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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disc.: Processos de Fabricação II Prof. Jorge Marques Aula 7 Processos de Conformação Mecânica Introdução – propriedades plásticas.

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1 ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Disc.: Processos de Fabricação II Prof. Jorge Marques Aula 7 Processos de Conformação Mecânica Introdução – propriedades plásticas dos metais Referências: CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. I FERREIRA. R. A. S Conformação Plástica: fundamentos metalúrgicos e mecânicos. KIMINAMI, C. V. CASTRO, W. B. OLIVEIRA M. F. Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Telecurso Processos de Fabricação.

2 Processo de Conformação Mecânica Introdução Por conformação mecânica são produzidas diversas formas, perfis e peças acabadas Principais processos de conformação mecânica – Laminação – Forjamento – Extrusão – Trefilação – Estampagem – conformação de chapas

3 Processo de Conformação Mecânica Introdução

4 Processo de Conformação Mecânica Introdução

5 Processo de Conformação Mecânica Introdução

6 Processo de Conformação Mecânica Introdução

7 Processo de Conformação Mecânica Introdução A maioria dos metais e suas ligas aceitam conformação mecânica. Uns mais, outros menos. propriedade mecânica A propriedade mecânica do metal que possibilita a conformação é chamada de plasticidade. Dútil: diz-se que o metal é dútil quando a propriedade plasticidade é significativa. Frágil: material frágil é aquele cuja deformação plástica é pequena ou desprezível.

8 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. Algumas propriedades mecânicas de interesse à engenharia são: resistência à tração/compressão (resistência mecânica), dureza, tenacidade, elasticidade, plasticidade.

9 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 sua propriedade mecânica. O processamento de metais por conformação plástica, 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.

10 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.

11 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.

12 Propriedades mecânicas dos metais Gráfico tensão x deformação

13 Propriedades mecânicas dos metais Gráfico tensão x deformação Com ponto de escoamento característico Ponto de escoamento não definido

14 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

15 Propriedades mecânicas dos metais Deformação plástica – 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.

16 Propriedades mecânicas dos metais Deformação plástica – 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.

17 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.

18 Mudanças nas propriedades mecânicas Encruamento – 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.

19 Mudanças nas propriedades mecânicas Recristalização – O metal encruado (ou tratado termicamente, temperado) tem sua estrutura cristalina deformada. Com aplicação de certo nível de calor por certo tempo, a estrutura cristalina volta a sua forma estável (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.

20 Mudanças nas propriedades mecânicas Recozimento Tratamento térmico utilizado para aliviar tensões internas e reduzir o encruamento; isto é, recozer corresponde a recristalizar o metal, ao mnos parcialmente. Metal recozido é aquele que passou pelo tratamento térmico de recozimento depois de sofre algum tipo de encruamento.

21 Temperaturas de Recristalização (TR) e de Fusão (TF) de alguns metais METALTR (°C)TF (°C) Chumbo15327 Zinco25420 Alumínio Cobre Ferro Níquel Tungstênio 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. Na escala Kelvin, TR 1/3 TF Fonte: Chiaverini

22 Trabalhos a Quente e trabalhos a Frio A conformação plástica a quente é aquela realaziada acima da temperatura de recristalização. Conformação a frio ocorre quanto a conformação acontece abaixo da temperatura de recristalização. Chama-se trabalho morno quando a conformação é realizada acima da temperatura ambiente e abaixo da temperatura de recristalização.

23 Efeito da temperatura na resistência mecânica dos metais T = Temperatura Se = Tensão de escoamento. e = alongamento

24 Efeito da temperatura na resistência mecânica dos metais O aumento da temperatura melhora as condições de conformação do metal, possibilitando maiores desbastes. Normalmente o consumo de energia de aquecimento é compensado pela redução de energia na conformação. Mas o aumento da temperatura aumenta o índice de oxidação e exige mais dos equipamentos. Para trabalhos de acabamento ou quando se deseja maior resistência mecânica, faz-se a conformação a frio.


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