PROCESSAMENTO DE MATERIAIS METÁLICOS

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1. Descreva os seguintes processos, definindo-os e dizendo que tipos de
produtos podem ser feitos com esses processos (quanto mais completo melhor):
a) Laminação;
O processo de laminação se trata de um processo de transformação mecânica,
que envolve a redução da seção transversal por compressão do metal, a passagem entre
dois cilindros de aço ou ferro fundido se dá por meio de eixos paralelos que giram em
torno de si mesmos. Assim, a seção transversal é retangular e se refere a produtos
laminados planos de alumínio e suas ligas, compreendendo desde chapas grossas com
espessuras de 150mm, usadas em usinas atômicas, até folhas com espessuras de
0,005mm, usadas em condensadores. Existem dois processos tradicionais de laminação:
Laminação a quente: O aço laminado a quente passa pelo processo de
conformação a uma temperatura acima de 926 graus para evitar a recristalização.
O aço que está acima dessa temperatura pode ser moldado com muito mais
facilidade do que o aço mais frio. Além disso, pode ser feito de lingotes de
materiais em tamanhos muito maiores. Também é mais barato de fabricar do que
o aço laminado a frio.
Laminação a frio: O aço laminado a frio passa por um processo de conformação
à temperatura ambiente, permitindo sua recristalização. Como o aço é fabricado
a uma temperatura muito mais baixa, não há necessidade de se preocupar com a
mudança de volume e formato do material. Ao contrário do caso do aço
laminado a quente, é adequado para usos onde formatos precisos não são
necessários.
Os principais tipos de produtos laminados são:
● Chapas planas ou bobinadas;
● Folhas;
● Discos.
Esses semimanufaturados têm diversas aplicações em setores como transportes
(carrocerias para ônibus, equipamentos rodoviários, elementos estruturais, etc.),
construção civil (telhas, fachadas, calhas, rufos, etc.), embalagens (latas, descartáveis e
flexíveis) e bens de consumo (panelas, utensílios domésticos, etc.).
b) Forjamento;
Desde que o ser humano descobriu que os metais seriam materiais vitais para a
sua sobrevivência, os procedimentos para transformar estes metais em algum produto
acabado passaram a ser elementos significativos na supremacia de um povo sobre outro.
O processo de forjamento é uma das formas empregadas para transformar um material
do seu estado bruto (em geral matéria-prima obtida por algum processo de fundição)
para uma peça acabada com propriedades mecânicas, acabamento superficial e custo
competitivo para emprego nas mais variadas aplicações. Os produtos forjados vão desde
uma simples agulha até muitos componentes sofisticados empregados nas indústrias
automobilística, agrícola, informática, eletrodomésticos, aeroespacial e outras.
Para isso, existem métodos utilizadas no forjamento conhecidas como:
Matriz aberta: Nesse processo, as peças de metal aquecidas são moldadas entre
uma matriz superior e uma matriz de base, conectada a uma bigorna de martelo
ou a uma base de pressão. As peças metálicas são aquecidas acima de suas
temperaturas de recristalização e moldadas de forma constante na configuração
selecionada através do martelamento ou pressão da peça de trabalho. Esse
método é mais utilizado para produção de barras, faixas, anéis, cavidades e
fusos, mas também pode ser considerada a opção final na personalização
pretendida de componentes metálicos especiais.
Matriz fechada: O metal quente é preso em matrizes embutidas, sendo
pressionado hidraulicamente ou mecanicamente até a forma desejada. É comum
realizar duas ou mais tiragens contínuas, normalmente em conjunto com uma ou
mais operações executadas. Este método é usado para fazer talheres, peças
automotivas e peças para motores de aeronaves.
Forjamento a frio: Esse tipo de forjamento é utilizado para proporcionar maior
acabamento superficial às peças, já que é aplicado diretamente no metal sem
esquentá-lo. É um método que acaba limitado pelo fato de muitos metais serem
altamente resistentes quando estão na temperatura ambiente, não permitindo
tanta modelagem. O forjamento a frio exige o uso de prensa hidráulica para ser
realizado. Esse método é mais usado para produção de parafusos, argolas e
armadores.
c) Trefilação;
A trefilação também conhecida como trefilagem, é um processo no qual a
matéria prima é estirada por meio de uma matriz em forma de canal convergente que
pode ser a fiera ou trefila, através de uma força tracionadora que se aplica ao lado da
saída da matriz. Portanto, o escoamento plástico é resultado da força tracionadora
juntamente com as forças compressivas provenientes da reação da matriz no próprio
material.
O processo de trefilagem é sempre executado a frio, porém, vale ressaltar que
existe uma certa elevação da temperatura durante o processo, em razão tanto das
deformações que ocorrem internamente sofridas pelo material bem como pelo atrito
gerado entre o material e a superfície da peça. Independente disso, esse aumento da
temperatura não afeta as propriedades do material.
Sabendo que a trefilação é feita a frio, é comum o efeito de encruamento na
ferramenta, tornando-se mais duras e resistentes. Combinado com o tratamento térmico
adequado pode-se obter resistências mecânicas de até 3000 MPa. O processo de
trefilação reduz o material a um diâmetro que não se pode conseguir por meio de outro
processo.
No processo industrial, a trefilação é usada na fabricação dos materiais de metal.
No caso da trefilação há dois grupos, sendo eles:
Bancadas de trefilação: que são utilizadas no processo de produção de
equipamentos não bobináveis, como por exemplo em barras, tubos e microtubos.
Trefiladoras de tambor: que são utilizadas no processo de produção para
equipamentos bobináveis, como por exemplo, fios de aço, condutores elétricos,
arames.
d) Extrusão;
A extrusão é um procedimento de conformação mecânica para dar forma a um
material a determinadas características, utilizadas em indústrias automobilísticas ou
metalúrgicas, onde é extrudado materiais longos de secção transversal para o formato
que desejar. Após esse procedimento, o material é seccionado de modo a produzir várias
peças com a mesma seção transversal. O objeto passa por vários processos, nos quais
existem as ações de tração e compressão. A extrusão ocorre como processo de
conformação, onde a força maior será a compressão indireta.
O procedimento de processos de extrusão de metais, pode ser ordenado de modo:
Direto: em que o material é forçado a passar através de uma prensa causando
atrito ao passar na matriz. O processo direto acontece na extrusão vertical, onde
o material cria um ângulo reto, pois incide o êmbolo.
Indireto: o processo ocorre de forma que a peça fica fixa, de tal forma que a
matriz desloca-se em direção a ela ocorrendo a conformação, portanto, esse
processo não tolera impactos.
A extrusão do metal pode variar como quente ou frio. A maioria dos metais são
extrudados a quente, isso porque há a vantagem da redução da tensão de escoamento e
da resistência à deformação que acontece com a elevação da temperatura. A extrusão a
frio está associada com a conformação de perfis de pequenos componentes de máquinas,
como corpos de velas de ignição, eixos, alfinetes e cilindros vazados. Componentes
simétricos são particularmente adequados. A precisão dimensional, alta produção e o
acabamento são pontos fortes do processo. No entanto, o que irá determinar qual
processo será usado é a ductilidade da peça.
e) Embutimento.
O processo de embutimento ou estampagem profunda é o processo de
estampagem em que as chapas metálicas são conformadas na forma de copo. Os objetos
são produzidos a partir de chapas planas sem modificação na espessura destas,
realizando a deformação em um ou mais passes.
Este processo envolve dois tipos de deformação: o estiramento da chapa e o
arrastamento da chapa para dentro da cavidade da matriz por meio de uma punção. O
ensaio de embutimento simula o comportamento de chapas durante esse processo sob
condições controladas.Verifica-se a deformação máxima até o surgimento de fissuras, o
enrugamento devido ao atrito, a distorção e a baixa qualidade superficial que podem
ocorrer como resultado da estampagem. Através do embutimento, é possível obter
paralamas, portas de carros, banheiras, rodas, etc.
2. Cada grupo descreve um processo de produção. Descreva o processo
produtivo para a produção dos itens abaixo. Se possível informe o material
utilizado, os tipos de máquinas, e se der, esboce o fluxograma do processo.
PROCESSO ESCOLHIDO: CHAVE DE BOCA
O Minério de ferro é extraído da natureza.
O primeiro processo é o de redução -> o minério de ferro sob forma granulada é
depositado em um alto forno junto com o carvão vegetal a mais de 1400 graus
centígrados. O calcário, que é outro tipo de fundente, é adicionado para ajudar na
formação da escória, responsável pela captura das impurezas do minério. O resultado
desse processo é o ferro em forma líquida, chamado de ferro-gusa.
Depois, o ferro-gusa é transportado para o conversor da aciaria. No conversor
ocorre o refino do metal que irá transformar o ferro-gusa em aço. Ele é obtido pela
injeção de oxigênio no ferro-gusa líquido, nesse momento também é adicionado a cal
para formar a escória. Assim, o aço estará pronto.
Ainda em forma líquida, o aço é conduzido ao lingotamento contínuo, sendo
vazado em um distribuidor que o separa em diversos veios. O aço líquido passa por
moldes de resfriamento para solidificar-se em forma de tarugos, que serão cortados em
dimensões adequadas a laminação.
A laminação é um processo contínuo de conformação mecânica, que inicia no
forno de reaquecimento, onde os tarugos tem sua temperatura elevada para 1000 a 1200
graus centígrados, para permitir a laminação a quente.
Nas gaiolas de desbaste são feitas as primeiras deformações do tarugo que é
então preparado para o processo. Nas gaiolas intermediárias vão sendo então
conformados, sendo na gaiola do acabador que vai dá a forma dimensional do produto,
saindo em forma de barra ou rolo.
As barras laminadas formadas pelo processo são levadas a uma câmara de
resfriamento. Em seguida são cortadas nos tamanhos necessários e embaladas. São essas
mesmas barras de aço usadas para a fabricação de chaves de boca.
Para começar a produção em si da chave de boca, uma barra de aço entra em
uma máquina de moldagem que a cortará em segmentos chamados lingotes. Cada um
desses lingotes irá tornar-se uma chave.
Um a um, esses lingotes são inseridos em um aquecedor por indução. São
aquecidos a 1000 graus centígrados, sendo enviados para uma prensa de forjamento,
onde o primeiro molde cria a forma geral da chave, o segundo molde dá-lhe a forma
final e o
terceiro desbasta o metal excedente. As chaves irão sair da prensa de forjar e resfriam a
caminho de uma caixa de recolha.
Logo após, um funcionário lixa a linha de desbaste, que é a linha fina de metal
excedente criada quando os moldes do topo e da base se juntam.
Depois desse processo, as chaves são inseridas numa máquina automática de
polir arestas. Com uma cinta de lixagem de grão 80 a máquina lixa os dois lados da
pega, fazendo com que as chaves deixem a máquina sem linha de desbaste.
Em seguida, essas chaves são colocadas uma a uma numa prensa hidráulica de
75 toneladas que a deixa carimbada com a marca, tamanho e número da peça.
Com auxílio de uma máquina de dobrar dá à luneta um ângulo de 15 graus. E
uma fresadora vertical faz um buraco na extremidade da luneta, usando líquido de
refrigeração para que a broca não sobreaqueça.
Em uma máquina de brocagem hexagonal hidráulica, é dado ao buraco da
ferramenta uma forma hexagonal. As chaves de bocas também passam por uma
operação de brocagem. Neste caso, a broca molda a extremidade ao tamanho desejado.
Depois lixam a extremidade da boca das chaves e asseguram-se de que estão
perfeitamente lisas.
Após isso, as chaves são sujeitas a um processo de têmpera de 3 fases para
endurecer e fortalecer o metal.
Para melhorar a estética da peça, pedras cerâmicas e uma solução química
pulem as chaves durante 8 horas para um acabamento brilhante.
Para potencializar esse acabamento brilhoso, as chaves são levadas para uma
máquina que as mergulha numa solução de níquel que ajuda a torná-las resistentes à
corrosão. Essa série de banhos revestem as chaves com crómio trivalente, e ao passar
uma última vez pela água, saem completamente brilhantes.
TABELA E FLUXOGRAMA ESTÃO ABAIXO
MATERIAIS
UTILIZADOS
TIPOS DE MÁQUINAS
Minério de Ferro Alto forno Caixa de recolha
Carvão vegetal Conversor de aciaria Polidor de arestas
Calcário Lingotamento contínuo Prensa hidráulica
Oxigênio Distribuidora Máquina de dobrar
Cal Moldes de resfriamento Fresadora vertical
Lixa Cortadores Máquina de brocagem
Líquido de refrigeração Forno de reaquecimento Têmpera
Pedras cerâmicas Gaiolas de desbaste Mergulhadores
Solução química Câmara de resfriamento
Solução de níquel Máquina de moldagem
Crômio trivalente Aquecedor por indução
Água Prensa de forjamento