(13%).


→4,16(17%)
→3,671(22%)
A última sequência deve ser a escolhida
(menor número de passes), desde que a
deformação em cada passe seja homogênia.
EQUIPAMENTO PARA TREFILAÇÃO
Equipamento usado para trefilação.
Trefiladora de cabeçotes múltiplos.
TRABALHO REDUNDANTE


Trabalho redundante: É o gasto suplementar de energia, além
daquela produzida pelo atrito;
Considerando-se uma redução numa fieira de atrito desprezível, o
trabalho redundante pode ser determinado da seguinte forma:
Esforços em tração uniaxial (σU) e
em trefilação (σT).
TRABALHO REDUNDANTE
Deformação plástica (ε) por tração uniaxial (σU);
 Deformação plástica (ε) por trefilação (σT);
 Com (σT) é possível deformar-se (ε*) por tração
uniaxial;
 A área sob a curva produzido pela diferença
entre ε* e ε é proporcional à energia por
unidade de volume do trabalho redundante
(UR).

INFLUÊNCIA DO ÂNGULO DE REDUÇÃO
UT = UP + UA + UR
α*- ângulo ótimo.
Influência do ângulo da fieira na energia dissipada.
TENSÕES RESIDUAIS (TEXTURA DE DEFORMAÇÃO)

Deformação excessiva:
Alongamento majoritário de
grãos da região central.
Após sucessivos passes com
esta condição.
TENSÕES RESIDUAIS (TEXTURA DE DEFORMAÇÃO)

Pequenas deformações:
Alongamento majoritário dos
grãos da superfície.
Após sucessivos passes com
esta condição.
Obs.: A baixa profundidade da
deformação deve-se ao baixo valor
da reação (P) na fieira.
TENSÕES RESIDUAIS (TEXTURA DE DEFORMAÇÃO)

Condição ideal para trefilação:
Deformação homogênea
dos grãos em todos os
passes.
TRATAMENTOS TÉRMICOS INTERMEDIÁRIOS

Recozimento (para recristalização):
Aços de baixo
carbono e ligas
não ferrosas
Aços de alto
carbono
LAMINAÇÃO



É um processo usado para fabricação de chapas, lâminas ou folhas
(laminados planos) ou tarugo, vergalhões e perfis (laminados não
planos).
Neste processo, a conformação é feita por esforços compressivos
combinados a esforço de cisalhamento devido à rotação dos cilindros.
Do ponto de vista termodinâmico a laminação pode ser considerada a
quente (T>TR) ou a frio (T<TR). TR – Temperatura de Recristalização.
PR
FA
h0
Compressão e cisalhamento no processo de laminação.
hf
LAMINAÇÃO A QUENTE
Sequência no processo de laminação a quente.
COMPONENTES BÁSICOS DE UM LAMINADOR
TIPOS DE LAMINADORES

São classificados em função do número de
rolos (ou cilindro):
 Laminador
Duo;
 Laminador Trio;
 Laminador Quádruo.
LAMINADOR DUO
Constituído por dois cilindros que giram no
sentido da laminação.
 Uso: Operação de desbaste onde pequenas
reduções são empregadas.

Representação esquemática de um laminador duo.
LAMINADOR DUO
Variante – Duo reversível – Os rolos giram nos
dois sentidos (vai e volta) possibilitando uma
dupla redução no mesmo laminador.
 Uso:
desbaste – fábricas de pequeno
comprimento.

LAMINADOR TRIO
Empregado para reduções intermediárias.
 Como sofrem flexões menores que no caso
anterior, reduções maiores podem ser
empreendidas.

FLEXÃO DO CILINDRO DE LAMINAÇÃO
Rolo fletido pelo empuxo (reação
do material sobre o cilindro)
Flexão produzida pelo empuxo do material sobre os rolos.
FLEXÃO DO CILINDRO DE LAMINAÇÃO
Área de contato
Quanto maior o diâmetro do cilindro (maior área de contato) maior o empuxo.
Por outro lado, quanto menor o diâmetro maior é a flexão do cilindro. Como
resolver este problema?
LAMINADOR QUÁDRUO

Aplica-se a qualquer etapa do processo, do
desbaste ao acabamento.
Rolo de apoio
(minimizar a flexão)
Rolos de redução
(pequenos diâmetros
grandes reduções)
LAMINADORES
Laminadores para perfis especiais.
CONTROLE DE LAMINADORES
Relativo ao material
(deformação plástica)
Relativo ao
laminador
(deformações
elásticas)
Molejo de um laminador:
Variação da tensão de
escoamento para σ0’.
ASPECTOS GEOMÉTRICOS DA LAMINAÇÃO
Geometria da laminação: contato metal/rolo.
 h    Rh
 L
R
2 

 P cos( )  P R sen( ) (Condição
Rh
 tg( ) 
tg( )  L h 
h
R 2 R 2
Tensões que atuam no rolos cilíndricos: Condição de
puxamento dos rolos.
2
2

LP   R 
2
P
R
P


2
h
  R  h  ( No Lim ite)
R
de Puxam ento dos rolos)    tg( ).
h
.
R
h    R .
2
Max
CONSIDERAÇÕES SOBRE O PONTO NEUTRO (PN)
Em “E” a velocidade do rolo é
maior que a do material;
 Em “S” a velocidade do rolo é
menor que a do material;
 Entre “E” e “S” deve existir
um ponto cuja velocidade
relativa, entre o rolo e o
material, é nula. Este ponto é
denominado de ponto neutro.

DESLOCAMENTO DO PN


Tração avante – Desloca o PN para entrada dos rolos;
Tração a ré – Desloca o PN para a saída dos rolos;
De acordo com a condição de
escoamento de Von Mises (σ1 - σ3 =
σ0’), com aplicação das tensões avante
e a ré:
    e    p .
 p       .
1
R
A
3
'
0
Efeito da tração avante e tração a ré.
R
A
DEFEITOS DE LAMINADOS

Considerando-se LP/h0 < 0,60
Tensões induzidas após a laminação.
DEFEITOS DE LAMINADOS

Considerando-se LP/h0 >0,65
DEFEITOS DE LAMINADOS

Defeitos de laminação produzidos pela flexão dos rolos:
Defeitos produzidos por flexão positiva
dos rolos.
Defeitos produzidos por flexão negativa
dos rolos.