CONFORMAÇÃO MECÂNICA - joinville.ifsc.edu.brjoinville.ifsc.edu.br/~anael.krelling/Tecnologia em...
Transcript of CONFORMAÇÃO MECÂNICA - joinville.ifsc.edu.brjoinville.ifsc.edu.br/~anael.krelling/Tecnologia em...
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Prof. MSc: Anael Krelling
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
1
CONFORMABILIDADE
No processo de conformação de metais a conformabilidade é a
principal característica a ser levada em consideração. Pode ser definida como
a capacidade ou a facilidade que um determinado material tem de ser
deformado, atingindo a forma desejada, sem romper. Pode ser medida direta
ou indiretamente.
De Forma Direta:
Ensaio de Tração – onde se analisa a ductilidade do material através de:
•Forma da curva tensão X deformação;
•Alongamento sofrido pelo corpo de prova;
•Estricção sofrida pelo corpo de prova.
Outros Ensaios Mecânicos – compressão ou flexão, onde se mede a
ductilidade (capacidade do material ser deformado);
Embutimento – através da intensidade de deformação de uma chapa até a
sua ruptura2
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
De Forma Indireta:
Ensaio de Dureza – através da capacidade ou da resistência à penetração do
material por um penetrador. A princípio, quanto mais mole o material, maior a
ductilidade.
Análise Metalográfica – quantidade de ferrita, tamanho dos grãos e presença
de inclusões afetam a ductilidade.
Análise Química – teores de elementos de liga.
3
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
MATERIAIS IDEAIS PARA CONFORMAÇÃO
Aços de baixo teor de carbono, sem liga:
•As melhores ligas Fe-C para conformar são as de baixo teoor de carbono
(ideal menor que 0,08%p – SAE 1008 – em alguns casos chega até 0,03%p –
SAE 1003 – e sem elementos de liga;
•Estas ligas possuem estruturas 100% ferríticas, que são as ideais por serem
mais moles e dúcteis e não conterem fases secundárias duras e frágeis, como
cementita, que são mais difíceis de conformar;
•Quanto maior a quantidade dos elementos de liga, dependendo do tipo, maior
a quantidade de cementita ou outras fases duras e quebradiças presentes nos
aços;
•Existem ligas de aço com até 2% de C e com teores elevados de elementos
de liga (até 30%) que, a princípio, só podem ser conformadas a elevadas
temperaturas a custos bastante elevados, associados à baixa produtividade;
•Ferros fundidos podem ser conformados?
4
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
5
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Ligas de cobre:
•Cobre comercialmente puro (fios de cobre para fins elétricos);
•Latões são os preferidos (ligas Cu-Zn).
Ligas de alumínio:
•O alumínio comercialmente puro é preferencialmente o mais utilizado para a
conformação.
Ligas moles:
•Chumbo;
•Estanho.
6
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
EFEITO DA TEMPERATURA
Costuma-se definir, para fins práticos, as faixas de temperaturas do
trabalho a quente, a morno e a frio baseadas na temperatura homóloga, que
permite a normalização do comportamento do metal.
Em termos de conformação mecânica, chama-se de:
•Trabalho a Quente (TQ) aquele que é executado em temperaturas acima de
0,5Tf
•Trabalho a Morno (TM), executado na faixa compreendida (grosseiramente)
entre 0,3 e 0,5 Tf e
•Trabalho a Frio (TF) aquele que é executado entre 0 e 0,3 Tf .
7
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
8
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
Em Função do Tipo de Esforço Aplicado
Compressão Direta: neste caso a força é aplicada à superfície do material, o
qual escoa perpendicularmente à direção de compressão;
Compressão Indireta: neste caso as forças primárias aplicadas sobre o
material são trativas, mas as forças realmente atuantes, que promovem a
deformação são do tipo compressivas indiretas, resultantes da reação do
material com a matriz;
Tipo Trativo: neste caso são envolvidos unicamente esforços de tração sobre
o material;
De Dobramento: envolve a aplicação de momentos fletores sobre o material;
De Cisalhamento: envolve a aplicação de forças cisalhantes que provoca o
rompimento controlado do material junto ao plano de cisalhamento.
9
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Em Função do Tipo de Produto Obtido
Primários: são denominadas operações de “processamento” onde os produtos
obtidos têm formas simples e nem sempre tem aplicações finais, devendo
ainda sofrer outras etapas de processamento. Ex.: redução de lingotes, chapas
grossas, barras, etc.
Secundários: são denominadas operações de “fabricação” e envolvem
métodos para produzir materiais já nas formas acabadas, finais. Ex.:
conformação de chapas finas, trefilação de arames e tubos, etc.
10
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
11
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
12
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA X PLÁSTICA
13
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
ENCRUAMENTO
Apesar de, num primeiro momento, os defeitos (discordâncias)
favorecerem a deformação, na continuidade do processo eles prejudicam, pois
as discordâncias, quando se movimentam dentro da estrutura cristalina, ou
mais propriamente dentro do grão, associada à aplicação de uma carga,
interagem com defeitos pontuais, com outras discordâncias, com precipitados e
com contornos de grão.
Quando se dá a interação das discordâncias ocorre o ancoramento
das mesmas, impedindo a continuação do seu movimento e,
consequentemente, restringindo a deformação elástica. A este fenômeno se dá
o nome de “encruamento”.
Com o aumento da taxa de conformação, maior o encruamento,
gerando modificação das propriedades do material, principalmente associado à
resistência mecânica e ao alongamento. Com o encruamento o material
modifica seu caráter de dúctil para frágil. O encruamento limita o processo de
conformação, pois a partir de um certo ponto a tentativa de continuação do
processo de conformação pode levar ao colapso ou a ruptura da estrutura
cristalina, gerando trincas ou fraturas na peça.
14
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Tc = 0% Tc = 75%
15
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
16
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
RECRISTALIZAÇÃO
Quando o material é conformado a quente, acima da temperatura de
recristalização, também existe o encruamento, no entanto, como a vibração
dos átomos é muito intensa nesta condição, ocorre uma rápida recuperação da
estrutura cristalina, não se sentindo efeito sobre a dificuldade de conformação.
A recristalização consiste no rearranjo da estrutura cristalina por
intermédio do tratamento térmico de recozimento. Pode ser entendida como a
formação de novos grãos a partir de grãos encruados.
Densidades de Discordâncias Típicas
Materiais solidificados lentamente = discord./mm²
Materiais deformados= discord./mm²
Materiais deformados e tratados termicamente= discord./mm²
310
109 1010
65 1010
17
CONFORMAÇÃO MECÂNICA