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SENAI - Bento Gonçalves
Conformação Mecânica
Bento Gonçalves, março de 2014.
Djonatan Meinicke
Kristofer Lamb
Jonatans Sherts Quous Santos
Joao Vtor Paese
Rafael Munari
Conformação Mecânica
Prof. Ribeiro
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO...................................................................................................03
1.0 CONFORMAÇAO MECANICA....................................................................04
1.1Historia.........................................................................................................04
1.2principais processos de conformação.....................................................04
2.0 FORJAMENTO............................................................................................05
3.0 LAMINAÇÃO...............................................................................................06
4.0 TREFILAÇÃO..............................................................................................07
5.0 EXTRUSÃO.................................................................................................07
6.0 ESTAMPAGEM...........................................................................................08
6.1 Corte............................................................................................................09
6.2 Dobramento................................................................................................09
6.3 Estiramento................................................................................................09
7.0 TRABALHO A QUENTE.............................................................................09
8.0 TRABALHO A FRIO...................................................................................10
CONCLUSÃO....................................................................................................11
REFERÊNCIAS.................................................................................................12
INTRODUÇÃO
Conformação mecânica é o nome genérico dos processos em que se
aplica uma força externa sobre a matéria-prima, obrigando-a a adquirir a forma
desejada por deformação plástica. O volume e a massa do metal se conservam
nestes processos. Definição: Modificação da forma de um corpo para outra,
pré-definida, com geometria e dimensões controladas, pela aplicação de
esforço mecânico.
1.0 Conformação Mecânica
1.1 História
Os processos de conformação mecânica têm sua origem na pré-história.
Antes de 4000 a.c, os homens das cavernas empregavam ouro e cobre nativos
e meteoritos ricos em ferro, sem fundi-los, para a confecção de pequenos
artefatos metálicos. Estes metais eram martelados para adquirirem a forma
desejada e endurecerem. Deste tempo até a atualidade os processos de
conformação mecânica evoluíram muito e estão presentes em praticamente
tudo que utilizamos. Atualmente, são fabricados desde pequenas peças como
agulhas e pregos até navios, onde as chapas utilizadas são feitas por
conformação mecânica.
1.2 Principais processos de conformação
Basicamente os processos de conformação podem ser divididos em
etapas, tais como:
Forjamento: conformação por esforços compressivos tendendo a
fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora,
chamada matriz ou estampo.
Laminação: conjunto de processos em que se faz o material
passar através da abertura entre cilindros que giram, modificando-
lhe. Os produtos podem ser placas, chapas, barras de diferentes
seções, trilhos, perfis diversos, anéis e tubos.
Trefilagem: redução da seção transversal de uma barra, fio ou
tubo,puxando-se a peça através de uma ferramenta com forma de
canal convergente.
Extrusão: processo em que a peça é empurrada contra a matriz
conformadora, com redução da sua seção transversal. A parte
ainda não extrudada fica em um recipiente ou cilindro, o produto
pode ser uma barra, perfil ou tubo.
Estampagem: o processo de transformação mecânica,
geralmente realizado a frio, onde através de ferramentas
adequadas à prensa, submetemos os material ao processo de
moldagem de formas geralmente propostas a chapas
Conformação de chapas: Compreende as operações de:
o Embutimento
o Estiramento
o Corte
o Dobramento
2. Forjamento
O forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas
origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos antes de Cristo. A
substituição do braço do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução
Industrial. Atualmente existe um variado maquinário de forjamento, capaz de
produzir peças das mais variadas formas e tamanhos , desde alfinetes, pregos,
parafusos e porcas até rotores de turbinas e asas de avião.Forjamento é o
nome genérico de operações de conformação mecânica efetuadas com esforço
de compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o
contorno ou perfil da ferramenta de trabalho.
Na maioria das operações de forjamento emprega-se um ferramental
constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava,
denominadas matrizes ou estampos.A maioria das operações de forjamento é
executada a quente; contudo, uma grande variedade de peças pequenas, tais
como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, pinhões, etc., são produzidas por
forjamento a frio.
Sendo que dentro destes podemos destacar duas formas:
Forjamento em Matriz Aberta ou Forjamento livre: O material é
conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que
normalmente não se tocam. É usado geralmente para fabricar
peças grandes, com forma relativamente simples, eixos de navios
e de turbinas.
Forjamento em Matriz Fechada: O material é conformado entre
duas metades de matriz que possuem, gravadas em baixo-relevo,
impressões com o formato que se deseja fornecer à peça. A
deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou
semi-fechada, permitindo assim obter peças com tolerâncias
dimensionais menores do que no forjamento livre.
Matriz Aberta Matriz Fechada
3.0 Laminação
É o processo de conformação mecânica que consiste em modificar a
seção transversal de um metal na forma de barra, lingote, placa, fio, ou tira.
Pela passagem entre dois cilindros com geratriz retilínea ou contendo canais
entalhados de forma mais ou menos complexa, sendo que a distância entre os
dois cilindros deve ser menor que a espessura inicial da peça metálica.É o
processo de transformação mecânica de metais mais utilizado, pois, apresenta
alta produtividade e um controle dimensional do produto acabado que pode ser
bastante preciso.
Um laminador consiste basicamente de cilindros (ou rolos), mancais,
uma carcaça chamada de gaiola ou quadro para fixar estas partes e um motor
para fornecer potência aos cilindros e controlar a velocidade de rotação. As
forças envolvidas na laminação podem facilmente atingir milhares de
toneladas, portanto é necessária uma construção bastante rígida, além de
motores muito potentes para fornecer a potência necessária.
Laminador Universal
4.0 Trefilação
Trata-se de um processo mecânico que confere ao material precisão
dimensional e melhores propriedades mecânicas.A finalidade do processo de
trefilação é a obtenção de fios de dimensões, acabamento superficial e
propriedades mecânicas controladas.A trefilação ocorre pelo racionamento de
uma barra , fio ou tubo através de uma matriz. Desde que a seção transversal
da matriz seja sempre menor que a peça trabalhada, o processo de trefilação
ocasionara uma redução em área e um aumento no comprimento.
5.0 Extrusão
Na extrusão o material é forçado através de uma matriz, de forma similar
ao aperto de um tubo de pasta de dentes. Praticamente qualquer forma de
seção transversal vazada ou cheia pode ser produzida por extrusão. Como a
geometria da matriz permanece inalterada, os produtos extrudados tem seção
transversal constante. Dependo da ductilidade do material a extrudar o
processo pode ser feito a frio ou a quente, em altas temperaturas. A extrusão
pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste caso
denominada extrusão fria. Alumínio, cobre, aço, magnésio e chumbo são os
materiais mais extrudados.
6.0 Estampagem
Estampagem se refere a um conjunto de operações executadas na
matéria-prima bruta, de forma que geralmente se obtém, ao final do processo,
um produto acabado em termos de forma e dimensões.As operações são
executadas geralmente com auxílio de ferramentas, instaladas em prensas.
Estampagem é um processo de fabricação realizado a frio, no qual uma chapa
é colocada sobre uma matriz e submetida a uma força de um punção, de
maneira a adquirir a forma geométrica da matriz.
Por estampagem entende-se o processo de fabricação de peças,
através do corte ou deformação de chapas em operação de prensagem a frio.
Emprega-se a estampagem de chapas para fabricar-se peças com paredes
finas feitas de chapa ou fita de diversos metais e ligas. As operações de
estampagem podem ser resumidas em três básicas: corte; dobramento;
embutimento ou repuxo. A estampagem da chapa pode ser simples, quando se
executa uma só operação, ou combinada. Com a ajuda da estampagem de
chapas, fabricam-se peças de aço baixo carbono, aços inoxidáveis, alumínio,
cobre e de diferentes ligas não ferrosas. Devido às suas características este
processo de fabricação é apropriado, preferencialmente, para as grandes
séries de peças, obtendo-se grandes vantagens, tais como: Alta produção,
Reduzido custo por peças, Bom acabamento, não necessitando
processamento posterior, Maior resistência das peças devido à conformação,
que causa o encruamento no material, Baixo custo de controle de qualidade
devido à uniformidade da produção e a facilidade para a detecção de desvios.
6.1 Cortes
Destina-se à obtenção de formas geométricas, a partir de chapas
submetidas à ação de pressão exercida por um punção ou uma lâmina de
corte. Quando o punção ou a lâmina inicia a penetração na chapa, o esforço de
compressão converte-se em esforço cisalhante (esforço cortante) provocando a
separação brusca de uma porção da chapa. No processo, a chapa é
deformada plasticamente e levada até a ruptura nas superfícies em contato
com as lâminas.
6.2 Dobramento
Nesta operação, a tira metálica é submetida a esforços aplicados em
duas direções opostas para provocar a flexão e a deformação plástica,
mudando a forma de uma superfície plana para duas superfícies concorrentes,
em ângulo, com raio de concordância em sua junção.
6.3 Estiramento
É a operação que consiste na aplicação de forças de tração, de modo a
esticar o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz). Neste processo, o
gradiente de tensões é pequeno, o que garante a quase total eliminação do
efeito mola.Como predominam tensões trativas, grandes deformações de
estiramento podem ser aplicadas apenas para materiais muito dúcteis. Para
estes materiais, almeja-se altos valores de coeficiente de encruamento.
7.0 Trabalho a quente
O trabalho a quente é a etapa inicial na conformação mecânica da
maioria dos metais e ligas. Este trabalho não só requer menos energia para
deformar o metal e proporciona maior habilidade para o escoamento plástico
sem o surgimento de trincas como também ajuda a diminuir as
heterogeneidades da estrutura dos lingotes fundidos devido as rápidas taxas
de difusão presentes às temperaturas de trabalho a quente. As bolhas de gás e
porosidades são eliminadas pelo caldeamento destas cavidades e a estrutura
colunar dos grãos grosseiros da peça fundida é quebrada e refinada em grãos
equiaxiais recristalizados de menor tamanho. As variações estruturais devido
ao trabalho a quente proporcionam um aumento na ductilidade e na
tenacidade, comparado ao estado fundido.
8.0 Trabalho a frio
O trabalho a frio é acompanhado do encruamento do metal, que é
ocasionado pela interação das discordâncias entre si e com outras barreiras
tais como contornos de grão que impedem o seu movimento através da rede
cristalina. A deformação plástica produz também um aumento no número de
discordâncias, as quais, em virtude de sua interação, resultam num elevado
estado de tensão interna na rede cristalina.
CONCLUSÃO
O decorrer dessa pesquisa tivemos a oportunidade de aprofundar
nossos conhecimentos sobre a conformação mecânica.
Vimos que no passar dos anos o processo da conformação mecânica foi
ficando cada vez mais avançada, esta auxiliando o ser humano a construir
materiais, de pequeno a grande porte, com mais facilidade. A descoberta deste
processo teve inicio a 4.000 a.c,onde só havia os recursos naturais para serem
usados;o ser humano foi se aperfeiçoando e descobrindo novos recursos para
serem utilizados nessa preparação, a separação do ferro onde formamos o
coque, que é derretido formando o ferro gusa,e este é misturado ao carbono
formando o aço e outros elementos.
Este trabalho foi importante para o nosso conhecimento e
aprofundamento na área da mecânica, visto que permitiu-nos compreender
melhor o funcionamento para a formação de uma nova peça em estudo,
portanto concluímos que hoje em dia sem a conformação mecânica não
poderíamos trabalhar em cima de projeção e modelagem de peças.
REFERÊNCIAS
wikipedia.org/wiki/Lamina
wikipedia.org/wiki/Forjamento
wikipedia.org/wiki/Lamina
wikipedia.org/wiki/Trefilagem
wikipedia.org/wiki/Extrus
wikipedia.org/wiki/Estampagem
monografias.brasilescola.com/engenharia/trefilacao
www.infoescola.com/engenharia/extrusao
www.cimm.com.br/portal/material_didatico
www.ufrgs.br/ldtm/publicacoes
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Conformação mecânica

  • 1. Centro Tecnológico mobiliário do SENAI - Bento Gonçalves Conformação Mecânica Bento Gonçalves, março de 2014.
  • 2. Djonatan Meinicke Kristofer Lamb Jonatans Sherts Quous Santos Joao Vtor Paese Rafael Munari Conformação Mecânica Prof. Ribeiro
  • 3. SUMÁRIO INTRODUÇÃO...................................................................................................03 1.0 CONFORMAÇAO MECANICA....................................................................04 1.1Historia.........................................................................................................04 1.2principais processos de conformação.....................................................04 2.0 FORJAMENTO............................................................................................05 3.0 LAMINAÇÃO...............................................................................................06 4.0 TREFILAÇÃO..............................................................................................07 5.0 EXTRUSÃO.................................................................................................07 6.0 ESTAMPAGEM...........................................................................................08 6.1 Corte............................................................................................................09 6.2 Dobramento................................................................................................09 6.3 Estiramento................................................................................................09 7.0 TRABALHO A QUENTE.............................................................................09 8.0 TRABALHO A FRIO...................................................................................10 CONCLUSÃO....................................................................................................11 REFERÊNCIAS.................................................................................................12
  • 4. INTRODUÇÃO Conformação mecânica é o nome genérico dos processos em que se aplica uma força externa sobre a matéria-prima, obrigando-a a adquirir a forma desejada por deformação plástica. O volume e a massa do metal se conservam nestes processos. Definição: Modificação da forma de um corpo para outra, pré-definida, com geometria e dimensões controladas, pela aplicação de esforço mecânico.
  • 5. 1.0 Conformação Mecânica 1.1 História Os processos de conformação mecânica têm sua origem na pré-história. Antes de 4000 a.c, os homens das cavernas empregavam ouro e cobre nativos e meteoritos ricos em ferro, sem fundi-los, para a confecção de pequenos artefatos metálicos. Estes metais eram martelados para adquirirem a forma desejada e endurecerem. Deste tempo até a atualidade os processos de conformação mecânica evoluíram muito e estão presentes em praticamente tudo que utilizamos. Atualmente, são fabricados desde pequenas peças como agulhas e pregos até navios, onde as chapas utilizadas são feitas por conformação mecânica. 1.2 Principais processos de conformação Basicamente os processos de conformação podem ser divididos em etapas, tais como: Forjamento: conformação por esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo. Laminação: conjunto de processos em que se faz o material passar através da abertura entre cilindros que giram, modificando- lhe. Os produtos podem ser placas, chapas, barras de diferentes seções, trilhos, perfis diversos, anéis e tubos. Trefilagem: redução da seção transversal de uma barra, fio ou tubo,puxando-se a peça através de uma ferramenta com forma de canal convergente. Extrusão: processo em que a peça é empurrada contra a matriz conformadora, com redução da sua seção transversal. A parte ainda não extrudada fica em um recipiente ou cilindro, o produto pode ser uma barra, perfil ou tubo.
  • 6. Estampagem: o processo de transformação mecânica, geralmente realizado a frio, onde através de ferramentas adequadas à prensa, submetemos os material ao processo de moldagem de formas geralmente propostas a chapas Conformação de chapas: Compreende as operações de: o Embutimento o Estiramento o Corte o Dobramento 2. Forjamento O forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos antes de Cristo. A substituição do braço do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial. Atualmente existe um variado maquinário de forjamento, capaz de produzir peças das mais variadas formas e tamanhos , desde alfinetes, pregos, parafusos e porcas até rotores de turbinas e asas de avião.Forjamento é o nome genérico de operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho. Na maioria das operações de forjamento emprega-se um ferramental constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava, denominadas matrizes ou estampos.A maioria das operações de forjamento é executada a quente; contudo, uma grande variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, pinhões, etc., são produzidas por forjamento a frio. Sendo que dentro destes podemos destacar duas formas: Forjamento em Matriz Aberta ou Forjamento livre: O material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que
  • 7. normalmente não se tocam. É usado geralmente para fabricar peças grandes, com forma relativamente simples, eixos de navios e de turbinas. Forjamento em Matriz Fechada: O material é conformado entre duas metades de matriz que possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com o formato que se deseja fornecer à peça. A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou semi-fechada, permitindo assim obter peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre. Matriz Aberta Matriz Fechada 3.0 Laminação É o processo de conformação mecânica que consiste em modificar a seção transversal de um metal na forma de barra, lingote, placa, fio, ou tira. Pela passagem entre dois cilindros com geratriz retilínea ou contendo canais entalhados de forma mais ou menos complexa, sendo que a distância entre os dois cilindros deve ser menor que a espessura inicial da peça metálica.É o processo de transformação mecânica de metais mais utilizado, pois, apresenta alta produtividade e um controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso. Um laminador consiste basicamente de cilindros (ou rolos), mancais, uma carcaça chamada de gaiola ou quadro para fixar estas partes e um motor para fornecer potência aos cilindros e controlar a velocidade de rotação. As
  • 8. forças envolvidas na laminação podem facilmente atingir milhares de toneladas, portanto é necessária uma construção bastante rígida, além de motores muito potentes para fornecer a potência necessária. Laminador Universal 4.0 Trefilação Trata-se de um processo mecânico que confere ao material precisão dimensional e melhores propriedades mecânicas.A finalidade do processo de trefilação é a obtenção de fios de dimensões, acabamento superficial e propriedades mecânicas controladas.A trefilação ocorre pelo racionamento de uma barra , fio ou tubo através de uma matriz. Desde que a seção transversal da matriz seja sempre menor que a peça trabalhada, o processo de trefilação ocasionara uma redução em área e um aumento no comprimento. 5.0 Extrusão Na extrusão o material é forçado através de uma matriz, de forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes. Praticamente qualquer forma de seção transversal vazada ou cheia pode ser produzida por extrusão. Como a geometria da matriz permanece inalterada, os produtos extrudados tem seção transversal constante. Dependo da ductilidade do material a extrudar o
  • 9. processo pode ser feito a frio ou a quente, em altas temperaturas. A extrusão pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste caso denominada extrusão fria. Alumínio, cobre, aço, magnésio e chumbo são os materiais mais extrudados. 6.0 Estampagem Estampagem se refere a um conjunto de operações executadas na matéria-prima bruta, de forma que geralmente se obtém, ao final do processo, um produto acabado em termos de forma e dimensões.As operações são executadas geralmente com auxílio de ferramentas, instaladas em prensas. Estampagem é um processo de fabricação realizado a frio, no qual uma chapa é colocada sobre uma matriz e submetida a uma força de um punção, de maneira a adquirir a forma geométrica da matriz. Por estampagem entende-se o processo de fabricação de peças, através do corte ou deformação de chapas em operação de prensagem a frio. Emprega-se a estampagem de chapas para fabricar-se peças com paredes finas feitas de chapa ou fita de diversos metais e ligas. As operações de estampagem podem ser resumidas em três básicas: corte; dobramento; embutimento ou repuxo. A estampagem da chapa pode ser simples, quando se executa uma só operação, ou combinada. Com a ajuda da estampagem de chapas, fabricam-se peças de aço baixo carbono, aços inoxidáveis, alumínio, cobre e de diferentes ligas não ferrosas. Devido às suas características este processo de fabricação é apropriado, preferencialmente, para as grandes séries de peças, obtendo-se grandes vantagens, tais como: Alta produção, Reduzido custo por peças, Bom acabamento, não necessitando
  • 10. processamento posterior, Maior resistência das peças devido à conformação, que causa o encruamento no material, Baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da produção e a facilidade para a detecção de desvios. 6.1 Cortes Destina-se à obtenção de formas geométricas, a partir de chapas submetidas à ação de pressão exercida por um punção ou uma lâmina de corte. Quando o punção ou a lâmina inicia a penetração na chapa, o esforço de compressão converte-se em esforço cisalhante (esforço cortante) provocando a separação brusca de uma porção da chapa. No processo, a chapa é deformada plasticamente e levada até a ruptura nas superfícies em contato com as lâminas. 6.2 Dobramento Nesta operação, a tira metálica é submetida a esforços aplicados em duas direções opostas para provocar a flexão e a deformação plástica, mudando a forma de uma superfície plana para duas superfícies concorrentes, em ângulo, com raio de concordância em sua junção. 6.3 Estiramento É a operação que consiste na aplicação de forças de tração, de modo a esticar o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz). Neste processo, o gradiente de tensões é pequeno, o que garante a quase total eliminação do efeito mola.Como predominam tensões trativas, grandes deformações de estiramento podem ser aplicadas apenas para materiais muito dúcteis. Para estes materiais, almeja-se altos valores de coeficiente de encruamento. 7.0 Trabalho a quente O trabalho a quente é a etapa inicial na conformação mecânica da maioria dos metais e ligas. Este trabalho não só requer menos energia para
  • 11. deformar o metal e proporciona maior habilidade para o escoamento plástico sem o surgimento de trincas como também ajuda a diminuir as heterogeneidades da estrutura dos lingotes fundidos devido as rápidas taxas de difusão presentes às temperaturas de trabalho a quente. As bolhas de gás e porosidades são eliminadas pelo caldeamento destas cavidades e a estrutura colunar dos grãos grosseiros da peça fundida é quebrada e refinada em grãos equiaxiais recristalizados de menor tamanho. As variações estruturais devido ao trabalho a quente proporcionam um aumento na ductilidade e na tenacidade, comparado ao estado fundido. 8.0 Trabalho a frio O trabalho a frio é acompanhado do encruamento do metal, que é ocasionado pela interação das discordâncias entre si e com outras barreiras tais como contornos de grão que impedem o seu movimento através da rede cristalina. A deformação plástica produz também um aumento no número de discordâncias, as quais, em virtude de sua interação, resultam num elevado estado de tensão interna na rede cristalina.
  • 12. CONCLUSÃO O decorrer dessa pesquisa tivemos a oportunidade de aprofundar nossos conhecimentos sobre a conformação mecânica. Vimos que no passar dos anos o processo da conformação mecânica foi ficando cada vez mais avançada, esta auxiliando o ser humano a construir materiais, de pequeno a grande porte, com mais facilidade. A descoberta deste processo teve inicio a 4.000 a.c,onde só havia os recursos naturais para serem usados;o ser humano foi se aperfeiçoando e descobrindo novos recursos para serem utilizados nessa preparação, a separação do ferro onde formamos o coque, que é derretido formando o ferro gusa,e este é misturado ao carbono formando o aço e outros elementos. Este trabalho foi importante para o nosso conhecimento e aprofundamento na área da mecânica, visto que permitiu-nos compreender melhor o funcionamento para a formação de uma nova peça em estudo, portanto concluímos que hoje em dia sem a conformação mecânica não poderíamos trabalhar em cima de projeção e modelagem de peças.