Exercícios- Processos de Conformação Mecânica 1- O que é forjamento? Citar suas principais vantagens e desvantagens? Forjamento é o processo de conformação que modifica a geometria e as dimensões de um corpo metálico por meio de compressão direta (uso de martelos e prensas). Vantagens: - melhoria do alinhamento direcional; - melhoria da ductibilidade, impacto e resistência à fadiga; - mínima perda de material. Desvantagens - as peças forjadas necessitam de usinagem depois do processo de forjamento; - os equipamentos são muito caros. 2- Em relação ao forjamento, explicar: a) O que que é mat matri rizz abe abert rta? a? É o processo por conformação de compressão em matrizes planas. Características: - materiais de forma regular; - peças de grandes dimensões; - baixa produtividade; - realizado com martelo. b) O que que é mat matri rizz fec fecha hada da? ? É um de conf confor orma maçã ção o por por comp compre ress ssão ão onde onde o taru tarugo go é impe impelilido do em dire direçõ ções es determinadas pela forma da ferramenta (matriz). Características: - usado em peças com geometria complexa; - alta produtividade; - maior homogeneidade estrutural; - melhor qualidade dimensional; - realizado com prensas. c) Quais Quais são são as princ principa ipais is difere diferenç nças as entre entre a utiliz utilizaç ação ão de marte martelo lo ou prens prensa a como como
ferramenta de conformação? Com o martelo de forjamento, podem ser forjadas grandes variedades de formas e tamanhos de peça. É possível girar a peça entre golpes sucessivos, coloca-la em diferentes cavidades e cortar a forma final com pequenas perdas de material. As prensas de forjamento forjamento submetem o metal a uma força de compressão compressão à baixa velocidade. velocidade. A pressão aumenta quando quando o material esta sendo deformado e isso provoca uma penetração maior da zona deformada na peça. São três os principais tipos de prensas usadas em forjamento: prensas hidráulicas, prensas mecânicas (excêntricas e de fricção) e prensas recalcadoras. d) Os princ principa ipais is defei defeitos tos.. Falta de redução – caracteriza-se pela penetração incompleta do metal na cavidade da ferramenta. Isso altera o formato da peça e acontece quando são usados golpes rápidos e leves do martelo. Trinc Trincas as supe superfi rfici ciais ais – causad causadas as por traba trabalho lho exces excessiv sivo o na perife periferia ria da peça peça em temperatura baixa, ou por alguma fragilidade a quente. Trincas nas rebarbas – causadas pela presença de impurezas nos metais ou porque as rebarbas são pequenas. Elas se iniciam nas rebarbas e podem penetrar na peça durante a operação de rebarbação. Trincas internas – originam-se no interior da peça, como consequência de tensões originadas por grandes deformações. Gotas Gotas frias frias – são são descon descontin tinui uidad dades es origin originad adas as pela pela dobra dobra de super superfíc fícies ies,, sem a ocorrência de soldagem. Elas são causadas por fluxos anormais de material quente dentro das matrizes, incrustações de rebarbas, colocação inadequada do material na matriz.
Incrustações de óxidos – causadas pela camada de óxidos que se formam durante o aquecimento. Essas incrustações normalmente se desprendem ma, ocasionalmente, podem ficar presas nas peças. Descarbonetação – caracteriza-se pela perda de carbono na superfície do aço, causada pelo aquecimento do metal. Queima – gases oxidantes penetram nos limites dos contornos dos grãos, formando películas de óxidos. Ela é causada pelo aquecimento próximo ao ponto de fusão.
3- O que é laminação? Citar suas principais vantagens e desvantagens? É um processo de conformação que essencialmente consiste na passagem de um corpo solido (peca) entre dois cilindros (ferramentas) que giram a mesma velocidade periférica, mas em sentidos contrários. Dessa forma, tendo o corpo da peca inicial uma dimensão maior do que a distancia entre as superfícies laterais dos cilindros, ele sofre uma deformação plástica na passagem entre os cilindros que resulta na redução de sua secção transversal e no aumento do seu comprimento e largura. Para se obter uma determinada dimensão (espessura) do corpo, deve-se submeter a peca a sucessivos passes através dos cilindros, com as distancias entre si decrescentes.
Vantagens:
Alta produtividade
Controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso.
Processo primário (Matéria prima para outros processos)
Alta resistência e excelente tenacidade.
Desvantagens:
Vazios originados no seio do metal podem causar enfraquecimento da
resistência mecânica.
Gotas frias são pingos de metal que se solidificam e permanecem no material
formando defeitos na superfície.
Trincas aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que
acontecem em temperaturas inadequadas;
Dobras são oriundas de reduções excessivas em que um excesso de massa
metálica ultrapassa os limites do canal e cai sobre recalque no passo seguinte;
Segregações acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes
mais quentes do lingote, geralmente as últimas a se solidificarem, podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como também fragilização e enfraquecimento de secções dos produtos laminados.
Outros defeitos são: o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de
secção, em consequência de deficiências no equipamento, e nas condições de temperatura sem uniformidade ao longo do processo.
3.1.Em relação à laminação, explicar: a) O que são cilindros laminadores e os materiais utilizados na fabricação? Os cilindros de laminação são a principal parte de um laminador, pois promovem diretamente a conformação da peça atuando como ferramentas de fabricação. b) Como é a lubrificação. c) Os principais defeitos. - desvios de forma; - irregularidades de superfície: trincas, fissuras, cascas, carepas; - internos: trincas, escamas. 4- O que é extrusão direta e o que é extrusão inversa? Citar as principais vantagens e desvantagens de cada? EXTRUSÃO DIRETA No processo denominado direto um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara e forçado através de uma abertura de matriz através de um pistão hidráulico. A abertura da matriz pode ser circular ou de outro formato. A extrusão também pode ser indireta, hidrostática ou por impacto. Vantagens: - Na extrusão direta existe a possibilidade de conformação de peças de grande dimensão e complexidade geométrica; - Elevado controlo dimensional. Desvantagens: - O aproveitamento de matéria–prima é menos eficiente, devido á quantidade de material não aproveitada durante o processo, sendo originados desperdícios de material entre os 10 a 15%. EXTRUSÃO INDIRETA Também denominada reversa ou invertida: a matriz se desloca na direção do tarugo. Vantagens: - Uma das vantagens da extrusão indireta sobre a direta é a inexistência de movimento relativo entre as paredes da câmara e do tarugo. Assim, existirão menores forças de atrito e um menor esforço para a extrusão; - Outra vantagem é o aproveitamento da matéria-prima, apenas 5 % da matéria inicial é desperdiçada. Desvantagens: - A principal desvantagem consiste na maior complexidade do processo e no custo acrescido das ferramentas. 5- Em relação à extrusão, explicar: a) O que é extrusão hidrostática? Características: • transmissão de pressão ao tarugo por meio de um fluido hidráulico; • possibilidade de grandes reduções de seção a frio devido à redução do atrito. b) O que é extrusão por impacto? É similar a extrusão indireta. • movimento do material extrudado no sentido contrário ao de avanço do embolo; • vantajoso, pois não há atrito do tarugo com o recipiente; • limitado, pois o embolo oco (para barras) ou esbelto (para tubos) não permite a obtenção de produtos com seções reduzidas. c) Qual(is) material(is) das matrizes. a) Al puro, AlMn, AlMgSi b) AlCuMg, AlMg, AlZnMg c) MgAl, MgZnZr
d) PbCu, PbSb e) CuZnPb f) CuCd, CuSb g) ligas de Zn h) aços i) Ligas de Ti k) Ligas de Ni, Cr (altas T). d) A lubrificação. e) Os principais defeitos.
Os principais defeitos são: •
Trinca superficial: ocorre quanto a temperatura ou a velocidade é muito alta. Estas
causam um aumento significativo da temperatura da superfície, causando trincas e rasgos. Estes defeitos podem ser evitados reduzindo-se a velocidade de extrusão e diminuindo a temperatura do tarugo. •
Cachimbo: tende a arrastar óxidos e impurezas superficiais para o centro do tarugo,
como num funil. O defeito pode se estender até um terço do comprimento da parte extrudada e deve ser eliminado por corte. O defeito pode ser minimizado alterando-se o padrão de fluxo para um comportamento mais uniforme, controlando a fricção e minimizando os gradientes de temperatura. Alternativamente o tarugo pode ser usinado ou tratado quimicamente antes da extrusão, removendo-se as impurezas superficiais. •
Trinca interna: o centro do tarugo pode desenvolver fissuras que são conhecidas
como trincas centrais, fratura tipo ponta de flecha ou chevron. O defeito é atribuído à tensão hidrostática de tração na linha central, similar à situação da região de estricção em um corpo em ensaio de tração. A tendência à formação de fissuras centrais aumenta com o crescimento da fricção e da relação de extrusão. Este tipo de defeito também aparece na extrusão de tubos. 6- O que é trefilação? Citar suas principais vantagens e desvantagens? Trefilacao é um processo que se realiza pela operação de conduzir um fio (ou barra ou tubo) através de uma ferramenta (fieira), que contem um furo em seu centro, por onde passa o fio. Esse furo tem o diâmetro decrescente, e apresenta um perfil na forma de funil curvo ou cônico. Processo em que se obtêm produtos com seções de geometrias diversas pela tração desses produtos por uma matriz que define o perfil do trefilado Vantagens: - redução de secção transversal maior do que qualquer outro processo; - precisão dimensional quase igual a laminação a frio; - a superfície produzida é uniformemente limpa e polida; - o processo influi nas propriedades mecânicas do material. Desvantagens: Depende de maquinaria específica e de manutenção cara e especializada por isso que só é utilizada por poucas fábricas no Brasil e com demanda alta e garantida.
7- Em relação à trefilação, explicar: a) A lubrificação.
O fenômeno do atrito e muito importante no processo de trefilaçao devido ao movimento relativo entre o fio e a fieira. O aumento do atrito provoca maior desgaste da ferramenta e pode causar o aparecimento de defeitos superficiais no fio, alem de exigir maior esforço de trefilaçao e elevar a temperatura de trabalho. O coeficiente de atrito entre o fio e a fieira depende da natureza das superfícies em contato e das condições de lubrificação. O calor gerado por este atrito será controlado pela ação do agente lubrificante, que tem também uma ação refrigerante: a temperatura na superfície do fio tendera a permanecer constante, devido a ação refrigerante, e a temperatura no interior do fio decrescerá para o centro. Alem desta ação refrigerante, a lubrificação na trefilaçao tem a finalidade de criar entre as superfícies de contato uma película continua de fluido lubrificante para reduzir o atrito. Como consequência da ação lubrificante, consegue-se reduzir o desgaste da fieira, dar bom acabamento superficial ao fio e reduzir o esforço de trefilaçao. b) Qual(is) material(is) das matrizes. c) Os principais defeitos. Os defeitos relacionados à fieira que podem provocar marcas nos fios são: • anéis de trefilaçao (marcas circunferências e transversais) decorrentes do desgaste na região do cone de trabalho, provocado pela operação com fios de metais moles; • marcas de trefilaçao (marcas longitudinais) decorrentes do desgaste na região do cone de trabalho, provocado pela operação com fios de metais duros; • trincas, que variam desde quebras de parte da ferramenta atem fissuramentos superficiais, provocadas por diversos fatores como impurezas do material do fio e do lubrificante, defeito de fiação do núcleo da fieira em seu montante e redução excessiva; • rugosidades decorrentes de erros na operação de polimento ou de lubrificação deficiente no uso; • riscos decorrentes de erros na operação de polimento. Também devem ser considerados os defeitos que podem surgir no processamento de preparação por laminação ou por extrusão. Esses defeitos são transmitidos ao fio trefilado de forma mais ou menos intensa, conforme a sua natureza e as condições de trefilaçao, e podem ser revelados, muitas vezes, através do ensaio de torcao (principalmente para casos em que se manifestam na superfície do fio, antes e após a trefilação).
