Conformação Mecânica LAMINAÇÃO

Processo de conformação mecânica que consiste passagem de um material entre cilindros que giram em sentido contrário, alterando suas dimensões e formas. na Podem ser produzidos produtos planos e não-planos através deste processo. Y (ND = direção normal à de laminação) X (RD = direção de laminação) Z (TD = direção transversal à de laminação)

• A passagem do material pelos cilindros se dá através da força de atrito que atua entre as superfícies do material e dos cilindros. Essa força é proporcional ao coeficiente de atrito entre o material e os cilindros e contato. • Anisotropia: Após a laminação, o material usualmente fica “com textura”: Percebe-se uma diferença entre a forma dos grãos e também entre as propriedades mecânicas em distintas orientações do material em relação à direção de laminação. à força normal na superfície de Fonte: www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA562290 Esquema mostrando a forma dos grãos em diferentes orientações em relação à de laminação (RD).

Exemplo de anisotropia: Efeito da orientação do corpo de prova nas propriedades (em tração) de uma liga de magnésio, submetida à compressão em diferentes temperaturas, após laminação. Adaptado de Man e al. 2013. Laminação: características Anisotropia nas propriedades mecânicas Metodologia Microestruturas resultantes de acordo com a temperatura Como laminado Compressão 350 0C Compressão 400 0C Compressão 500 0C Transversal à Direção de Laminação (TD) 30 m 30 m 30 m 30 m Direção de Compressão Direção de Laminação (RD)

Laminação a quente A operação inicial dos lingotes, conhecida como laminação de desbaste, é realizada a quente (no laminador desbastador), pois dessa forma pode-se obter grandes reduções de seções transversais, uma vez que se trabalha a temperaturas acima da temperatura de recristalização do material. Observação: na produção contínua de lingotes (lingotamento contínuo), se produzem placas diretamente da máquina, evitando-se uma série de operações de laminação.

Laminação a quente

Esquema da evolução microestrutural de um material Laminação a quente Fonte: http://www.ufrgs.br/ldtm/possibilidades/laminacao/laminacao.htm Esquema da evolução microestrutural de um material sendo laminado a quente.

Laminação a frio Normalmente utilizada nas operações finais (de acabamento). Comparada com a laminação a quente, são obtidas menores reduções de seção transversal, mas melhores propriedades mecânicas (maiores resistências) e melhor acabamento superficial (utiliza cilindros mais lisos e, além disso, como não são utilizadas temperaturas elevadas, não há formação de óxidos superficiais), assim como grande precisão dimensional.

Microestruturas típicas obtidas após a laminação a Laminação a frio Microestruturas típicas obtidas após a laminação a frio de um aço austenítico. Após o mesmo grau de deformação, as amostras foram recozidas durante 30 min em temperaturas de : (a) 600 0C; (b) 700 0C; 900 0C. (c) 800 0C; (d) De acordo com Shakhova et al. 2012.

mecânicas resultantes em um aço. Laminação: controle da microestrutura final Esquema mostrando etapas de laminação efetuadas em diferentes temperaturas para otimizar a microestrutura e propriedades mecânicas resultantes em um aço. (Tnr=temperatura de não-recristalização). De acordo com Gorni & Mei (2003).

Laminadores São constituídos basicamente por: • Cilindros (de ferro fundido coquilhado ou aço endurecido superficialmente); Mancais (suportam os cilindros); superficialmente • Carcaça (gaiola ou quadro) para fixar os elementos; Motor (fornece potência aos cilindros e controla a velocidade de rotação).

Laminadores: tipos Laminador duo: composto por dois cilindros. Pode ser classificado como: -Laminador duo não-reversível: material só pode ser laminado em um sentido (sentido do giro dos cilindros não pode ser invertido) -Laminador duo reversível: a inversão da rotação dos cilindros permite que a laminação ocorra nos dois sentidos de passagem entre os rolos.

Laminadores: tipos Laminador trio: composto cilindros. por três Os cilindros sempre giram no mesmo sentido. Porém, o material pode ser laminado nos dois sentidos, passando-o alternadamente entre o cilindro superior e o intermediário e entre o intermediário e o inferior.

Laminador quádruo (pode ser reversível ou Laminadores: tipos Laminador quádruo (pode ser reversível ou não); utilizado para a laminação de materiais finos. Como os cilindros de trabalho são de pequeno diâmetro,eles podem fletir em operação, e devem então ser apoiados por cilindros de encosto. Laminador agrupado: quando os cilindros de trabalho são muito finos, podem fletir tanto na direção vertical quanto na horizontal e devem ser apoiados em ambas as direções; um deste tipo de laminador é o Sendzimir. Com ele podem ser produzidas folhas de aço inox com espessuras entre 5 e 50 m.

•Trem de laminação: série de laminadores; para Laminadores: tipos •Trem de laminação: série de laminadores; para produção em larga escala. Cada cadeira produz uma redução diferente, com sincronismo de velocidades. Esquema da laminação de tiras em um laminador contínuo de quatro cadeiras.

•Laminador planetário: reduz a quente uma placa diretamente para uma Laminadores: tipos •Laminador planetário: reduz a quente uma placa diretamente para uma fita em um único passe através do laminador. Arranjo dos rolos em um laminador planetário: par de rolos pesados de apoio envolvido por um grande número de rolos planetários.

Laminação de Tubos Com costura Sem costura é é produzido através •Chapa laminada dobrada e então soldada. é Sem costura •Diâmetro interno é produzido através mandril. da passagem de um

Laminação de Barras e Perfis • São utilizados rolos ranhurados para transformar lingotes em barras de seção circular e hexagonal e perfis estruturais como vigas em I, calhas e trilhos. A laminação é realizada a quente. A seção transversal do metal é reduzida em suas direções; entretanto, em cada passe o metal é normalmente comprimido em uma direção (no passe subseqüente é girado em 90o). •

Laminação: barras e perfis Laminação de barras e perfis estruturais

Laminação de Roscas • Maior aproveitamento de material, maior produtividade e melhores propriedades mecânicas das roscas quando comparado à usinagem. Esquema do processo de laminação de roscas

Vantagens da laminação • Possibilidade de produção de placas, chapas, diferentes barras e perfis Alta produtividade Bom a excelente controle dimensional tiras e • Boas a excelentes propriedades mecânicas dos produtos obtidos

Relação de contato na laminação h = h0 + 2R Relação de contato na laminação h = h0 + 2R.(1-cos), para  pequenos, cos() = 1- 2/2 e h0 = h + R.2 , onde o arco ld = (R . h)

Deformação na laminação

Condições de Agarre

Força de Laminação

Bibliografia • M.P. Groover, Fundamentals of modern manufacturing. 4th ed., New Jersey, Prentice Hall, 2010. • Mechanical Metallurgy (SI Metric Edition). George E. Dieter. McGraw-Hill. 2001. • W. Callister Jr. Fundamentals of materials science and engineering. • L. Van Vlack. Princípios de ciências dos materiais. Editora Edgar Blücher. 1981. • J. Ma, X. Yang, H. Sun,Q. Huo, J.Wang, J. Qin. Anisotropy in the mechanical properties of AZ31 magnesium alloy after being compressed at high temperatures (up to 823 K). Materials Science & Engineering A 584 (2013) 156-162. • I. Shakhova, V. Dudko, A. Belyakov, K. Tsuzaki, R. Kaibyshev. Effect of large strain cold rolling and subsequent annealing on microstructure and mechanical properties of an austenitic stainless steel. Materials Science and Engineering A 545 (2012) 176-186. • A.A. Gorni, P.R. Mei. Aços alternativos ao HY-80 sem a necessidade de aplicação de têmpera e revenido. REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 56 4 (2003) p. 287-293.

Bibliografia Slides de: Prof. Cíntia Mazzaferro – UFRS. Cálculo de Laminação, Schaefer, Lírio, Conformação Mecânica, 2ª edição, Imprensa Livre, 2004.