Conformao Mecnica

LAMINAO

Conformao por Laminao O que ?

A laminao um processo de conformao mecnica pelo qual um lingote de metal forado a passar por entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, com a mesma velocidade, distanciados entre si a uma distncia menor que o valor da espessura da pea a ser deformada.

Processo de Laminao As diferenas entre a espessura inicial e a final, da

largura inicial e final e do comprimento inicial e final, chamam-se respectivamente: reduo total, alargamento total e alongamento total e podem ser expressas por:

10 hhh 01 bbb

01 lll Nas condies normais, o resultado principal da reduo de espessura do metal o seu alongamento, visto que o seu alargamento relativamente pequeno e

pode ser desprezado.

Foras na LaminaoZona de deformao e ngulos de contato durante a laminao.

Cada cilindro entra em contato com o metal segundo o arco AB Arco de Contato A esse arco corresponde o ngulo chamado

ngulo de contato ou de ataque.

Foras na LaminaoChama-se zona de deformao a zona qual corresponde o volume de

metal limitado pelo arco AB, pelas bordas laterais da placa sendo laminada e pelos planos de entrada e sada do metal dos cilindros.

ngulo de Contato:

2Rhh1cos 10

Foras na LaminaoO metal, de espessura h0, entra em contato com os cilindros no plano AA velocidade V0 e deixa os cilindros, no Plano BB, com a espessura reduzida para h1.

Admitindo que no haja alargamento da placa, a diminuio de altura ou espessura compensada por um alongamento, na direo da laminao.

Como devem passar, na unidade de tempo, por um determinado ponto, iguais volumes de metal, pode-se escrever:

11000 vbhbhvvhb onde b a largura da placa e v a velocidade a uma espessura h

intermediria entre h0 e h1.

Foras na LaminaoEsquema de foras atuantes no momento do contato (ou de

entrada) do metal com os cilindros do laminador.

Para que um elemento vertical da placa permanea indeformado, a equao exige que a velocidade na sada v1 seja maior que a velocidade

de entrada v0.

Foras na LaminaoA velocidade da placa cresce da entrada ata sada.

Ao longo da superfcie ou arco de contato, entre os cilindros e a placa, ou seja, na zona de deformao, h somente um ponto onde a velocidade perifrica V dos cilindros igual velocidade da placa.Esse ponto chamado ponto neutro ou ponto de no deslizamento e o ngulo central chamado ngulo neutro.

As duas foras principais que atuam sobre o metal, quer na entrada, quer em qualquer ponto da superfcie de contato, so: uma fora normal ou radial N e uma fora tangencial T, tambm chamada fora de atrito.

Foras na LaminaoEntre o plano de entrada AA e o ponto neutro D, o movimento da placa mais lento que o da superfcie dos cilindros e a fora de atrito atua no sentido de arrastar o metal entre os

cilindros.

Ao ultrapassar o ponto neutro D, o movimento da placa mais rpido que o da superfcie dos

cilindros.

Assim, a direo da fora de atrito inverte-se, de modo que sua tendncia opor-se sada da placa de entre os cilindros.

Foras na LaminaoA componente vertical da fora radial N chamada carga de laminao P, que definida como a fora que os cilindros exercem sobre o metal.

Essa fora freqentemente chamada fora de separao, porque ela quase igual fora que

o metal exerce no sentido de separar os cilindros de laminao.

A presso especfica de laminao a carga de laminao P dividida pela rea de contato e dada pea expresso:

b.LpPP

Onde b.Lp a rea de contato (b corresponde largura b da placa e Lp corresponde ao comprimento projetado do arco de contato)

Laminadores Laminador: o equipamento que realiza a

laminao. Alm dos laminadores, existem tambm

equipamentos que so dispostos de acordo com a seqncia de operaes de produo na laminao, na qual os lingotes entram e, aos sarem, j esto com o formato final desejado seja como produto final ou seja como produto intermedirio. So eles: fornos de aquecimento e reaquecimento de lingotes, placas e tarugos, sistemas de roletes para deslocar os produtos, mesas de elevao, tesouras de corte.

Laminadores Em princpio, o laminador constitudo de uma estrutura

metlica que suporta os cilindros com os mancais, montantes e todos os acessrios necessrios.

Esse conjunto chamado cadeira de laminao.

Laminadores Um laminador consiste basicamente de cilindros

(ou rolos), mancais, uma carcaa chamada de gaiola ou quadro para fixar estas partes e um motor para fornecer potncia aos cilindros e controlar a velocidade de rotao.

As foras envolvidas na laminao podem facilmente atingir milhares de toneladas, portanto necessria uma construo bastante rgida, alm de motores muito potentes para fornecer a potncia necessria.

Laminadores

Os laminadores podem ser montados isoladamente ou em grupos, formando uma seqncia de vrios laminadores em srie.

Esse conjunto recebe o nome de trem de laminao.

Junto a esse conjunto, trabalham os equipamentos auxiliares, ou seja, os empurradores, as mesas transportadoras, as tesouras, as mesas de elevao, etc.

Laminadores

O custo, portanto de uma moderna instalao de laminao da ordem de milhes de dlares e consome-se muitas horas de projetos uma vez que esses requisitos so multiplicados para as sucessivas cadeiras de laminao contnua (tandem mill).

Tipos de laminadores

Tipos de Laminadores

A mquina que executa a laminao, ou seja, o laminador abrange inmeros tipos, dependendo cada um deles do servio que executa, do nmero de cilindros existentes, etc.

Os trs principais tipos so os laminadores duo, trio e qudruo.

Tipos de Laminadores - Duo O mais simples, constitudo por dois cilindros de eixo

horizontais, colocados verticalmente um sobre o outro. Pode ser reversvel ou no. Nos duos no reversveis, o sentido do giro dos cilindros

no pode ser invertido e o material s pode ser laminado em um sentido.

Nos reversveis, a inverso da rotao dos cilindros permite que a laminao ocorra nos dois sentidos de passagem entre os rolos.

Tipos de Laminadores - Trio

No laminador trio, os cilindros sempre giram no mesmo sentido.

Porm, o material pode ser laminado nos dois sentidos, passando-o alternadamente entre o cilindro superior e o intermedirio e entre o intermedirio e o inferior.

Tipos de Laminadores - Trio Os modernos laminadores trio so

dotados de mesas elevatrias para passar as peas de um conjunto de cilindros a outro.

Tipos de Laminadores - Qudruo A medida que se laminam materiais cada vez mais finos,

h interesse em utilizar cilindros de trabalho de pequeno dimetro.

Estes cilindros podem fletir, e devem ser apoiados por cilindros de encosto.

Este tipo de laminador denomina-se qudruo, podendo ser reversvel ou no.

Componentes de um laminador quadruo

Tipos de Laminadores - Sendzimir Quando os cilindros de trabalho so muito

finos, podem fletir tanto na direo vertical quanto na horizontal e devem ser apoiados em ambas as direes; um laminador que permite estes apoios o Sendzimir.

Laminador sendzimir

Tipos de Laminadores - Universal

Dispe de dois pares de cilindros de trabalho, com eixos verticais e horizontais.

Se destina a produo de placas que necessitam ter tambm as bordas laminadas. Um tipo particular o laminador Gray para vigas com perfil H de grande largura.

Tipos de Laminadores Madrilador - Mannesmann

A fabricao de tubos com costura se d a partir de tiras laminadas que so posteriormente conformadas em rolos e soldadas.

Cilindros de Laminao So a parte principal de um laminador, pois promovem diretamente

a conformao da pea atuando como ferramentas de fabricao. Pode-se distinguir nele trs partes bsicas:

Corpo: onde ocorre o processo de laminao da pea; Pescoo: onde o peso do cilindro e a carga de laminao devem

ser suportados; Trevo: onde ocorre o acoplamento com o eixo motor atravs de

uma manga de engate.

Processo de Laminao

O processo de laminao pode ser conduzido a:

Quente Frio

Placas Blocos Tarugos

Chapas

Folhas

Tubos

Perfis Trilhos Barras

Barras

Trefilados

Tubos

Laminao a quente

Laminao a frio

Laminao a Quente

Laminao a quente A pea inicial comumente um lingote fundido

obtido de lingotamento convencional, ou uma placa de tarugo processado previamente em lingotamento contnuo;

A pea intermediria e final assume, aps diversos passes pelos cilindros laminadores, as formas de perfis diversos (produtos no planos) ou de placas e chapas (produtos planos);

Laminao a quente A temperatura de trabalho se situa acima da

temperatura de recristalizao do metal da pea, a fim de reduzir a resistncia deformao plstica em cada passagem e permitir a recuperao da estrutura do metal, evitando o encruamento para os passes subseqentes.

A laminao a quente, portanto, comumente se aplica em operaes iniciais (operaes de desbaste), onde so necessrias grandes redues de seces transversais.

A laminao a quente permite uma maior deformao.

Laminao a quente

http://www.cimm.com.br/cimm/geral/jsps/frame_univers.jsp?pagina=http://construtor.cimm.com.br/cgi-win/construt.cgi?configuradorresultado&id=818&construt=true

Laminao a Frio

Laminao a Frio A pea inicial para o processamento, nesse

caso, um produto semi-acabado (chapa), previamente laminado a quente.

Como a temperatura de trabalho (temperatura ambiente) situa-se abaixo da temperatura de recristalizao, o material da pea apresenta uma maior resistncia deformao e um aumento dessa resistncia com a deformao (encruamento), no permitindo, dessa forma, intensidades elevadas de reduo de seco transversal.

Laminao a Frio

Um tratamento trmico de recozimento, entre uma sequencia de passes, pode tornar-se necessrio em funo do programa de reduo estabelecido e das propriedades exigidas do produto final.

Laminao a Frio

A laminao a frio aplicada, portanto, para as operaes finais (operaes de acabamento), quando as especificaes do produto indicam a necessidade de acabamento superficial superior (obtido com cilindros mais lisos e na ausncia de aquecimento, o que evita a formao de cascas de xidos) e de estrutura do metal encruada com ou sem recozimento final.

Laminando um produto plano

1. O lingote, pr-aquecido em fornos especiais, passa pelo laminador de desbaste e se transforma em placas.

2. A placa reaquecida e passa ento por um laminador que quebra a camada de xido que se formou no aquecimento. Nessa operao usa-se tambm jato de gua de alta presso.

Laminando um produto plano

3. Por meio de transportadores de roletes, a placa levada a um outro laminador que diminui a espessura e tambm aumenta a largura da placa original. Na sada dessa etapa, a chapa tambm passa por um dispositivo que achata suas bordas e por uma tesoura de corte a quente.

4. Finalmente, a placa encaminhada para o conjunto de laminadores acabadores, que pode ser formado de seis laminadores qudruos. Nessa etapa ela sofre redues sucessivas, at atingir a espessura desejada e se transformar finalmente em uma chapa.

Laminando um produto plano

5. Quando sai da ltima cadeira acabadora, a chapa enrolada em bobina por meio de bobinadeiras.

Produtos Laminados

Produtos Laminados A classificao dos produtos laminados realizada em

funo das suas formas e dimenses de acordo com as normas tcnicas tradicionalmente estabelecidas.

Os produtos laminados podem ser inicialmente classificados em: produtos semi-acabados e produtos acabados.

Produtos Laminados

Produtos semi-acabados: so os blocos, as placas e os tarugos.

Produtos acabados: se subdividem em dois grupos produtos no-planos e produtos planos.

Produtos Laminados

Produtos no-planos: fabricados a partir de blocos, so os perfis estruturais (na forma de I, T, L, C, etc.) e os trilhos (trilhos convencionais, trilhos para pontes rolantes, etc.).

Produtos no-planos, obtidos a partir de tarugos, so as barras (de seco redonda, quadrada, hexagonal, etc.), as barras para trefilao e os tubos sem costura.

Produtos Laminados

Os produtos planos, provenientes do processamento de placas, so as chapas grossas, as chapas e tiras laminadas a quente, as chapas e tiras laminadas a frio, as fitas e tiras para a fabricao de tubos com costura e as folhas.

Defeitos dos Produtos Laminados

Vazios: podem ter origem nos rechupes ou nos gases retidos durante a solidificao do lingote. Eles causam tanto defeitos de superfcie quanto enfraquecimento da resistncia mecnica do produto.

Gotas frias - so respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material at o produto acabado na forma de defeitos na superfcie.

Defeitos dos Produtos Laminados

Trincas - aparecem no prprio lingote ou durante as operaes de reduo que acontecem em temperaturas inadequadas.

Dobras - so provenientes de redues excessivas em que um excesso de massa metlica ultrapassa os limites do canal e sofre recalque no passe seguinte.

Defeitos dos Produtos Laminados

Incluses - so partculas resultantes da combinao de elementos presentes na composio qumica do lingote, ou do desgaste de refratrios e cuja presena pode tanto fragilizar o material durante a laminao, quanto causar defeitos na superfcie.

Segregaes - acontecem pela concentrao de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote, as ltimas a se solidificarem. Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como tambm fragilizao e enfraquecimento de sees dos produtos laminados.

Laminao - Reviso http://br.youtube.com/watch?v=Dzb_nMeztQ4 http://br.youtube.com/watch?v=1giwfRQPuYg

Laminao de tubos com costura

Laminao de perfis

Laminao de tubos sem costura

Rolagem

Laminao de roscas

Thread Rolling

Figure 19.6 Thread rolling with flat dies:

(1) start of cycle (2) end of cycle

Work Rest

Rolls

Work piece

Machined thread Rolled thread

Thread Rolling

Ring Rolling

To make a larger and thinner ring from the original ring

Usually a hot rolling process for large rings and cold rolling for small rings

Typical applications: bearing races, steel tires, rings for pressure vessel.

Referncias BRESCIANI FILHO, Ettore (Coord.) Conformao plstica dos

metais. 4. ed. Campinas: Ed. UNICAMP, 1991. CHIAVERINI, Vicente,. Tecnologia mecnica: processos de

fabricao e tratamento. 2. ed. So Paulo: McGraw-Hill, 1986. v. 2. Dieter,G. E. Metalurgia Mecnica. Ed. Guanabara Dois, 2 ed.,

1.981. GROOVER, Mikell P.. Fundamentals of modern manufacturing.

HOBOKEN: John Wiley e Sons, 1999. 1061p. PROCESSO de fabricao: (aulas 01 a 08). So Paulo: Globo,

[199-?]. 1 fita de vdeoVHS/NTSC, son., color.: (Telecurso2000.Profissionalizante)

http://www.engmec.fesurv.br/Lamina%E7%E3o.pdf http://www.cimm.com.br/portal/noticia/index_geral/?src=/material/conformac

ao http://www.metalmundi.com/si/site/1107?idioma=portugues