Relatorio de calandra

RELATORIO DE CALANDRA

RESUMOProcesso de conformao pelo qual se d forma a chapas e/ou laminados de metal, pela passagem entre rolos, conferindo-lhes assim curvatura, espessura constante e um acabamento de qualidade.

Palavras-Chave: Conformao, Calandragem:

Marcelo Barbosa de oliveira Anhanguera Educacional RA:0728832 [email protected] Data: 08/03/2011

Professor: Paulo Luiz Silva Barros.

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Relatrio de calandra

LISTA DE FIGURASFIGURA 01 Tipos de Calandras....................................................................................................07 FIGURA 02 - Fases da operao de calandragem em calandra de trs rolos............................08 FIGURA 03 Sequencia de calandragem numa calandra de quatro rolos................................08 FIGURA 04 Parmetros geomtricos e sistema de foras..........................................................09 FIGURA 05 Momento fletor aplicado durante a deformao...................................................10 FIGURA 06 Posicionamento do rolo superior.............................................................................11 FIGURA 07 - Tenses tangenciais de carga numa calandragem.................................................12 FIGURA 08 - Tenses tangenciais de carga numa calandragem em que Re< 100h................. 13 FIGURA 09 - Relao entre o raio de calandragem (Re) e o final da chapa, (Rf)......................14 FIGURA 10 - Calandragem de uma superfcie cnica numa calandra de trs rolos................15 FIGURA 11 - Calandragem de uma superfcie cnica, numa calandra de quatro rolos..........16 FIGURA 12 - Dimenses caractersticas de uma chapa cnica....................................................16 FIGURA 13 - Ajustamento da calandra inclinao do rolo superior..........................................17 FIGURA 14 - Representao esquemtica do problema da dobragem das abas......................18 FIGURA 15 - Abas diretas numa chapa produzidas por calandragem......................................18 FIGURA 16 - Ultilizao de um bero para a dobragem das abas..............................................18

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Marcelo Barbosa de Oliveira

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SUMRIOINTRODUO..................................................................................................................................05 1 CALANDRA...................................................................................................................................06 2 TIPOS DE CALANDRAS..............................................................................................................07 2.1.Calandra de trs rolos sem dispositivo de deformao das abas.........................................07 2.2.Calandra de trs rolos com dispositivo de deformao das abas.........................................07 2.3.Calandra de quatro rolos............................................................................................................08 3 CALANDRAGEM CILINDRICA................................................................................................09 3.1.Descrio do processo.................................................................................................................09 3.2.Geometria, Dimenses e preparao do planificado..............................................................10 3.3.Eixo e profundidade da calandragem.......................................................................................11 4 CALCULOS.....................................................................................................................................11 4.1.Deformao mxima em cada passagem.................................................................................12 4.2.Fora e potncia de calandragem..............................................................................................12 4.3.Fora de calandragem.................................................................................................................12 4.4.Potncia de calandragem...........................................................................................................13 4.5.Recuperao elstica...................................................................................................................14 4.6.Numero de passos da calandragem.........................................................................................14 5 CALANDRAGEM A FRIO E A QUENTE.................................................................................15 6 CALANDRAGEM DE SUPERFICIES CONICAS.....................................................................15

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6.1.Procedimentos e operao calandra de 3 rolos......................................................................15 6.2.Procedimentos e operao calandra de 4 rolos......................................................................16 6.3.Determinao da geometria e das dimenses da estampa plana........................................16 6.4.Clculo do ngulo de inclinao dos rolos.............................................................................17 7 DOBRAGEM DAS ABAS.............................................................................................................17 7.1.Solues para o problema da dobragem das abas.................................................................18 8 RELATIRIO DE ATIVIDADES....................................................................................................19 9 REFERENCIAS................................................................................................................................19

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INTRODUOAs atividades que foram desenvolvidas neste trabalho tratam dos tipos de calandras existentes e processos realizados para obteno de chapas cnicas e circulares e tipos de ajustes dos rolos de calandras de trs e quatro rolos.

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1.

CALANDRAS.Uma calandra compreende de dois ou mais rolos de ferro fundido com perfurao central para a passagem de gua e vapor, ambos para controle de temperatura, montados em uma estrutura metlica em diversas configuraes. equipada com jogos de engrenagens os quais permitem variar a velocidade dos rolos, de acordo com o tipo de operao a ser efetuada. Os rolos giram em velocidades controladas e a distncia entre eles controla a espessura e podem ser ajustadas de forma manual ou automaticamente. Os rolos no so paralelos, sendo ligeiramente arqueados ou possuem um arqueador hidrulico no conjunto para compensar a variao de espessura no material em processo. A alimentao feita manualmente com mantas aquecidas temperatura da calandra em um cilindro ou continuamente por fitas.

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2.

TIPOS DE CALANDRAS

2.1. Calandra de trs rolos sem dispositivo de deformao das abas.

Rolos inferiores, fixos, com igual dimetro, mas menores (10 a 50%) que o superior Calandras de maior capacidade Rolos de maior dimetro e maior entre eixo nos rolos inferiores Menor fora de flexo Utilizao de rolos inferiores de suporte para reduzir a deformao em calandras de comprimento elevado (geralmente > 3m) O ajuste do rolo superior, livre, define o dimetro da calandragem Fora de calandragem suficiente para arrastar por atrito o rolo superior. Difcil para chapa fina de grande dimetro Rolo superior motorizado Os extremos da chapa (abas) permanecem direitos.

Figura 1: a)Calandra de trs rolos tipo piramidal, b)Calandra de 3 rolos com dispositivo de dobramento das abas c)Calandra de quatro rolos.

2.2. Calandra de trs rolos com dispositivo de deformao das abas.

A dobragem das abas nunca total (zona direita = (0,5 a 2)h; h - espessura da chapa) Existem diferentes tipos de concepo (no essencial, diferentes movimentos dos rolos).

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Figura 2: Fases da operao de calandragem numa calandra de trs rolos com os rolos inferiores simtricos e possuindo movimento vertical inclinada, a)Alimentao, b)Deformao de uma aba, c) Deformao da outra aba, d) deformao da virola.

2.3. Calandra de quatro rolosRolos centrais, motores os rolos laterais, livres, controlam o raio da calandragem e a dobragem das abas.

Figura 3: Sequncia de calandragem numa calandra de quatro rolos.

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Vantagem da calandra de quatro rolos. O posicionamento apertado da chapa entre os rolos motores facilita bastante a operao, designadamente o manuseamento da chapa que, em muitos casos, pode ser feito por um nico operador a dobragem das abas efetua-se sem necessidade de voltar a chapa a calandragem das superfcies cnicas pode efetuar-se continuamente a calibragem das chapas, por exemplo, aps soldadura das extremidades, facilitada pela existncia dos dois rolos livres, os quais devem estar ambos atuados neste tipo de operaes.

3.

CALANDRAGEM CILINDRICAO rolo superior, geralmente, com um dimetro (ds) maior que o dimetro dos rolos inferiores (di), convenientemente posicionado para se obter o raio de curvatura exterior (Re) requerido para a chapa. Admitindo que as reaes nos rolos inferiores so verticais (aproximao), pode considerar-se que a distribuio de momento fletor triangular, com o valor mximo na zona mdia do entre eixo.

Figura 4: Parmetros geomtricos e sistemas de foras caractersticos de uma operao de deformao plstica de chapa realizada numa calandra de trs rolos do tipo piramidal .

3.1. Descrio do processo.Os rolos inferiores transmitem a energia necessria deformao da chapa atravs das foras de atrito entre a chapa e os rolos A capacidade de deformao limitada pelo trabalho que possvel realizar com as foras de atrito Para aumentar a capacidade de

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deformao, 3 rolos motores velocidade de rotao do rolo superior diferente da dos rolos inferiores para a chapa no escorregar calandras com sistemas de regulagem de velocidade sofisticados, 2 rolos (inferiores) motores.

Figura 5: Momento fletor aplicado durante a deformao de uma chapa numa calandra de 3 rolos.

3.2. Geometria, Dimenses e preparao do planificado.As formas obtidas so planificveis e tanto os raios de curvatura, como o comprimento de calandragem so, geralmente, muito superiores espessura da chapa As dimenses do planificado de uma virola cilndrica sero obtidas considerando que a largura de calandragem no varia (deformao plana) e que a largura do planificado igual ao permetro da circunferncia que passa na linha mdia da chapa (raio de curvatura >> espessura linha neutra coincide com a linha mdia). Outras formas, mtodos de planificao de superfcies Chanfrar as bordas das chapas para evitar a formao de fissuras (especialmente para espessuras acima dos 25 mm).

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3.3. Eixo e profundidade da calandragem.

Figura 6: Posicionamento do rolo superior. Profundidade de calandragem.

4.

CALCULOS.Profundidade de calandragem.

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4.1. Deformao mxima em cada passagem.

Em que (Ro) o raio de curvatura inicial e (Re) o raio de curvatura final.

4.2. Fora e potncia de calandragem.

Fora de calandragem para (Re) > 100h.Solicitao do tipo elasto-plstica (emax) 0,005.

Figura 7: Tenses tangenciais de carga numa calandragem em que Re> 100h.

4.3. Fora de calandragem.

Fora de calandragem para Re < 100h solicitao do tipo plstica.

Equaes para compensar as aproximaes.

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Figura 8: Tenses tangenciais de carga numa calandragem em que Re< 100h.

4.4. Potncia de calandragem.

Potncia de calandragem.

Em que (VR) a velocidade perifrica dos rolos motores (3 a 7 m/min na calandragem a frio) e o coeficiente de atrito entre a chapa e os rolos.

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4.5. Recuperao elstica.

Figura 9: Relao entre o raio de calandragem (Re) e o final da chapa, (Rf), para vrios valores de tenso limite de elasticidade do material, considerando o modulo de Young, E=210.000 Mpa.

4.6. Numero de passos da calandragem.

Condies de calandragem para uma passagem em que (Rf0) o raio inicial da chapa.

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CALANDRAGEM A FRIO E A QUENTE.A calandragem a frio prefervel calandragem a quente (menos dispendiosa e problemtica) Para calandragens a frio, e em especial para passos mltiplos, deve ter-se em ateno a deformao mxima que a chapa sofre. usual o tratamento quando: emax > 5% para aos de baixa liga. emax > 3% para aos ferrticos temperados e revenidos

A capacidade de calandragem da mquina for ultrapassada em resultado do encruamento do material. A calandragem a quente dever ser usada quando: A capacidade de calandragem for insuficiente para realizar o trabalho a frio no se conseguir produzir peas com o dimetro desejado sem que ocorra fissurao os tratamentos trmicos necessrios calandragem a frio tornam a calandragem a quente mais econmica.

6.

CALANDRAGEM DE SUPERFCIES CONICAS.

6.1. Procedimentos e operao calandra de 3 rolos.

Figura 10: Calandragem de uma superfcie cnica numa calandra de trs rolos. a) Inclinao do rolo superior. b) E por menor mostrado o posicionamento da esfera.

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6.2. Procedimentos e operao calandra de 4 rolos.

Figura 11: a) Calandragem de uma superfcie cnica, numa calandra de quatro rolos. b) A ligeira inclinao do rolo inferior central leva a chapa a se desencostar dos rolos centrais na zona de menor dimetro.

6.3. Determinao da geometria e das dimenses da estampa plana.

Figura 12: a) Dimenses caractersticas de uma chapa cnica, b) Dimenses geomtrica da estampa plana.

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6.4. Clculo do ngulo de inclinao dos rolos.

Figura 13: Ajustamento da calandra inclinao do rolo superior.

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DOBRAGEM DAS ABAS.Um dos problemas principais da calandragem o da enformao das abas do planificado com o raio de curvatura desejado para a chapa o valor do momento fletor decresce linearmente, desde um valor mximo na seco (B), at se anular na seco (A). A deformao vai evoluindo de totalmente plstica para elstica, com zonas elasto-plsticas intermdias raio de curvatura cada vez maior deixa de existir curvatura a partir da seco em que a deformao totalmente recuperada pelo efeito de mola.

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Figura 14: Representao esquemtica do problema da dobragem das abas.

Figura 15: Abas diretas numa chapa produzida por calandragem.

Figura 16: Ultilizao de um bero para a dobragem das abas.

7.1. Solues para o problema da dobragem das abas.

Numa calandra sem capacidade para enformar abas a dobragem das abas poder ser executada prvia ou posteriormente calandragem por quinagem ou por martelagem.

Calandrar uma chapa com um comprimento superior ao pretendido e cortar as abas direitas.

Dobrar as abas na calandra com o auxlio de um gabarito, tambm conhecido por bero, fabricado previamente em chapa espessa.

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Utilizar calandras preparadas para a dobragem das abas, as quais permitem deslocamento dos rolos inferiores ou do superior.

Efetuar a operao numa calandra de quatro rolos.

8.

RELATORIO DE ATIVIDADES.

Todas as atividades foram feitas por mtodos computacionais em meios de pesquisas realizadas pela internet. Esta atividade tem por finalidade o conhecimento sobre o equipamento de conformao (Calandra) e seus modelos e vantagens entre eles.

9.

REFERENCIAS.

http://www.calende.com.br/m-calandras.htm https://sites.google.com/a/catim.pt/metalopedia/conformacao/calandragem http://www.vulcanizar.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=14 0:producao-definicoes&catid=34:laboratorio http://www.xerium.com/StoweWoodwardSAPortuguese/produtos/VisaoGeraldaIn dustriadePapel/rollCovers/calandra.aspx http://www.nei.com.br/lista/Calandras.aspx http://www.designpvc.org/index.php/processos-de-transformacao/360calandragem.html http://www.congressoebai.org/wp-content/uploads/52-144-1-SM-com-nome.pdf http://pwp.net.ipl.pt/dem.isel/jnrvilhena/aulas-dobragem+enrolamento.pdf

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