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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
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-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
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
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
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)