Calandragem

Processo de fabrico

Calandragem

Engenharia de Produção Industrial Máquinas Industriais 21-06-2012

Alexandre Miguel Ramos Pereira

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Curso: Engenharia de Produção Industrial Disciplina: Disciplina: Máquinas Industriais

Índice 1. INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO ..................................................................... ......................................................................................................... ..................................................... .................2 2. TIPOS DE CALANDRAS CALANDRAS ............................................................................ .............................................................................................................. .................................. 3 2.1- CALANDRAS CALANDRAS MANUAIS............................. MANUAIS.................................................................. ........................................................................ ........................................ .....3 2.2- CALANDRAS CALANDRAS MOTORIZADAS MOTORIZADAS .................................................................... ................................................................................................. ............................. 3 2.3 CALANDRAS CALANDRAS PARA TUBOS E PERFIS .................................................................. ........................................................................................ ...................... 4 2.4 CALANDRAS CALANDRAS PARA CHAPAS ............................................................................. .................................................................................................... ....................... 4 2.4.1. Calandra de três rolos sem dispositivo de deformação d eformação das abas............... ....... ............... ............... .......... ... 5 2.4.2. Calandra de três rolos com dispositivo de deformação das abas ................................ 6 2.4.3. 2.4.3. Calandra Calandra de quatros quatros rolos.................................................................... .......................................................................................... ...................... 7

3. DESCRIÇÃO DESCRIÇÃO DA CALANDRAGEM CALANDRAGEM ........................................................... .............................................................................................. ..................................... 8 3.1. CALANDRAGEM A FRIO E A QUENTE QUENTE ..................................................................................... ..................................................................................... 9 3.2. GEOMETRIA, DIMENSÕES E PREPARAÇÃO DO PLANIFICADO ............................................... 10 3.3. ENTRE-EIXO E PROFUNDIDADE DE CALANDRAGEM ............................................................. 12 3.3.1. FORÇA E POTÊNCIA DE CALANDRAGEM E RECUPERAÇÃO ELÁSTICA ................................. 12 BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA.................................................................... ....................................................................................................... ........................................................ ..................... 13


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1. Introdução A operação de curvamento mecânico das chapas recebe o nome de calandragem e as máquinas para tal fim chamam-se calandras, as peças calandradas chamam-se virolas. Uma calandra é constituída por um conjunto de rolos ou cilindros, com movimento giratório e pressão regulável, regulável, montados numa estrutura metálica em d iversas configurações. configurações. O material a ser curvado é colocado entre rolos que pressionam e giram através de jogos de engrenagens engrenagens permitindo aplicar velocidade velocidade aos rolos, de acordo com com as dimensões dimensões desejadas com o tipo de operação a ser efectuada. As velocidades e distância entre rolos podem ser ajustadas de forma manual ou automaticamente controlando assim a espessura.


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2. Tipos de Calandras 2.1- Calandras manuais As calandras manuais são máquinas, de concepção muito simples, são essencialmente constituídas por três rolos horizontais que operam entre dois montantes montantes laterais. Utilizam-se as calandras manuais quando a produção é limitada a uma pequena quantidade de peças, de pequenas ou médias dimensões, extraídas de chapas com o comprimento de até 1 800 mm e a espessura de 0,3 a 2,5 mm aproximadamente. Sendo máquinas de potência limitada e de menor precisão, é difícil dar o desejado curvamento à chapa, na proximidade das abas externas.

Calandra manual

2.2- Calandras motorizadas Comparadas com as calandras manuais, as calandras a motor permitem calandrar chapas com espessura de até 40 mm, comprimento de até 6 000 mm e largura de até 2 000 mm. Nessas calandras, o suporte do rolo superior é destacável, de modo que, removendo-se a extremidade do cilindro, podem-se tirar as viro las completamente completamente calandradas. calandradas.

Calandra motorizada


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2.3 Calandras para tubos e perfis Apresentam conjuntos conjuntos de rolos ou cilindros sobrepostos, feitos de aço temperado, com aproximadamente 200 mm de diâmetro. Podem curvar qualquer tipo de perfil: barras, quadrados, cantoneiras, cantoneiras, em T etc.

Calandra motorizada de perfis

2.4 Calandras para chapas Têm geralmente 3 ou 4 rolos. As de 3 rolos são as mais usadas na indústria e nelas os rolos estão dispostos em formação de pirâmide, como mostra a ilustração . As calandras para chapas com 4 rolos apresentam a vantagem de facilitar o trabalho de pré-curvamen pré -curvamento. to.

Calandra motorizada de 3 rolos


Calandra motorizada de 4 rolos

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2.4.1. Calandra de três rolos sem dispositivo de deformação das abas. Este tipo de calandra apresenta rolos inferiores, fixos, com igual diâmetro, mas menores (10 a 50%) que o superior. Têm maior capacidade, os rolos são de diâmetros maiores e o espaçamento dos rolos inferiores também é maior o que traduz numa menor força de flexão aplicada. Com o ajuste do rolo livre superior, define-se o diâmetro da calandragem e a força de calandragem calandragem suficiente para arrastar arr astar por atrito o rolo superior. Em calandras geralmente com comprimento acima dos três metros são utilizados rolos inferiores de suporte para reduzi r eduzirr a deformação. Neste tipo de calandras torna-se muito muito difícil calandrar chapa fina de grande diâmetro por causa do rolo superior não ser motorizado, outro contra é as extremidades das abas permanecem direitas.

Esquema de uma calandra de três rolos sem dispositivo de deformação das abas

O valor do momento flector decresce 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 elasto-plásticas intermédias. Deixa de existir curvatura a partir da secção em que a deformação é totalmente recuperada pelo efeito de mola.

Momento flector aplicado numa calandra de três rolos


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Para solucionar o problema da dobragem das abas poderá ser executada previamente à calandragem quinagem ou martelagem nas ditas abas. Pode-se também calandrar uma virola com um comprimento superior ao pretendido e cortar as abas direitas. Ou então dobrar as abas na calandra com o auxílio de um gabari, também conhecido por “berço”, fabricado previamente em chapa espessa.

Abas direitas a cortar

“Berço” para enrolar as abas

2.4.2. Calandra de três rolos com dispositivo de deformação das abas Este tipo de calandra calandra apresenta rolos inferiores simétricos de igual diâmetro e possuindo movimento vertical inclinado. A dobragem das abas nunca é total, tendo a zona direita uma dimensão compreendia entre 0,5 a 2 vezes a espessura da chapa. Existem diferentes tipos de concepção no essencial, diferentes movimentos dos rolos.

Esquema de calandragem numa calandra de três rolos com deformação das abas


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2.4.3. Calandra de quatros rolos Este tipo de calandra apresenta rolos centrais motorizados e os rolos laterais livres, controlam o raio da calandragem e a dobragem das abas. O posicionamento da chapa é apertado entre os rolos motorizados facilita bastante a operação, designadamente o manuseamento da chapa que, em muitos casos, pode ser feito por um único operador a dobragem das abas efectua-se sem necessidade de voltar a chapa a calandragem das superfícies cónicas pode efectuar-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 actuados neste tipo de operações.

Esquema de calandragem numa calandra de quatro rolos.


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3. Descrição da Calandragem A calandragem é um processo em que se aplica uma força externa sobre a matériaprima, obrigando-a a tomar a forma e dimensões desejadas por deformação plástica. O volume e a massa do metal se conservam nestes processos. Tem como principais vantagens o bom aproveitamento da matéria-prima, rapidez na execução, possibilidade de melhoria e controle das propriedades mecânicas do material, de par com a homogeneização da microestrutura. A chapa a ser calandrada é introduzida na calandra, um sistema de rolos que pode ser constituído de três ou quatro rolos, paralelos paralelos uns aos ao s outros, formando um triângulo (ou um losango no caso de quatro rolos). 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. O rolo superior, geralmente, com um diâmetro maior que o diâmetro dos rolos inferiores, é convenientemente convenientemente posicionado para se obter obte r o raio de curvatura exterior requeri r equerido do para a virola. Além do diâmetro a combinação do ajuste vertical do rolo ro lo superior com o posicionamento dos rolos inferiores influencia por um lado o diâmetro de calandragem calandragem desejado. Por outro lado resultam da força de calandragem, calandragem, o comprimento comprimento da parte recta da dobra inicial e a espessura calandrada. Quanto maior a força de calandragem, mais curto é a parte recta da dobra inicial e maior a espessura da chapa. A força de calandragem e comprimento da parte recta da dobra inicial são um dos parâmetros mais importantes, na definição do tamanho de uma calandra. Outro factor muito importante é o diâmetro do rolo superior. Um diâmetro pequeno permite por um lado a dobra de raios menores, tendo como consequência consequência natural Intensidade da força aplicada.

uma maior possibilidade de flexão do rolo.


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Por ser um processo de conformação mecânica a peça é submetida a esforços, e esses esforços podem causar trincas se a conformação não for aplicada, já que a calandragem faz com que a peça sofra compressão em alguns pontos, e tensão em outros. Admitindo que as reacções nos rolos inferiores são verticais (aproximação), (aproximação), pode-se considerar que a distribuição distribuição do momento momento flector é triangula t riangular, r, com o valor máximo na zona média do entre rolos.

Momento flector máximo

3.1. Calandragem a frio e a quente Na calandragem a quente calandra tem dois ou mais rolos de ferro fundido com perfuração central para a passagem de água e vapor, ambos para controle de temperatura. A alimentação é feita manualmente com mantas aquecidas à temperatura da calandra por um rolo. A calandragem a frio é preferível à calandragem a quente por ser menos dispendiosa e problemática. Mas para calandragem a frio, deve ter-se em atenção a deformação máxima que a chapa sofre, que varia na casa dos 5% para aços de baixa liga ou por volta dos 3% para aços ferríticos temperados e reveni r evenidos. dos. A calandragem a quente deverá ser usada quando a capacidade de calandragem da máquina for insuficien insuficiente te realizar o t rabalho rabalho a frio ou for ultrapassada em resultado do encruamento encruamento do material. material. Não se conseguir conseguir produzir pro duzir peças sem que ocorra fissuração. Os tratamentos térmicos necessários à calandragem a frio tornam a calandragem a quente mais económica, uma vez que tem de haver um prévio aquecimento da chapa em fornos apropriados a uma temperatura de 400º C ou até mais.


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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 o btidas considerando considerando que a largura de calandragem não varia (deformação plana) e que o desenvolvimento linear do planificado é igual ao perímetro da circunferência que passa na linha média que coincide linha neutra. Deve-se chanfrar as arestas das chapas para evitar a formação de fissuras, especialmente para espessuras acima dos 25 mm. Definindo por De o diâmetro exterior, Di o diâmetro interior e por E a espessura, o desenvolvimento linear ( C) de uma chapa obtém-se a partir de:

Dm = Di + E ou Dm = De – De – E E



C = π x Dm,

onde Dm é o diâmetro intermédio, ou seja o diâmetro da linha neutra.

Desenvolvimento Desenvolv imento linear

Num tronco de cone de bases paralelas, a planificação da superfície lateral do tronco de cone é um sector de coroa circular, cujo raio é a geratriz do cone.

Desenvolvimento de um cone


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Na planificação de um cone verifica-se que os o s raios de curvatura aumentam aumentam proporcionalmente à medida que que afastam do vértice.

Desenvolvimento de um cone

Para achar o desenvolvimento linear de um aro de perfil LPN (cantoneira), com as abas viradas para fora, soma-se a largura com a espessura e multiplica-se por 0,45. O resultado soma-se com o diâmetro interno do aro e multiplica-se por π.

Desenvolvimento de um aro em cantoneira com abas exteriores

Para achar o desenvolvimento linear de um aro de perfil LPN (cantoneira), com as abas viradas para dentro, soma-se a largura com a espessura e multiplica-se por 0,45. O resultado subtrai-se com o diâmetro externo do aro e multiplica-se por π.

Desenvolvimento de um aro em cantoneira com abas interiores


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3.3. Entre-eixo e profundidade de calandragem - Relação entre a distância de contacto, v, e a (entre-eixo):

- Profundidade Profundidade de calandragem:

Entre-eixo e profundidade de calandragem

3.3.1. Força e potência de calandragem e recuperação elástica 

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Força de calandragem

Potência de calandragem em que v 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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Recuperação elástica


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Bibliografia http://www.semac.com.br/catalogos/h http://www.semac .com.br/catalogos/hauesler-calandra-de-3-rolos-h auesler-calandra-de-3-rolos-hdr.pdf dr.pdf http://pt.scribd.com/doc/52339271/11/Calandras-de-tres-Cilindros http://www.calende.com.br/m-calandras.htm http://www.nei.com.br/lista/Calandras.aspxp http://pt.wikipedia.org/wiki/Calandragem


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