Conformação Mecânica

Conformação Mecânica

Características

Os processos de conformação mecânica alteram a geometria do material através de forças aplicadas por ferramentas adequadas que podem variar desde pequenas matrizes até grandes cilindros, como os empregados na laminação. Em função da temperatura e do material utilizado, a conformação mecânica pode ser classificada como trabalho a frio, a morno ou a quente. Cada um destes trabalhos fornecerá características especiais ao material e à peça obtida. Estas características serão função da matéria prima utilizada como composição química e estrutura metalúrgica (Natureza, Tamanho, forma e distribuição das fases presentes) e das condições impostas pelo processo tais como o tipo e o grau de deformação, a velocidade de deformação e a temperatura em que o material é deformado.

Conformação é o processo mecânico onde se obtém peças através da compressão de metais sólidos em moldes, utilizando a deformação plástica da matéria-prima para o preenchimento das cavidades dos moldes.

O processo pode ou não ser executado com o aquecimento da materia-prima, para facilitar o processo ou para modificar das características mecânicas da peça final.

Com conformação a quente pode-se conformar peças com menos gasto de energia ( mais produtividade ) e não tornando necessário um tratamento termico, pois a confomação a quente é feita com temperaturas acima do ponto critico do diagrama ferro-carbono, logo a essa temperatura a estrutura se recristaliza simultaneamente com deformção sofrida.

Na conformação a frio temos a vantagem de ter um melhor acabamento final na peça, e o material da peça fica encruado, isso ajuda a aumentar a resistência mecânica, mas diminui a ductilidade.

PRINCIPAIS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO

O número dos diferentes processos unitários de conformação mecânica, desenvolvidos para aplicações específicas, atinge atualmente algumas centenas. Não obstante, é possível classificá-los num pequeno número de categorias, com base em critérios tais como: o tipo de esforço que provoca a deformação do material, a variação relativa da espessura da peça, o regime da operação de conformação, o propósito da deformação. Basicamente, os processos de conformação mecânica podem ser classificados em:

Forjamento: conformação por esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo.

Laminação: conjunto de processos em que se faz o material passar através da abertura entre cilindros que giram, modificando-lhe (em geral reduzindo) a seção transversal; os produtos podem ser placas, chapas, barras de diferentes seções, trilhos, perfis diversos, anéis e tubos.

Trefilagem: redução da seção transversal de uma barra, fio ou tubo, “puxando-se” a peça através de uma ferramenta (fieira ou trefila) com forma de canal convergente.

Extrusão: processo em que a peça é “empurrada” contra a matriz conformadora, com redução da sua seção transversal. A parte ainda não extrudada fica contida num recipiente ou cilindro (container); o produto pode ser uma barra, perfil ou tubo.

Estampagem: o processo de transformação mecânica, geralmente realizado a frio, onde através de ferramentas adequadas à prensa, submetemos os material ao processo de moldagem de formas geralmente propostas a chapas.

Quinagem: processo utilizado na "dobragem" de chapas metálicas.

Conformação de chapas: Compreende as operações de:

Embutimento;

Estiramento;

Corte;

Dobramento.

TEMPERATURA NA CONFORMAÇÃO

Os processo de conformação são comumente classificados em operações de trabalho quente, a morno e a frio. O trabalho a quente é definido como a deformação sob condições de temperatura e taxa de deformação tais que processos de recuperação e recristalização ocorrem simultaneamente com a deformação. De outra forma, o trabalho a frio é a deformação realizada sob condições em que os processo de recuperação e recristalização não são efetivos. No trabalho a morno ocorre recuperação, mas não se formam novos grãos (não há recristalização). No trabalho a quente, devido a intensa vibração térmica – que facilita muito a difusão de átomos e a mobilidade e aniquilamento das discordâncias – o encruamento e a estrutura distorcida dos grãos produzida pela deformação, são rapidamente eliminados pela formação de novos grãos livres de deformação, uma vez que os processos de recuperação e recristalização acompanham a deformação. Ela ocorre a uma tensão cosntante. E como a tensão de escoamento plástico decresce com o aumento da temperatura, a energia necessária para a deformação é geralmente muito menor para o trabalho a quente do que para o trabalho a frio ou a morno.

No trabalho a morno ocorre uma recuperação parcial da ductilidade do material e a tenso de conformação situa-se numa faixa intermediária entre o trabalho a firo e a quente. Costuma-se definir, para fins práticos, as faixas de temperaturas do trabalho a quente, a morno e a frio baseadas na temperatura homologam, que permite a normalização do comportamento do metal, “ver figura”. Em um metal puro, que não sofre transformação de fase no estado sólido, os pontos de referencia em termos de temperatura são: o zero absoluto e o ponto de fusão. Estes pontos, traduzidos em graus Kelvin, estabelecem os extremos da escala homóloga de temperaturas.

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 0,3TF. É importante compreender que a distinção básica entre TQ e TF é portanto, função da temperatura em que se dá a recristalização efetiva do material. Assim, embora para muitas ligas comerciais a temperatura do TQ seja realmente elevada em relação à ambiente, para metais como Pb e Sn, que se recristalizam rapidamente à temperatura ambiente após grandes deformações, a conformação à temperatura ambiente é TQ. Por outro lado, a conformação a 1100°C é TF para o tungstênio, cuja temperatura de recristalização é superior a esta, embora seja TQ para o aço.

Geração de calor na conformação mecânica. Nos processos de conformação, tanto a deformação plástica quanto