Instituto Tecnológico de Aeronáutica

Divisão de Engenharia Mecânica

MT-717: Introdução a materiais e processos de fabricação

Introdução

Dr. Ronnie Rego

Dr. Alfredo R. de Faria

2

Fechamentos4.

Classificação dos Processos3.

Processos de Conformação2.

Introdução1.

Agenda

3

Aplicações na Indústria Aeronáutica

Motivação: Contexto Tecnológico Específico

4

Desafios na Indústria Aeronáutica

Fonte: Mitsubishi

Motivação: Contexto Tecnológico-Científico

5

Processos de Fabricação: Classificação dos Processos

Fonte: DIN8550 (2013)

DIN 8580 – Processos de ManufaturaCriação de

volume Alteração de forma Alteração de Propriedade

Criação de volume Volume constante Aumento de VolumeRedução de Volume

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 6Grupo 5

6

Processos de Fabricação: Conformação

Como fabricar elementos de máquinas de grande volume?

7

https://www.youtube.com/watch?v=AuuP8L-WppI

Processos de Fabricação: Conformação

8

https://www.youtube.com/watch?v=7dK1VVtja5c

Processos de Fabricação: Conformação

9

https://www.youtube.com/watch?v=N5AYZxsnDuM

Processos de Fabricação: Soldagem a Ponto

10

Processos de Fabricação I (MT-717): Estrutura do Curso

Plasticidade Fundamentos da Conformação

Tecnologias de Conformação

Processos Não-Convencionais

Comportamento mecânico

Tipos de Falhas Análise de tensão

e deformação Relações plásticas Escoamento

plástico

Classificação Modelos

preditivos Influências: atrito,

temperatura; taxa de deformação e anisotropia.

Ensaios de conformabilidade

Trefilação Laminação Forjamento Extrusão Estampagem Estiramento Repuxamento

Soldagem a Ponto Metalurgia do Pó

F

dx

11

1. DIETER, G. E. Mechanical Metallurgy - SI Metric Edition. Mc Graw-Hill Book Co., Singapore, 1988.

2. CETLIN, P.R.; HELMAN, H. Fundamentos da conformação mecânica dos metais. 2.ed. Artliber editora, São Paulo, 2015.

3. HOSFORD, W.F.; CADDELL, R.M. Metal Forming Mechanics and Metallurgy. Prentice-Hall Inc., Toronto, 1983.

4. DOEGE, E.; BEHRENS, B. Handbuch Umformtechnik – Grundlagen, Technologien, Maschinen. Springer, Berlin, 2010.

5. DOWLING, N.E. Mechanical Behavior of Materials: Engineering Methods for Deformation, Fracture and Fatigue. 4.ed. Pearson Education Limited, Essex, 2013.

Processos de Fabricação I (MT-717): Literatura de Referência

1 2 3 4 5

12

Fechamentos4.

Classificação dos Processos3.

Processos de Conformação2.

Introdução1.

Agenda

13

Processos de Fabricação: Estrutura do Curso

Plasticidade Fundamentos da Conformação

Tecnologias de Conformação

Processos Não-Convencionais

Comportamento mecânico

Tipos de Falhas Análise de tensão

e deformação Relações plásticas Escoamento

plástico

Classificação Modelos

preditivos Influências: atrito,

temperatura; taxa de deformação e anisotropia.

Ensaios de conformabilidade

Trefilação Laminação Forjamento Extrusão Estampagem Estiramento Repuxamento

Soldagem a Ponto Metalurgia do Pó

F

dx

14

1. Introdução

2. Comportamento dos Materiais Metálicos

3. Tipos de Falhas

4. Laminação e Trefilação

5. Extrusão e Forjamento

6. Relações Tensão Deformação

7. Escoamento Plástico

8. Conformação de Chapas

9. Fabricação de Componentes Aeronáuticos

10. Introdução a Compósitos

Tópicos

15

Introduzir os conceitos fundamentais sobre processos de conformação mecânica dos metais

Objetivos Específicos1. Apresentar os processos de conformação de maior importância

2. Definir como são classificados os processos de conformação

Objetivo da aula

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Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Forjamento ExtrusãoLaminação Trefilação

DobramentoCisalhamento

Alteração de forma com volume e massa conservados

EstiramentoEmbutimento(Estampagem profunda)

Calandragem

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Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Forjamento (Matriz aberta)

18

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Forjamento (Matriz fechada)

19

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Laminação

20

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Trefilação

21

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Calandragem

22

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Extrusão

23

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Embutimento (Estampagem Profunda)

24

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Estiramento

25

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Dobramento

26

Classificação dos Processos

Esforço no material

Movimento da ferramentaMovimento do material

Cisalhamento (Corte)

27

Fechamentos4.

Classificação dos Processos3.

Processos de Conformação2.

Introdução1.

Agenda

28

1. Temperatura

2. Estado de Tensões

3. Deformação

4. Natureza da Deformação

5. Aplicação

6. Tipo de Força

Classificação dos Processos

29

1. Temperatura A quente: Tmat > ≈ 0,6 Tfusão.

A frio: Tmat <≈ 0,5 Tfusão.

A morno: 0,5 Tfusão <Tmat< 0,6 Tfusão

Classificação dos Processos

Quente, Frio ou Morno?

30

1. Temperatura A quente: Tmat > ≈ 0,6 Tfusão

A frio: Tmat <≈ 0,5 Tfusão

A morno: 0,5 Tfusão <Tmat< 0,6 Tfusão

Fenômenos microestruturais

– Recuperação: reorganização das discordâncias de sinal oposto (aniquilação)

– Recristalização: formação de novos grãos (↑ Ductilidade e ↓ Resistência Mecânica)

– Crescimento de Grão: aumento do tamanho de grão

Classificação dos Processos

31

2. Estado de tensões Simples: Tração (estiramento); Tração/Compressão (dobramento);

Cisalhamento (corte);

Complexo: Tração e compressão em vários pontos (estampagem); Tração e compressão em pontos diferentes (trefilação).

Classificação dos Processos

σy σy

σxσzSimples Complexo

32

3. Deformação Local: concentrada em uma região (Corte, dobramento)

Geral: observada em todo o material (Laminação, extrusão)

Classificação dos Processos

33

Classificação dos Processos

4. Natureza da deformação Uniforme (ou estacionário):

velocidade e tensão não variam

– Laminação, extrusão, trefilação

Não-uniforme: Distribuição de tensão e deformação variam

– Forjamento, estampagem profunda

34

5. Aplicação Primário: produção de tarugos/lingotes ->

barras/chapas

– Laminação, forjamento, extrusão

Secundário: produção de formas acabadas

– Estampagem profunda, trefilação

Classificação dos Processos

35

6. Tipo de força Compressão direta: material escoa

perpendicularmente à direção de compressão

Compressão indireta: forças desenvolvidas pela reação da matriz

Trativo: material abraça uma geometria de molde enquanto é tracionado

Dobramento: momento de flexão da chapa

Cisalhamento: força de cisalhamento é alta o suficiente para romper no plano de cisalhamento

Classificação dos Processos

36

Exemplo: Forjamento (matriz fechada)

Classificação dos Processos

# Critério Classificação

1 Temperatura

2 Estado de Tensões

3 Deformação

4 Natureza da Deformação

5 Aplicação

6 Tipo de Força

Quente (usualmente)

Complexo

Geral

Não-uniforme

Primária

Compressão Direta

37

Fechamentos4.

Classificação dos Processos3.

Processos de Conformação2.

Introdução1.

Agenda

38

Objetivos Específicos

Apresentação dos Processos

1

Classificação dos Processos

2