87
Prof. Ângelo Ferreira Costa

Aula 01 Introdução Novo

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Page 1: Aula 01 Introdução Novo

Prof. Ângelo Ferreira Costa

Page 2: Aula 01 Introdução Novo

2

PROGRAMA

Introdução a conformação dos metais

Classificação dos processos

o LAMINAÇÃO

o FORJAMENTO

o EXTRUSÃO

o TREFILAÇÃO

o ESTAMPAGEM

o CONFORMABILIDADE PLÁSTICA

o TEXTURA E ANISOTROPIA 2

Page 3: Aula 01 Introdução Novo

3

BIBLIOGRAFIA

• G. E. Dieter, Metalurgia Mecânica, ED. Guanabara Dois, Segunda Edição, 1.981.

• E. Bresciani F., Conformação Plástica Dos Metais, Editora Da Unicamp, Quarta Edição, 1.996.

• W. D. CallisterJr., Ciência e Engenharia de Materiais: uma Introdução. LTC Editora, Rio de Janeiro (2008).

• H. Helman , Cetlin, P. R, Fundamentos da conformação Mecânica dos Metais, Ed. Fundaçào Cristiano Ottoni, Segunda edição, 1993.

3

Page 4: Aula 01 Introdução Novo

4

4

Page 5: Aula 01 Introdução Novo

5

Esforços

Mecânicos

CONFORMAÇÃO

Define-se conformação mecânica como uma operação onde se aplicam solicitações mecânicas em metais, que respondem com uma mudança permanente de dimensões.

5

Page 6: Aula 01 Introdução Novo

6 6

Processos de Conformação

Page 7: Aula 01 Introdução Novo

7

Curva Tensão-Deformação de um Material Metálico Genérico

Conceitos:

RESISTÊNCIA - é a sua capacidade de suportar as solicitações

externas sem que estas venham a lhe causar deformações

plásticas.

TENACIDADE - é uma medida de quantidade de energia que um

material pode absorver antes de fraturar

DUCTILIDADE - é a propriedade que representa o grau de

deformação que um material suporta até o momento de sua

fratura. Materiais que suportam pouca ou nenhuma deformação

no processo de ensaio de tração são considerados materiais

frágeis. 7

Page 8: Aula 01 Introdução Novo

8

Curva Tensão-Deformação de um Material Metálico Genérico

CONFORMABILIDADE - é o conhecimento de quanto se pode deformar

o material sem que este sofra ruptura. Associa-se o termo

conformabilidade a condições limites de deformação nas quais o

material mantém-se íntegro.

Δl/l

=F/A

Comportamento elástico

Comportamento plástico

Ponto de ruptura

8

Page 9: Aula 01 Introdução Novo

9

Curva Tensão-Deformação de um Material Metálico Genérico

e r

Campo elástico Campo plástico

CONFORMABILIDADE - é o conhecimento de quanto se pode deformar

o material sem que este sofra ruptura. Associa-se o termo

conformabilidade a condições limites de deformação nas quais o

material mantém-se íntegro.

9

Page 10: Aula 01 Introdução Novo

10

Curva Tensão-Deformação de um Material Metálico Genérico

10

Page 11: Aula 01 Introdução Novo

11

Page 12: Aula 01 Introdução Novo

Unidades de tensão:

N/m2 or lbf /in2

ENGINEERING STRESS

• Tensão cisalhante, t:

Area, Ao

F t

F t

F s

F

F

F s

t = F s

A o

• Tração, :

Área original

Antes do carregamento.

= F t

A o 2

f

2 m

N or

in

lb =

Area, Ao

F t

F t

12

Page 13: Aula 01 Introdução Novo

• Simples tensão: cabo

Note: t = M/AcR here.

ESTADOS DE TENSÃO COMUNS

o

= F

A

o t =

F s A

M

M A o

2R

F s A c

• Torsão (Uma forma de cisalhamento): Eixo de transmissão.

Ski lift (photo courtesy

P.M. Anderson)

A o = cross sectional

area (when unloaded)

F F

13

Page 14: Aula 01 Introdução Novo

(photo courtesy P.M. Anderson) Canyon Bridge, Los Alamos, NM

o

= F

A

• Simples compressão:

Nota: Parte da estrutura (Aqui a < 0).

(photo courtesy P.M. Anderson)

OUTROS ESTADOS DE TENSÕES COMUNS (I)

A o

Balanced Rock, Arches National Park

14

Page 15: Aula 01 Introdução Novo

• Tensão: Bi-axial • Compressão Hidrostática:

Pressurized tank

< 0 h

(photo courtesy P.M. Anderson)

(photo courtesy P.M. Anderson)

OUTROS ESTADOS DE TENSÕES COMUNS (II)

Fish under water

z > 0

q > 0

15

Page 16: Aula 01 Introdução Novo

CONCEITO DE TENSÃO

A tensão aplicada pode ser definida pela razão (divisão)

da força sobre a área sobre a qual ela atua.

Logo, uma mesma força, se aplicada em áreas diferentes,

pode gerar tensões diferentes!

1 2

F F Dividindo a força pela Área:

A1 > A2 T1 < T2

16

Page 17: Aula 01 Introdução Novo

TENSÃO

Aqui temos uma mesma força sendo aplicada nos

corpos A e B. Porém, como a área é diferente temos

tensões diferentes!

A tensão em B é 4 vezes maior que a tensão em A

para um redução de 50% na área.

4

)²10(*14,3

200==

A

FT ²/4,127 mmkgf=

Tensão em A

1 2

F F200 kgf 200 kgf

10 mm 5 mm

A B

4

)²5(*14,3

200==

A

FT ²/6,509 mmkgf=

Tensão em B

17

Page 18: Aula 01 Introdução Novo

Tipos de tensão

Existem basicamente 2 modos pelos quais a força atua em relação a uma área

F A

F

A

Tensões normais – σ (Sigma)

Perpendiculares ao plano Tensões cisalhantes – τ (tau)

Paralelas ao plano

βα 18

Page 19: Aula 01 Introdução Novo

Tipos de tensão

Tensões normais e cisalhantes

F q

z

y

x

A

Tensão normal

Tensão cisalhante

t

19

Page 20: Aula 01 Introdução Novo

Tipos de tensão

Tensões normais e cisalhantes

F

qt senA

F=

q cosA

F= qt cossen

A

F=

q

z

y

x

qt sensenA

F=

A

t

Normal Cisalhante

20

Page 21: Aula 01 Introdução Novo

Tipos de deformação

F

t

n yy t z

y

x

xx t

Deformações normais e cisalhantes

A

t

q

ε

εn

21

Page 22: Aula 01 Introdução Novo

Tensões em um plano

))2cos(1(2

coscos/

cos 2 q

qq

q

q

====A

F

A

Fn

)2(2

coscos/

q

qqq

qt

q

sensenA

Fsen

A

Ft ====

A

F

t = 0

q

q

F A

Aq

Fn

Ft

Tensão normal

Tensão cisalhante 22

Page 23: Aula 01 Introdução Novo

Tensão normal

σ σ

Para fora do corpo

Estica o corpo

Para dentro do corpo

comprime o corpo

23

Page 24: Aula 01 Introdução Novo

Exemplo:

10 t

30º

60º

5mm

a) Qual a tensão aplicada

A

FT =

4

)²5(*14,3

10000= ²/509 mmkgf=

b) Qual a direção em que atua T?

Na mesma direção de F

C) Quanto valem a tensões Normais e cisalhantes criadas pela força F?

24

Page 25: Aula 01 Introdução Novo

²/5,254

4

)²5(*14,3

)º30(mmkgf

Fsen

A

Fn=

==

Tensão normal

Tensão cisalhante

²/8,440

4

)²5(*14,3

º30cos*10000mmkgf

A

Ft =

==t

30°

F σ

t

25

Page 26: Aula 01 Introdução Novo

EXERCÍCIOS

Sobre uma seção de um corpo atua uma força, como mostrado na

figura. Calcule as tensões σ e Τ atuantes sobre a seção, considerando

que a força (F), o seu ângulo (α) com a direção normal à seção e a

área (A) são:

α F

a) F = 2000 kgf (Tração), α = 5°, seção circular d = 2 cm.

b) F = -3500 kgf (Compressão), α = 85°, seção quadrada

b= 15 cm.

c) F = +3000 kgf (Tração), α = 60°, seção triangular b= 8

cm e h= 8 cm.

26

Page 27: Aula 01 Introdução Novo

27

))2cos(1(2

coscos/

cos 2 q

qq

q

q

====A

F

A

Fn

q

q

F A

Aq

Fn

Ft q

0

/2 3/2 2

- -/2

/2

Variações das tensões normais

Uma força externa provoca tensões internas no material.

Page 28: Aula 01 Introdução Novo

28

Tensões principais

A

F

1

3 2

Planos principais

t = 0

1 > 2 > 3

Planos principais

• 1 - Maior tensão

• 2 – Tensão média

• 3 – Menor tensão .

Page 29: Aula 01 Introdução Novo

29

Variação da deformação com a direção de carregamento

Quadrado não deformado

Após deformação

Folha de borracha

Variação de deformação linear e de cisalhamento com a inclinação do quadrado base.

Page 30: Aula 01 Introdução Novo
Page 31: Aula 01 Introdução Novo
Page 32: Aula 01 Introdução Novo

32

32

Elástico significa reversivel!

DEFORMAÇÃO ELÁSTICA

2. Pequena Carga

F

d

Estiramento De ligações

1. Inicial 3. Descarregamento

Retorno as Condições iniciais

F

d

Linear- elastic

Non-Linear- elastic

Page 33: Aula 01 Introdução Novo

33

Plástico significa permanente!

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA (METAIS)

F

d

linear elastic

linear elastic

d plástico

1. Initial 2. Small load 3. Unload

planos permancem cisalhados

F

d elástico + plástico

Estiramento De ligações & cisalhamento De planos

d plástico

33

Page 34: Aula 01 Introdução Novo
Page 35: Aula 01 Introdução Novo

Para a deformação plástica

A deformação plástica (permanente) dos metais ocorre pelo

deslizamento dos átomos, escorregando uns sobre os outros

no cristal. Este deslizamento tende a acontecer

preferencialmente ao longo de planos e direções específicos

do cristal.

·

ESTRUTURA CRISTALINA

35

Page 36: Aula 01 Introdução Novo

HC (HCP)

𝑎2 + 𝑎2 = 𝑑2

𝑑 = 2𝑎2

𝑑 = 𝑎 2

𝑎2 + 𝑎 2 2

= 4𝑅 2

𝑎2 + 2𝑎2 = 16𝑅2

3𝑎2 = 16𝑅2

𝑎 =4𝑅

3

• Número de átomos por célula

• Número de coordenação: número de átomos vizinhos mais

próximos

• Fator de empacotamento:

• Relação entre raio atômico e

rede

CCC:

𝑎2 + 𝑎2 = (4𝑅)2

2𝑎2 = 16𝑅2

𝑎2 =16

2𝑅2

𝑎 =4

𝑅 2

a a√3

d=a√2 a

CFC:

Relação entre raio atômico e

rede

RELAÇÕES IMPORTANTES:

36

• Fator de empacotamento:

Page 37: Aula 01 Introdução Novo
Page 38: Aula 01 Introdução Novo

Diferentes tipos de um mesmo material têm o mesmo Módulo de

Elasticidade, pois o coeficiente angular do trecho reto do diagrama

tensão x deformação é sempre o mesmo.

Diagrama σxɛ para diferentes tipos de aço:

MÓDULO DE YOUNG OU DE ELASTICIDADE (LEI DE HOOKE)

38

Page 39: Aula 01 Introdução Novo

Metal Módulo de Young,

Y·1010 N/m2

Cobre estirado a frio 12.7

Cobre, fundido 8.2

Cobre laminado 10.8

Alumínio 6.3-7.0

Aço, carbono 19.5-20.5

Aço fundido (alto carbono) 20.6

Aço, fundido 17

Zinco laminado 8.2

Latão estirado a frio 8.9-9.7

Latão naval laminado 9.8

Bronze de alumínio 10.3

Titânio 11.6

Níquel 20.4

Prata 8.27

MÓDULO DE YOUNG OU DE ELASTICIDADE (LEI DE HOOKE)

39

Page 40: Aula 01 Introdução Novo

MÓDULO DE YOUNG OU DE ELASTICIDADE (LEI DE HOOKE)

A

F=

A 1

F

L

ΔL

l

l= *E=

;

A

F

l

lEE =

==

Combinando algebricamente

;)(

l

lAEF

=

AE

Fll =

40

Linear- elastic

E

F

F simple tension test

Δl/l

=F/A

Comportamento elástico

Comportamento plástico

Ponto de

ruptura

1

Page 41: Aula 01 Introdução Novo

41

• Coeficiente de Poisson's, n:

Unidades: E: [GPa] ou [psi] n: Admensional

n > 0.50 densidade aumenta

n < 0.50 decréscimo de densidade (formação de vazios)

L

-n

n = - L

cerâmicos: n ~ 0.25

metais: n ~ 0.33

polímeros: n ~ 0.40

Page 42: Aula 01 Introdução Novo

E: rigidez do material

representa a resistência à deformação do material, na região

elástica;

está relacionado com as forças de ligação entre os átomos do

material;

é a inclinação da reta σ x ɛ ;

é insensível a mudanças microestruturais, mas depende da

temperatura.

ν: coeficiente de Poisson

À medida que se impõe um carregamento a um CP, este vai se

alongando na direção de aplicação do esforço. Por outro lado,

sua seção transversal vai diminuindo. O coeficiente de Poisson

mede a relação entre estas deformações.

MODULO DE RIGIDEZ E COEFICIENTE DE POISSON

42

Page 43: Aula 01 Introdução Novo

43

Page 44: Aula 01 Introdução Novo

Aço, por que, para uma mesma tensão, a

deformação da borracha é maior que o do aço,

logo, para que a Lei de Hooke seja obedecida, o

Módulo de Elasticidade do aço deve ser maior

que o da borracha.

Ou seja, quanto mais rígido for um material,

maior o seu Módulo de Elasticidade.

Qual material tem o maior módulo de

Elasticidade, o aço ou a borracha? Porque?

44

Page 45: Aula 01 Introdução Novo

Dentre aqueles metais listados na tabela abaixo,

(a) Qual terá a maior redução percentual em área? por quê?

(b) Qual é o mais resistente? por quê?

(c) Qual é o mais rígido? por quê?

(d) Qual tem maior dureza? Por quê?

45

TABELA 6.3 DADOS DE TENSãO-DEFORMAçãO EMTRAçãO PARA VáRIOSMETAISHIPOTéTICOS, PARA SEREMUSADOSCOMASVERIFICAçõES DE

CONCEITOS 6.2 E 6.4

FRATURA ANTES DO ESCOAMENTO

MATERIAL

A

B

C

D

LIMITE DE

ESCOAMENTO(MPA)

310

100

415

700

LIMITE DERESISTêNCIA

à TRAçãO

(MPA)

340

120

550

850

DEFORMAçãONA FRATURA

0,23

0,40

0,15

0,14

RESISTêNCIA

NA FRATURA(MPA)

265

105

500

720

MóDULO DE

ELASTICIDADE(GPA)

210

150

310

210

E 650 350

Page 46: Aula 01 Introdução Novo

(A) O material B apresentará a maior redução

percentual em área, uma vez que possui a maior

deformação na fratura e,portanto, é o mais dúctil.

(B) O material D é o mais resistente, pois tem os

maiores limites de escoamento e de resistência à

Tração.

(C) O material E é o mais rígido, pois apresenta o

maior módulo de elasticidade.

(D) O material D é o mais duro, pois apresenta o

maior limite de resistencia à tração.

RESPOSTAS

46

Page 47: Aula 01 Introdução Novo

TENSÃO/DEFORMAÇÃO – (RELEMBRANDO)

Uma vez cessada a tensão, a deformação desaparece e o

material retorna às suas dimensões normais.

É uma deformação não permanente.

A borracha , em determinadas condições, é um material

perfeitamente elástico.

REGIME DE DEFORMAÇÃO ELÁSTICA:

Uma vez cessada a tensão, a deformação não desaparece e o material não retorna às suas dimensões normais.

É uma deformação permanente.

O ouro, quando extremamente puro, comporta-se como um material perfeitamente plástico.

REGIME DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA:

47

Page 48: Aula 01 Introdução Novo

Um pedaço de cobre originalmente com 305 mm de comprimento é

puxado em tração com uma tensão de 276 Mpa. Se a sua deformação

é apenas elástica, qual será o alongamento resultante?

EXEMPLO 01

48

Page 49: Aula 01 Introdução Novo

Uma tensão de tração deve ser aplicada ao longo do eixo do comprimento de

uma barra cilíndrica de latão, que tem diâmetro de 10 mm. Determine a

magnitude da carga necessária para produzir uma variação de 2,5x10-3 mm

no diâmetro se a deformação for puramente elástica.

EXEMPLO 02

49

Cálculo da deformação na direção x.

Cálculo da deformação na direção z.

Cálculo da tensão e Carga necessária

43

0

105,210

105,2 --=-

=

= xmm

mmx

d

dx

44

1035,734.0

105,2 --

=-

== xx

v

xz

MPaMPaxEz 3,71)10.97.(1035.7. 34 === -

Nx

mNxF

dAF

5600.2

1010)./103,71(

.2

.

23

26

2

00

=

=

==

-

Page 50: Aula 01 Introdução Novo

50

Page 51: Aula 01 Introdução Novo

Um corpo de prova cilíndrico feito em aço e com diâmetro original de 12,8 mm

é testado sob tração ate a sua fratura, tendo sido determinado que sua tensão

de engenharia na fratura σr=460 Mpa. Se o diâmetro de sua seção

transversal no momento da fratura é de 10,7 mm, determine:

a ductilidade em termos de redução de percentual de área

A tensão verdadeira na fratura.

EXEMPLO 03

51

Cálculo da ductilidade / Trabalho a frio realizado.

Cálculo da ductilidade / Trabalho a frio realizado.

%30%1007,128

9,897,128100

2

8,12

2

8,12

2

8,12

%2

22

2

22

=-

=

-

== RAxmm

mmmmx

mm

mmmm

RA

Nmmmm

NxAF if 592007,128.10460. 2

2

6 ===

Nmmmm

N

A

F

f

f 592007,128. 2

2===

Page 52: Aula 01 Introdução Novo

As duas barras abaixo são submetidas a uma força F= 30t,

sofrendo o mesmo alongamento. As áreas de suas seções

transversais são iguais, qual a parte da carga suportada pelo Cu

e pelo AL.

Ecu= 11000kgf/mm²

EAl=7000kgf/mm²

52

F

ALCu

Page 53: Aula 01 Introdução Novo
Page 54: Aula 01 Introdução Novo

COMPORTAMENTO EM TRAÇÃO

Regimes elástico e elasto-plástico

A

P

e

epermanente

Limite de escoamento, LE

e

54

Page 55: Aula 01 Introdução Novo

Quadrado descarregado

(b) (d)

σ

σ1

σ2 = σ1

σ'2= σ‘1

σ2 = σ1

σ'1

σ1

σ2 = σ1

σ2

σ1

(a)

(f)

(c) (e)

Deformações finais em quadrados submetidos a mesmo carregamento inicial e final, más sob diferentes “caminhos”.

55

Page 56: Aula 01 Introdução Novo

56

F

1

1 > 0; 2 = 3 0

F

a b

3

2

Deformações principais

56

Page 57: Aula 01 Introdução Novo

CRITÉRIO DE TRESCA NA TRAÇÃO PURA

P P

021

max2

t

t =-

= LE=1 032 ==

Logo: 2

0

LE=t e 31 -=LE

57

Page 58: Aula 01 Introdução Novo

CRITÉRIO DE VON MISES NA TRAÇÃO PURA

P

1 > 0; 2 = 3 = 0

LE = 1

P

LE=---=2/12

32

2

31

2

2102

1

58

Page 59: Aula 01 Introdução Novo

CRITÉRIO DE ESCOAMENTO DE VON MISES

2/12

32

2

31

2

2102

1 ---=

LE = 1

tmáx no escoamento

t

e

LE

2 = 3 = 0

1 - 3 =tmáx

1

tmáx do Plano 2

3 2

tmáx do Plano 3 tmáx do Plano 1

t

05/04

59

Page 60: Aula 01 Introdução Novo

TENSÃO EQUIVALENTE

2/12

32

2

31

2

212

1 ---=e

Estados de tensão mecanicamente equivalentes

Solicitação (esforços e tensões diferentes) Resposta (deformações são iguais)

60

Page 61: Aula 01 Introdução Novo

DEFORMAÇÃO EQUIVALENTE

2/12

32

2

31

2

212

1 ddddddd e ---=

Estados de deformação mecanicamente equivalentes

Solicitação (esforços e tensões diferentes) Resposta (deformações são iguais)

61

Page 62: Aula 01 Introdução Novo

CURVAS TENSÃO-DEFORMAÇÃO EQUIVALENTE

e

e A 1

P

Em tração

1 0 e 2 = 3 = 0;

d1 0 e d2 = d3 = -1/2 d1

1 e

1 e

62

Page 63: Aula 01 Introdução Novo

CURVAS TENSÃO-DEFORMAÇÃO NO REGIME PLÁSTICO

Regime plástico Grandes deformações;

Deformação plástica >> Deformação elástica

Deformação elástica suposta 0

Rígido- idealmente plástico

E =

Encruamento linear

E =

63

Page 64: Aula 01 Introdução Novo

CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS

Tensão de escoamento é a tensão característica do material na qual o material deixa regime elástico (provisório) e ingressa no regime plástico (permanente)

Patamar de escoamento é uma oscilação da curva de fluxo que ocorre quando os materiais ferríticos atingem a tensão de escoamento. Para eliminar este fenômeno, os aços ferríticos precisam necessariamente do processo de encruamento.

Encruamento é a capacidade dos materiais de aumentar o limite de escoamento em resposta à deformação.

64

Page 65: Aula 01 Introdução Novo

CURVA TENSÃO-DEFORMAÇÃO

Coeficiente de encruamento

Aço 0,05%C (aço doce) n = 0,26

A

P

0

100

200

300

400

500

600

0,00 0,50 1,00 1,50

65

Page 66: Aula 01 Introdução Novo

COEFICIENTE DE ENCRUAMENTO, N

Encruamento Endurecimento mecânico

Rígido- idealmente plástico

E =

Encruamento linear

E =

0;21 == nKK n

0=

0

n > 0, encruamento positivo

0;21 = nKK n

n = 0, encruamento nulo

66

Page 67: Aula 01 Introdução Novo

LE1

LE3

LE2

Encruamento

LE1=

LE2=

LE3

Amaciamento + Encruamento

COEFICIENTE DE ENCRUAMENTO, N

67

Page 68: Aula 01 Introdução Novo

RECUPERAÇÃO E RECRISTALIZAÇÃO DOS GRÃOS

Page 69: Aula 01 Introdução Novo
Page 70: Aula 01 Introdução Novo
Page 71: Aula 01 Introdução Novo

Velocidade de deformação – quando se deforma um metal, a

maior parte desta energia cedida a este metal é transformada em

calor. Quanto maior a velocidade de deformação, menor será a

dissipação de calor, e, conseqüentemente, maior será a temperatura

do produto fabricado.

Na deformação a quente deveremos controlar esta variável, pois tende

se aumentar a temperatura até próximo a temperatura de fusão do

material.

Estrutura metalúrgica:

Composição química (com ou sem elementos de liga)

Microestrutura.

Formabilidade:

Capacidade de sofrer mudança de forma: formações de estricções,

flambagem e fratura.

VARIÁVEIS METALÚRGICAS NA CONFORMAÇÃO

72

Page 72: Aula 01 Introdução Novo

fusãoT

TTh = 10 Th kTT fusão

=,

Chapa de chumbo (fusão 350˚c) 92,0273350

273300=

=Th

Chapa de aço (fusão 1200˚c) 39,02731200

273300=

=Th

Chapa de nióbio (fusão 2400˚c) 21,02732400

273300=

=Th

Temperatura de conformação dos metais – os materiais

podem ser deformados em diferentes temperaturas, sendo adotado

a temperatura de processamento de um determinado metal em

relação a temperatura de inicio de fusão em graus Kelvin (˚K).

Denominando a de temperatura Homologa (Th), que é adimensional.

Exemplos: Materiais sendo conformados a 300˚c

73

Page 73: Aula 01 Introdução Novo

Para a maioria dos metais:

Th < 0,6 Endurecimento entre passes

Th > 0,6 Encruamento + Amaciamento simultaneos

entre passes

LE1

LE3

LE2

Encruamento

LE1=

LE2=

LE3

Amaciamento + Encruamento

74

Page 74: Aula 01 Introdução Novo

MUDANÇAS NO MATERIAL DURANTE O PROCESSO

Antes da laminação

Após a laminação

Após o recozimento

O recozimento final recupera e refina

os grãos deformados 75

Page 75: Aula 01 Introdução Novo

Metal mais macio quando aumenta a temperatura

O metal amacia entre os passes (Não aumenta deformação)

O limite de escoamento aumenta

O metal conformado tem maior ductilidade.

A maioria dos processo mais pesado são feitos a quente!

Forjamento, extrusão, laminação de placas, perfis e tarugos.

VANTAGENS DOS PROCESSOS A QUENTE

DESVANTAGENS DOS PROCESSOS A QUENTE

Qualidade superficial pior (Formação de carepa durante o

processo).

Aumento do custo: Reaquecimento (solução enfornamento a

quente direto do lingotamento).

Conformação mais baixo

Qualidade dimensional e de forma é pior. 76

Page 76: Aula 01 Introdução Novo

Tolerâncias rigorosas.

Bom acabamento superficial.

Boas propriedades mecânicas

VANTAGENS DOS PROCESSOS A FRIO

DESVANTAGENS DOS PROCESSOS A FRIO

Material endurece por encruamento durante a deformação.

Capacidade de sofrer deformação é pequena.

Necessidade de processo intermediários de alguns aços.

Maior probabilidade de aparecimento de trincas.

As máquinas para execução de trabalhos a frio exercem forças

muito maiores que as projetadas para trabalhos a quente.

O trabalho a frio é normalmente precedido do trabalho a quente,

remoção de carepa, limpeza da superfície e possivelmente

decapagem. 77

Page 77: Aula 01 Introdução Novo

Yong

Page 78: Aula 01 Introdução Novo

A deformação expressa a mudança nas dimensões do material em resposta a uma tensão. Pode ser expressa por:

DEFORMAÇÃO :

Na laminação, aumenta-se o comprimento proporcionalmente à diminuição da espessura

i

if

L

LLe

-=

DEFORMAÇÃO

Li

σ1

σ2

Lf

L2

L1

79

Page 79: Aula 01 Introdução Novo

DEFORMAÇÃO

i

if

I L

LL

L

Le

-=

= 1-=

i

f

L

Le )1(* eLL if =

0-= ifLif LLLL

Lemb rando : 00 e

0-= ifLif LLLL

Lemb rando : 00 e

80

Page 80: Aula 01 Introdução Novo

DEFORMAÇÃO (EXEMPLOS / LAMINAÇÃO)

Imaginemos uma Bobina de 3,00 mm de espessura que no 1º passe teve a espessura reduzida de 3,00 mm para 2,40 mm:

Deformação 1º passe: 100*00,3

40,200,3 -=

No segundo passe, a espessura foi reduzida de 2,40 mm para 1,90mm.

Deformação 2º passe: 100*40,2

90,140,2 -=

%20=

%8,20=

No terceiro passe, a espessura foi reduzida de 1,90 mm para 1,55 mm.

Deformação 3º passe: 100*90,1

55,190,1 -=

%4,18=

No quarto passe, a espessura foi reduzida de 1,55 mm para 1,32 mm.

Deformação 4º passe: 100*55,1

32,155,1 -= %8,14=

81

Page 81: Aula 01 Introdução Novo

DEFORMAÇÃO (EXEMPLOS)

Por que a soma das deformações é diferente da deformação total?

PasseEspesssura

inicial

Espessura

final

Deformação

convencionalDeformação Real

1 3,00 2,40 -20,00% -20,0%

2 2,40 1,90 -20,83% -36,7%

3 1,90 1,55 -18,42% -48,3%

4 1,55 1,32 -14,84% -56,0%

-74,1% -56,00%

82

Page 82: Aula 01 Introdução Novo

DEFORMAÇÕES

i

if

L

LLe

-=

=

i

f

L

Lln

Deformação convencional (de engenharia)

Deformação “verdadeira”

exp*iLL =

)1(* eLL i =

83

Page 83: Aula 01 Introdução Novo

DEFORMAÇÃO (EXEMPLOS)

PasseEspesssura

inicial

Espessura

final

Deformação

convencionalDeformação Real

Deformação

Verdadeira

1 3,00 2,40 -20,00% -20,0% -22,31%

2 2,40 1,90 -20,83% -36,7% -23,36%

3 1,90 1,55 -18,42% -48,3% -20,36%

4 1,55 1,32 -14,84% -56,0% -16,06%

-74,1% -56,00% -82,10%

=

i

f

L

Lln %09,828209,0

00,3

32,1ln -=-=

=

i

if

L

LLe

-= %56560,0

0,3

0,332,1-==

-=eDeformação convencional

Deformação Verdadeira 84

Page 84: Aula 01 Introdução Novo

Deseja-se alongar uma barra de 100 para 160 mm em 3 passes consecutivos, com a mesma deformação convencional. Qual deve ser cada deformação?

130 160100

Totaleeee 321

Total = 321

Más:

)1ln( e= )1ln(321 e===

3321

total ===

=

i

f

totalL

Lln

=

100

160lntotal

470,0=total 15666,0321 ===

Exemplo 1:

)1ln( e= 1exp )1566,0( -=e %96,1616959,0 ==e

3321

Totaleeee ==

Logo:

85

Page 85: Aula 01 Introdução Novo

Qual o comprimento da barra após o 1º, 2º e 3º passes?

130 160100

Exemplo 2:

%96,1616959,0 ==e

)16959,01(*1001 =L mmL 959,1161 =

)16959,01(*959,1162 =L mmL 979,1362 =

)16959,01(*979,1363 =L mmL 1603 =

Deformação convencional

Deformação Verdadeira %66,1515666,0 ==

15666,0

1 exp*100=L mmL 959,1161 =

15666,0

2 exp*959,116=L mmL 795,1362 =

15666,0

3 exp*795,136=L mmL 1603 = 86

Page 86: Aula 01 Introdução Novo

100 mm

Qual deve ser o valor de duas deformações iguais consecutivas para laminar uma placa desde 200 mm até 100 mm.

Exemplo 2:

Deformação convencional

Deformação Verdadeira

3465735,02

693147,0200

100lnln

21 -===

-=

=

=

Total

i

f

TotalL

L

200 mm

%)50(5.0

200

)200100(

--=

=-

=-

=

=

Total

i

if

i

Total

e

L

LL

L

le %2521 = ee

13465735,0exp

1exp1ln

1

1111

-=

-==

e

ee

%29,29292892,021 -== ee87

Page 87: Aula 01 Introdução Novo

89