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Lam Au Prof. Evera Prof. Evera Processos de C minação ula 05 aldo B. Carvalho aldo B. Carvalho Conformação Mecânica

Aula 05 - Laminação

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Aula de laminação.(Tipo de Conformação Mecânica)

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Laminação Aula 05

Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. CarvalhoProcessos de Conformação Mecânica

Laminação Aula 05

Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. CarvalhoProcessos de Conformação Mecânica

Processo de conformação mecânica

Laminação

a passar entre dois cilindros,a mesma velocidade superficial,distância menor que o valordeformada

Ao passar entre os cilindrosAo passar entre os cilindrostendo sua espessura reduzidaaumentados

O processo pode realizado a

mecânica no qual o metal é forçadogirando em sentidos opostos, com

superficial, distanciados entre si a umavalor da espessura da peça a ser

o metal sofre deformação plásticao metal sofre deformação plásticareduzida e o comprimento e a largura

a quente e a frio

Redução total = ho – h1Redução total = ho – h1

Alargamento total = b1 – bo

Alongamento total = l1 – lo

Em algumas situações o

alargamento pode vir a ser

desprezado

LaminaçãoPassagem da peça pelos cilindrosforça de atrito que atua na superfícieforça de atrito que atua na superfíciee os cilindros

A força de atrito depende donormal na superfície de contato

A pressão exercida pelos cilindrossuperfície de contato) temdeformação plástica do materialprocessada + condições deRedução e Velocidade)

cilindros ocorre através da ação dasuperfície de contato entre as peçassuperfície de contato entre as peças

do coeficiente de atrito e da forçacontato

cilindros (força normal / área dacorrelação com a resistência a

material da peça que está sendode processamento (Temperatura,

Laminação a quenteA peça inicial é geralmenteconvencional) ou uma placaconvencional) ou uma placa

Temp. trabalho > Temp. recristalização(evita-se o encruamento para

É mais comumente aplicadaÉ mais comumente aplicadade desbaste), onde são necessáriasseccões tranversais

Laminação a quenteum lingote fundido (lingotamentoou tarugo (lingotamento contínuo)ou tarugo (lingotamento contínuo)

recristalização do metal da peçapara os passes seguintes)

aplicada em operações iniciais (operaçõesaplicada em operações iniciais (operaçõesnecessárias grandes reduções de

Laminação a frioA peça inicial é um produtofio-máquina, laminado a quente

Temp. trabalho < Temp. recristalizaçãoO material apresenta maiorefeito do encruamento, impossibilitandoseccão transversal da peça em

Tratamento de recozimento,laminação, pode vir a ser necessário

É aplicado para operações finaisonde se exige acabamento superficial

semi-acabado, geralmente chapa ouquente

recristalização do metal da peça.resistência a deformação devido o

impossibilitando elevadas reduções naum só passe

entre uma sequência de passes denecessário

finais de acabamento, para aplicaçõessuperficial superior

Placas Blocos

Chapas Perfis

Tubos

Folhas

Tarugos

Laminação

a quente

Trilhos Barras

BarrasLaminação

a frio

Trefilados

Tubos

a frio

Mecânica da laminação* Arco de contato AB

* Ângulo de contato:Cos α = 1 – (ho – h1)/2RCos α = 1 – (ho – h1)/2R

* ho x Vo = h1 x V1

Considerando a variaçãoda largura b desprezivel

Vo = velocidade de entradaV1 = Velocidade de saídaV1 = Velocidade de saída

•Ponto neutro ou ponto de não deslizamento

Ponto no qual a velocidadeperiférica dos cilindros éigual a velocidade da placa

Processo de compressão direta

Mecânica da laminação

Processo de compressão direta

Tipos de laminadoresO laminador é a máquinalaminação. O mesmo podelaminação. O mesmo podelaminação

Cadeira de laminação: estruturacilindros com os mancaisnecessários

Em função da temperaturalaminado e da temperaturasão classificados como cilindrosfrio

Tipos de laminadoresmáquina que executa o processo de

pode ter uma ou mais cadeiras depode ter uma ou mais cadeiras de

estrutura metálica que suporta osmancais e todos os demais acessórios

de recristalização do metal a serde trabalho do metal, os cilindros

cilindros de laminação a quente ou a

Cadeira de laminaçãoCadeira de laminação

Duo

Tipos de laminadores

É composto por dois cilindrosgiram em sentidos opostosperiférica

- Duo com retorno por cima- Duo com retorno por cima

- Duo reversível

- Duo contínuo (laminação contínua)

Tipos de laminadores

cilindros de mesmo diâmetro e queopostos com a mesma velocidade

cimacima

contínua)

Contínuo

Constituído por diversas gaiolasque os cilindros das gaiolasproporcionalmente maioresentre uma e outra gaiola

Comumente empregado paraComumente empregado parabarras, tiras, arames e chapas

gaiolas dispostas em série, de formasubsequentes giram a velocidadespara evitar acúmulo de material

para o trabalho com vergalhões,para o trabalho com vergalhões,chapas

Trio

É composto por três cilindros dispostos um sobre o outro

Em modernos laminadoresEm modernos laminadoresbasculantes para passar as peçasa outro

Quádruo

É composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outroÉ composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outro

Há dois cilindros de trabalhode apoio

Empregado na laminação deobter uma espessura uniforme

É composto por três cilindros dispostos um sobre o outro

laminadores há mesas elevatórias oulaminadores há mesas elevatórias oupeças de um conjunto de cilindros

É composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outroÉ composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outro

trabalho e dois cilindros de suporte ou

de chapas de forma que se possauniforme em toda secção transversal

Laminador universal

Existe uma combinação de cilindros horizontais e verticaisExiste uma combinação de cilindros horizontais e verticais

É empregado na laminaçãocilindros verticais devem garantir

Laminador Sendzimir

Cada cilindro de trabalho éCada cilindro de trabalho éapoio

Sistema que permite grandesuma das passagens (maior carga

Existe uma combinação de cilindros horizontais e verticaisExiste uma combinação de cilindros horizontais e verticais

laminação de perfis pesados onde osgarantir a uniformidade da secção

é suportado por dois cilindros deé suportado por dois cilindros de

grandes reduções de espessura em cadacarga compressiva)

Laminador SendzimirLaminador Sendzimir

Sistema de trocarápida de cilindros

(1 a 2 minutos)Cartuchos” inseridoshidraulicamentehidraulicamente

Laminador Sendzimir

Laminador-mandrilador

Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos tipos, com destaque para o processo

Para fabricação de tubos

laminadas, que são

conformação em rolos e soldaconformação em rolos e solda

Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos tipos, com destaque para o processo Mannesmann

tubos com costura se utiliza tiras

submetidas posteriormente a

soldasolda

Tubos sem costura

Tubos com costura

Componentes de um laminadorGaiolas: Composta pelasconstituem a cadeira de laminaçãoconstituem a cadeira de laminaçãomeio de mancais

Cilindros de laminação: PeçasFabricadas a partir de aços-

Caixa de pinhões: Tem comoCaixa de pinhões: Tem comode rotação do motor de acionamento

Fusos ou parafusos: Controlamsuperior (ajuste da espessura)

Componentes de um laminadorpelas duas estruturas metálicas que

laminação. Suportam os cilindros porlaminação. Suportam os cilindros por

Peças inteiriças fundidas ou forjadas-ferramenta, aços-liga entre outros

como função transmitir o movimentocomo função transmitir o movimentoacionamento aos cilindros

Controlam a elevação do cilindroespessura)

Cilindros de laminação

Corpo: executa o esforçode deformação da peça(pode ser liso ou(pode ser liso ouapresentar reentrâncias*)

*Também chamado de“groove”, canal, etc.

Pescoço: É a parte quese apóia nos mancais dasgaiolas e que suporta opeso do cilindro e a cargapeso do cilindro e a cargade laminação

Trevo: É a parte querecebe o acoplamentopara rotação

Projeto eficiente de cilindros de laminação

Redução por passe deve se adequar ao diametro do cilindro

Um diâmetro maior de cilindrotrabalho permitem uma maior

A quantidade de metal laminadoimportante (desgaste deve serimportante (desgaste deve ser

Velocidades de laminação elevadaslateral e a intensidade de redução

Projeto eficiente de cilindros de laminação

o por passe deve se adequar ao diametro do cilindro

cilindro e uma temperatura maior demaior intensidade de redução

laminado por cilindro é um fator custoser minimizado)ser minimizado)

elevadas restringem o espalhamentoredução

Operações de laminaçãoLaminadores primários ou dedesbaste: Tem como funçãodesbaste: Tem como funçãotransformar os lingotes de metalem produtos semi-acabados(fio-máquina, tarugos, placas,etc.)

Laminadores esboçadores:Fase intermediária entre a fasede acabamento e o desbastebruto inicialbruto inicial

Laminadores acabadores:Fazem com que a peça adquirao seu perfil final

Operações de laminação

Montagem de cilindros na gaiola com arranjo duoMontagem de cilindros na gaiola com arranjo duo

Laminação a quente de blocos e placasA laminação primaria é constituidalaminadores em operação continua(trenslaminadores em operação continua(trenscomo objetivos básicos:

Conversão do lingote fundido em produtos laminados

A obtenção de produtos laminadosdimensões e massa especificadasdimensões e massa especificadas

Visa tambem transformar a

lingotes em uma estrutura

deformação plastica e recristalização

a quente de blocos e placasconstituida de diversos conjuntos

continua(trens de laminação) e temcontinua(trens de laminação) e tem

Conversão do lingote fundido em produtos laminados

laminados na forma de peças, comespecificadasespecificadas

estrutura cristalina grosseira dos

de grãos finos através de alta

recristalização subsequente

Fluxo de fabricação de produtos laminadosFluxo de fabricação de produtos laminados

O projeto da instalação de umadepende dos seguintes fatores

Laminação a quente de blocos e placas

depende dos seguintes fatores

Força de laminação

Peso e tamanho das peças

Movimentação do material

Tempo estimado de operaçãoTempo estimado de operação

Produção por unidade de tempo (tons hora, tons dia ou tons ano)

uma unidade de laminação primáriafatores:

a quente de blocos e placas

fatores:

Tempo estimado de operaçãoTempo estimado de operação

Produção por unidade de tempo (tons hora, tons dia ou tons

Laminação a quente de chapas finas

E comumente realizada em uma

A presença de oxidos superficiaisuma caracteristica do produtoóxido para processamentosuperficiais, redução de vida utilda aderência de revestimentos metálicos

A decapagem quimica é o principalconsiste na imersão da peça emde ácidos clorídricos ou sulfídricos

Laminação a quente de chapas finas

uma instalação de laminação continua

superficiais na chapa laminada a quente éproduto e há necessidade de remoção do

em etapas posteriores (defeitosutil de ferramental, comprometimento

metálicos ou tintas)

principal meio de remoção de oxidos eem um banho contendo água e solução

sulfídricos

Aplainamento: Tem como objetivo elevar a planicidade da chapaTem como objetivo elevar a planicidade da chapa

Laminação a frio de chapas finasAs chapas finas laminadas a frio são obtidas a partir de chapas semi-acabadas laminadas a quentesemi-acabadas laminadas a quente

O processo de laminação a frio ocorre em dois estágios:

1. Redução da espessura na dimensão especificada

2. Operações de acabamento (baixar a rugosidade)

O material final obtido

propriedades mecânicas

Laminação a frio de chapas finasAs chapas finas laminadas a frio são obtidas a partir de chapas

acabadas laminadas a quenteacabadas laminadas a quente

O processo de laminação a frio ocorre em dois estágios:

1. Redução da espessura na dimensão especificada

2. Operações de acabamento (baixar a rugosidade)

obtido também apresenta melhores

Não ocorre formação de cascas

Laminação a frio de chapas finas

Pressões de forças motoras sãode espessura quando comparado

A programação de redução emser estabelecida de modo queuniformemente distribuidas euniformemente distribuidas eestágio

Calor gerado durante a laminaçãomistura agua-oleo, dirigido a

cascas de oxido

Laminação a frio de chapas finas

são maiores para a mesma reduçãocomparado com a laminação a quente

em cada estágio de laminação deveque as cargas nos laminadores sejam

e aproveitem a capacidade de cadae aproveitem a capacidade de cada

laminação é dissipado com auxilio dea superficie dos cilindros e chapas

As chapas laminadas são geralmentede recozimento ou normalização,

a ductilidade e controlar as propriedadescom as especificaçõescom as especificações

Podem ser utlizados fornos(fornadas individuais) ou continuo

A definição do tipo de instalaçãotérmico depende da composiçãotérmico depende da composiçãodas propriedades mecânicasespecificação do produto final

geralmente submetidas ao tratamentonormalização, para que se possa recuperar

propriedades mecânicas de acordo

fornos de tratamento intermitentecontinuo (em linha)

instalação e do ciclo de tratamentocomposição quimica, da microestrutura ecomposição quimica, da microestrutura emecânicas do material inicial e da

final

Produtos finais da laminação a frio

Bobinas (indústria automotiva e de eletrodomesticos)

Fios de forma (indústria petrolifera)

Fios chatos (indústria petrolifera)

Cortes tranversais e longitudinais

bobinas com uso de guilhotinas

cilindros

Produtos finais da laminação a frio

Bobinas (indústria automotiva e de eletrodomesticos)

Fios de forma (indústria petrolifera)

Fios chatos (indústria petrolifera)

longitudinais podem ser efetuados nas

guilhotinas ou facas montadas em

Controle do processo de laminaçãoDiversos controles existentesmaterial produzido de acordomaterial produzido de acordoexistentes. Alguns destes controles

Inspeção e análise do metalconvencional ou continuoinclusionario, segregação entre

Análises pós-lingotamento (análisetemperabilidade e ensaios mecânicos)

Temperatura da peça, posicionamentopressão e torque de laminação

Controle do processo de laminaçãovisam garantir a qualidade final do

acordo com as diferentes especificaçõesacordo com as diferentes especificaçõescontroles são:

metal fundido antes do lingotamentocontinuo (composição quimica, nivel

entre outros)

(análise micrográfica, tamanho de grão,mecânicos)

posicionamento e desgaste dos cilindros,

Ensaios não destrutivos comopara monitoramento de espessurasuperficiais durante fase de laminação

A qualidade final do produtode amostras e a realizaçãometalográficos, mecânicos e

O produto final deve atender

garantir de uma dada especificaçãogarantir de uma dada especificação

como raios gama e corrente parasitasespessura e detecção de defeitoslaminação

produto é verificada mediante a retiradarealização de ensaios quimicos,

dimensionais

atender todas as caracteristicas a

especificação técnica de compraespecificação técnica de compra

Classificação dos produtos laminados

A classificação é realizada emfinais obtidas de acordo comfinais obtidas de acordo com

1. Produtos semi-acabados (blocos,

2. Produtos acabados (planos

Produtos não planos: perfissecção redonda, quadrada, hexagonal,(fio-máquina) e os tubos sem

Classificação dos produtos laminados

em função da forma e dimensõesnormas técnicas estabelecidasnormas técnicas estabelecidas

(blocos, placas e tarugos)

(planos e não planos)

estruturais I, T, L, U, barras dehexagonal, barras para trefilação

sem costura

Sequencia de passes de laminação de barras redondasSequencia de passes de laminação de barras redondas

Defeitos típicos dos produtos laminados

Blocos losangulares (a)Blocos losangulares (a)

Blocos e tarugos com colarinhos ou ranhuras (b), (c) e (j)

Blocos e tarugos com nervuras (d), (h) e (i)

Blocos torcidos (e)

Blocos cambados (f)

Tarugos com cantos incompletos (k)Tarugos com cantos incompletos (k)

Defeitos típicos dos produtos laminados

Blocos e tarugos com colarinhos ou ranhuras (b), (c) e (j)

Blocos e tarugos com nervuras (d), (h) e (i)

Tarugos com cantos incompletos (k)Tarugos com cantos incompletos (k)

Podem também surgir os defeitos

originados dos defeitos nosfissuras superficiais, inclusõesfissuras superficiais, inclusõesdos processos de tratamentoou marcas e riscos causadoscilindros

Para materiais de forma de perfisde problema como falta dede problema como falta demetades da secção, perda de dimensional,

defeitos de superfície que podem serlingotes (trincas, bolhas de gás,

inclusões de escória, etc.), no descontroleinclusões de escória, etc.), no descontroletérmico, sobreposição de material

causados por defeitos superficiais dos

perfis existem tambem outros tiposde material, desencontro das duasde material, desencontro das duas

dimensional, etc.

Defeitos de superficie em produtos planos

Cascas

Carepas

Orificios

Marcas de cilindro

Ferrugem ou corrosão

Oxidos superficiais

Riscos longitudinaisRiscos longitudinais

Defeitos de superficie em produtos planos

Propriedades de produtos laminados

As propriedades mecânicas,produtos laminados dependemprodutos laminados dependemdo processo de laminação aproduto

Muitos produtos tem suas propriedades finais especificadas em normas nacionais e internacionais (Normas API, ABNT, SAE)

A norma ABNT EB-295 échapas laminadas a frio e a quente

Propriedades de produtos laminados

mecânicas, metalúrgicas e geométricas dosdependem da composição quimica da MP,dependem da composição quimica da MP,

a quente e a frio e da forma do

Muitos produtos tem suas propriedades finais especificadas em normas nacionais e internacionais (Normas API, ABNT, SAE)

é utilizada para especificação dequente para posterior estampagem

Videos ilustrativosArcelor Mittal Tubarao (LTQ CST

Videos ilustrativosArcelor Mittal Tubarao (LTQ CST – 2002)

BibliografiaVicente Chiaverini, Tecnologia

Processos de FabricaçãoProcessos de Fabricação

Ettore Bresciani Filho, Conformação

Quinta edição

Tecnologia Mecânica Volume II –

e Tratamentoe Tratamento

Conformação Plastica dos Metais –