LAMINAÇÃO

Conformação Mecânica

Processo de conformação mecânica que consistepassagem de um material entre cilindros que giram emsentido contrário, alterando suas dimensões e formas.

na

Podem ser produzidos produtos planos e não-planosatravés deste processo.

Y (ND = direção normalà de laminação)

X (RD = direção delaminação)

Z (TD = direçãotransversal à delaminação)

• A passagem do material pelos cilindros se dá através da forçade atrito que atua entre as superfícies do material e doscilindros. Essa força é proporcional ao coeficiente de atritoentre o material e os cilindros econtato.

• Anisotropia: Após a laminação, o material usualmente fica “com textura”: Percebe-se uma diferença entre a forma dos grãos e também entre as propriedades mecânicas em distintas orientações do material em relação à direção de laminação.

à força normal na superfície de

Fonte: www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA562290

Esquema mostrando a forma dosgrãos em diferentes orientaçõesem relação à de laminação (RD).

Laminação: características

Microestruturasresultantes deacordo com atemperatura

Compressão 350 0C Compressão 400 0C Compressão 500 0CComo laminado

30 m 30 m 30 m30 m

Direção de Compressão

Direção de Laminação (RD)

Tran

sver

sal à

Dire

ção

de L

amin

ação

(TD)

Met

odol

ogia

Exemplo de anisotropia:Efeito da orientação do corpo de prova

nas propriedades (em tração) de uma liga de magnésio, submetida à compressão

em diferentes temperaturas, após laminação.

Adaptado de Man e al. 2013.

Anisotropia nas propriedades mecânicas

A operação inicial dos lingotes, conhecida comolaminação de desbaste, é realizada a quente (nolaminador desbastador), pois dessa forma pode-se obtergrandes reduções de seções transversais, uma vez quese trabalha a temperaturas acima da temperatura derecristalização do material.

Observação: na produção contínua de lingotes(lingotamento contínuo), se produzem placasdiretamente da máquina, evitando-se uma série deoperações de laminação.

Laminação a quente

Laminação a quente

Esquema da evolução microestrutural de um materialsendo laminado a quente.

Font

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Laminação a quente

Normalmente utilizada nas operações finais (deacabamento).

Comparada com a laminação a quente, são obtidas menores reduções de seção transversal, mas melhores propriedades mecânicas (maiores resistências) e melhor acabamento superficial (utiliza cilindros mais lisos e, além disso, como não são utilizadas temperaturas elevadas, não há formação de óxidos superficiais), assim como grande precisão dimensional.

Laminação a frio

Microestruturas típicasobtidas após a laminação afrio de um aço austenítico.

Após o mesmo grau dedeformação, as amostras

foram recozidas durante 30min em temperaturas de :(a) 600 0C; 700 0C;

900 0C.(b)

(c) 800 0C; (d)De acordo com Shakhova

et al. 2012.

Laminação a frio

Esquema mostrandoetapas de laminação

efetuadas emdiferentes

temperaturas paraotimizar a

microestrutura epropriedades

mecânicas resultantes

em um aço.(Tnr=temperatura de não-recristalização). De acordo com Gorni

& Mei (2003).

Laminação: controle da microestrutura final

São constituídos basicamente por:• Cilindros (de ferro fundido coquilhado

ou aço endurecido superficialmente);

Mancais (suportam os cilindros);

superficialmente

•••

Carcaça (gaiola ou quadro) para fixar os elementos;

Motor (fornece potência aos cilindros e controla avelocidade de rotação).

Laminadores

Laminadores: tipos

Laminador duo:composto por dois cilindros.

Pode ser classificado como:

-Laminador duo não-reversível: material só pode serlaminado em um sentido (sentido do giro dos cilindros nãopode ser invertido)

-Laminador duo reversível: a inversão da rotação dos cilindros permite que a laminação ocorra nos dois sentidos de passagem entre os rolos.

Laminador trio:compostocilindros.

por três

Os cilindros sempre giram no mesmo sentido. Porém, o materialpode ser laminado nos dois sentidos, passando-oalternadamente entre o cilindro superior e o intermediário eentre o intermediário e o inferior.

Laminadores: tipos

Laminadores: tipos

Laminador quádruo (pode ser reversível ounão); utilizado para a laminação de materiaisfinos. Como os cilindros de trabalho são depequeno diâmetro,eles podem fletir emoperação, e devem então ser apoiados porcilindros de encosto.

Laminador agrupado: quando os cilindros detrabalho são muito finos, podem fletir tanto nadireção vertical quanto na horizontal e devemser apoiados em ambas as direções; um destetipo de laminador é o Sendzimir. Com ele podemser produzidas folhas de aço inox com espessuras entre 5 e 50 m.

Laminadores: tipos

•Trem de laminação: série de laminadores; paraprodução em larga escala. Cada cadeira produz umaredução diferente, com sincronismo de velocidades.

Esquema da laminação de tiras em um laminadorcontínuo de quatro cadeiras.

Laminadores: tipos

•Laminador planetário: reduz a quente uma placadiretamente para uma fita em um único passeatravés do laminador.

Arranjo dos rolos em umlaminador planetário: parde rolos pesados de apoioenvolvido por um grandenúmero de rolosplanetários.

Laminação de Tubos

Com costura

•Chapa laminada dobrada e então soldada.

é

Sem costura

•Diâmetro interno é produzido atravésmandril.da passagem de um

Laminação de Barras e Perfis

• São utilizados rolos ranhurados para transformarlingotes em barras de seção circular e hexagonal eperfis estruturais como vigas em I, calhas e trilhos. Alaminação é realizada a quente.

A seção transversal do metal é reduzida em suas direções; entretanto, em cada passe o metal é normalmente comprimido em uma direção (no passe subseqüente é girado em 90o).

•

Laminação: barras e perfis

Laminação de barras e perfis estruturais

Laminação de Roscas

• Maior aproveitamento de material, maiorprodutividade e melhores propriedades mecânicasdas roscas quando comparado à usinagem.

Esquema do processo de laminação de roscas

Vantagens da laminação

• Possibilidade de produção de placas, chapas,diferentes barras e perfis

Alta produtividadeBom a excelente controle dimensional

tiras e

•

•• Boas a excelentes propriedades mecânicas dos

produtos obtidos

Relação de contato na laminaçãoh = h0 + 2R.(1-cos), para pequenos, cos() = 1- 2/2 eh0 = h + R.2 , onde o arco ld = (R . h)

Deformação na laminação

Condições de Agarre

Força de Laminação

• M.P. Groover, Fundamentals of modern manufacturing. 4th ed., New Jersey,Prentice Hall, 2010.

• Mechanical Metallurgy (SI Metric Edition). George E. Dieter. McGraw-Hill.2001.

• W. Callister Jr. Fundamentals of materials science and engineering.• L. Van Vlack. Princípios de ciências dos materiais. Editora Edgar Blücher.

1981.

• J. Ma, X. Yang, H. Sun,Q. Huo, J.Wang, J. Qin. Anisotropy in the mechanical properties of AZ31 magnesium alloy after being compressed at high temperatures (up to 823 K). Materials Science & Engineering A 584 (2013)

156-162.

• I. Shakhova, V. Dudko, A. Belyakov, K. Tsuzaki, R. Kaibyshev. Effect of large strain cold rolling and subsequent annealing on microstructure and mechanical properties of an austenitic stainless steel. Materials Science and Engineering A 545 (2012) 176-186.

• A.A. Gorni, P.R. Mei. Aços alternativos ao HY-80 sem a necessidade de aplicação de têmpera e revenido. REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 56 4 (2003) p. 287-293.

Bibliografia

Bibliografia

Slides de: Prof. Cíntia Mazzaferro – UFRS.Cálculo de Laminação, Schaefer, Lírio, Conformação Mecânica, 2ª edição, Imprensa Livre, 2004.