CONFORMAÇÃO MECÂNICA

CONFORMAÇÃO MECÂNICA

Prof. MSc: Anael Krelling


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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


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.

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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?

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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.

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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 .

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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.

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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.

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DEFORMAÇÃO ELÁSTICA X PLÁSTICA

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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.

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Tc = 0% Tc = 75%

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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

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