Conformação Mecânica
-
Upload
vinicius-arthur-lima -
Category
Documents
-
view
19 -
download
1
Transcript of Conformação Mecânica
Universidade de Brasília
Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Mecânica
Conformação Mecânica
Disciplina: Tecnologia Mecânica 2
Professor: Milton Siqueira
Aluno: Vinícius Arthur Lima
Matricula: 09/0134940
Brasília, 11 de junho de 2014
INTRODUÇÃO E OBJETIVO
Pode-se definir conformação mecânica como a modificação da forma de um corpo para outra
forma pré-definida, com geometria e dimensões controladas, pela aplicação de esforço
mecânico.
Este relatório tem como objetivo familiarizar os alunos com as diversas formas possíveis de
conformação mecânica exemplificado na oficina do ENM (Engenharia Mecânica) SG-9 com
os diversos equipamentos de conformação mecânica existente na oficina do ENM e suas
aplicações, apresentado uma série de materiais usados na Conformação Mecânica bem como
várias máquinas de uso geral em oficinas mecânicas.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Entende-se como conformação dos metais a modificação de um corpo metálico para
outra forma definida.Os processos de conformação podem ser divididos em dois grupos:
processos mecânicos, nos quais as modificações de forma são provocadas pela aplicação de
tensões externas, e processos metalúrgicos, nos quais as modificações de forma estão
relacionadas com altas temperaturas.
Os processos mecânicos são constituídos pelos processos de conformação plástica, para os
quais as tensões aplicadas são geralmente inferiores ao limite de resistência à tração (σ U), e
pelos processos de conformação por usinagem, para os quais as tensões aplicadas são sempre
superiores ao limite mencionado. A forma final, portanto, é obtida por retirada de material.
Esses processos são também denominados “Processos de Conformação Mecânica” pela sua
natureza.
Os processos metalúrgicos subdividem-se em conformação por solidificação, para os quais a
temperatura adotada é superior à temperatura de fusão (TF) do metal, e a forma final é obtida
pela transformação líquido-sólido, e conformação por sinterização, em que a temperatura de
processamento é inferior ao ponto de fusão do metal (metalurgia do pó).
Os processos de conformação plástica são responsáveis por mais de 80% de todos os
produtos metálicos produzidos são submetidos, em um ou mais estágios, a tais processos.
Os processos de conformação plástica dos metais permitem a obtenção de peças em estado
sólido, com características controladas, através da aplicação de esforços mecânicos em
corpos metálicos iniciais que mantêm o seu volume constante. De uma forma resumida, os
objetivos desses processos são a obtenção de produtos finais com especificação de:
a) Dimensão e forma.
b) Propriedades mecânicas.
c) Condições superficiais.
Os processos de conformação plástica podem ser classificados de acordo com vários critérios:
a) Tipo de esforço predominante.
b) Temperatura de trabalho.
c) Forma do material trabalhado ou do produto final.
d) Tamanho da região de deformação (localizada ou geral).
e) Tipo de fluxo do material (estacionário ou intermitente).
f) Tipo de produto obtido (semiacabado ou acabado).
Os processos de conformação plástica 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, modificam (em geral reduzindo) a seção transversal; os produtos podem
ser placas, chapas, barras de diferentes seções, trilhos, perfis diversos, anéis e tubos.
Trefilação: 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 (contêiner); o produto pode ser uma barra, perfil ou tubo.
Figura 1: Processos de conformação dos metais
Estampagem : Estampagem é um processo de conformação mecânica, geralmente realizado
a frio, que engloba um conjunto de operações. Por meio dessas operações, uma chapa plana é
submetida a transformações que a fazem adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca;
Os processos de conformação podem ser classificados de acordo com o tipo de esforço
predominante em:
a) Processo de conformação por compressão direta.
b) Processo de conformação por compressão indireta.
c) Processo de conformação por tração.
d) Processo de conformação por cisalhamento.
e) Processo de conformação por flexão.
Nos processos de conformação por compressão direta, predomina a solicitação externa por
compressão sobre a peça de trabalho a exemplo do forjamento e da laminação.
Nos processos de conformação por compressão indireta, as forças externas aplicadas sobre a
peça podem ser tanto de tração como de compressão, mas as que efetivamente provocam a
conformação plástica do metal são as de compressão indireta, desenvolvidas pela reação da
matriz sobre a peça, a exemplo da trefilação, da extrusão e da estampagem profunda.
O principal exemplo de processo de conformação por tração é o estiramento de chapas em
que a peça toma a forma da matriz pela aplicação de forças de tração em suas extremidades.
Os processos de conformação por cisalhamento envolvem forças cisalhantes suficientes para
romper o metal no seu plano de cisalhamento. Os melhores exemplos desse tipo de processo
são a torção de barras e o corte de chapas.
Nos processos de conformação por flexão, as modificações de forma são obtidas mediante a
aplicação de um momento fletor a exemplo do dobramento de chapas e das tiras dobradas.
Em relação à temperatura de trabalho, os processos de conformação podem ser classificados
em processos com trabalho mecânico a frio e com trabalho mecânico a quente. Quando a
temperatura de trabalho é maior que a temperatura que provoca a recristalização do metal, o
processo é denominado como trabalho a quente e, abaixo dessa temperatura, o trabalho é
denominado como a frio.
No trabalho mecânico a frio, provoca-se o aparecimento no metal do chamado efeito de
encruamento, ou seja, o aumento da resistência mecânica com a deformação plástica. O
trabalho mecânico a frio permite aumentar a resistência mecânica de certos metais não-
ferrosos que não são endurecíveis por tratamentos térmicos. No trabalho mecânico a quente, a
deformação plástica é realizada numa faixa de temperatura, e durante um determinado tempo
em que o encruamento é eliminado pela recristalização do metal.
Figura 2: Imagem ilustrando a conformação mecânica
MATERIAL E MÉTODO
Os equipamentos usados na oficina foram os seguintes: policorte, guilhotinas, esmilhadeira,
calandra e dobradeiras.
Guilhotina (ou tesoura): é uma máquina onde, geralmente, a faca inferior é presa na base da
máquina (parte imóvel), e a faca superior, na parte móvel, que desce para fazer o corte.
A folga de corte na guilhotina entre as partes móveis do ferramental deve ser definida em
função do tipo e espessura do material a ser cortado.
E ela é muito importante, pois é um dos fatores que influenciam na qualidade do corte. Uma
folga inadequada (em excesso ou muito apertada) produzirá rebarbas no corte.
A ausência de folga danifica os elementos da ferramenta envolvidos no processo.
Outros fatores importantes para um bom corte são:
Controle do estado de afiação das facas;
Alinhamento preciso das facas;
Robustez estrutural da máquina adequada às solicitações de forças para o corte;
Correta instalação da máquina no piso fabril.
Uma instalação inadequada afeta tanto a estrutura geométrica como a vida útil da máquina,
do ferramental envolvido e consequentemente, desestabiliza a qualidade do corte das peças.
Podem-se alcançar melhorias na produtividade desse processo ajustando-se as variáveis das
máquinas, como a inclinação da faca, a velocidade de corte e a capacidade de corte para
diferentes espessuras de chapas.
Figura 3: Guilhotina
Dobradeira: A prensa dobradeira é uma máquina muito utilizada no parque industrial, elas são
máquinas que realizam dobras e fazem perfis dobrados em chapas de aço e em estruturas
metálicas.
O Princípio de funcionamento de uma prensa dobradeira é quando os dois pistões que se
encontram na parte superior da máquina são acionados pelo operador apertando o pedal na
base da máquina, com isso, o martelo desce e conforma do material que esta em sua base. A
prensa dobradeira pode ter diferentes tamanhos que vai de acordo com a necessidade de
fabricação de cada peça.
Calandra: A máquina usada para curvar chapas chama-se calandra. Na calandra são curvados
chapas, perfis e tubos. As peças podem ser curvadas de acordo com o raio desejado. Nesse
tipo de máquina é que se fabricam corpos ou costados de tanques, caldeiras, trocadores de
calor, colunas de destilação etc.
A calandra é constituída por um conjunto de rolos ou cilindros com movimento giratório e
pressão regulável. O material a ser curvado é colocado entre rolos que giram e pressionam até
que o curvamento esteja de acordo com as dimensões desejadas
Figura 5: Calandra
Figura 4: Dobradeira
Policorte: policorte é um equipamento utilizado, para corte de vergalhões, tubo e outra peça
de metal.
Esmilhadeira: Utilizada em serviços de corte, desbaste e rebarbação em metais e soldas em
caldeirarias, serralherias, fundições, departamentos de manutenção industrial, funilarias,
metalúrgicas, etc.
Esmilhadeira ou rebarbadora é uma ferramenta eléctrica portátil utilizada para trabalhos onde
é necessário esmerilar, aparar rebarbas e cortar metais (chapa metálica, perfis de alumínio,
chapas em ferro fundido) e materiais de construção (pedra, tijolo, blocos, betão armado,
cerâmica, etc...). É composta de um pequeno motor eléctrico que aciona um disco ou esmeril
que desbasta o objeto em trabalho por abrasão.
Empregada, também no desbaste ou acabamento em concreto aparente. Elas podem ser
elétricas ou pneumáticas portáteis de alta rotação.
Na oficina do ENM (Engenharia Mecânica), durante a execução da aula prática da oficina
foram demonstrados também alguns equipamentos num forjamento de um pé de cabra,
equipamentos tais como o martelo de forja.
Martelos de forja, que deformam o metal através de rápidos golpes de impacto na superfície
do mesmo.
Figura 6: Policorte
Figura 7: Martelo de Forja
Resultado e Discussões
A aula prática consistiu na apresentação das ferramentas pelo técnico e complemento
teórico transmitido pelo professor nos diversos processos de conformação, demonstrando o
uso das máquinas utilizadas nos processos de conformação mecânica de forma geral.
Máquinas e equipamentos dos diversos processos de conformação mecânica foram
demonstrados com clareza e também foi mostrada de forma pratica o uso cotidiano de cada
uma das máquinas da conformação mecânica.
Foi forjado um pé de cabra, pelo técnico através do martelamento de uma barra de ferro de
construção civil e também foi feita uma estampagem em uma chapa metálica. Na máquina
conhecida como guilhotina o professor explicou os conceitos de faca e contra faca, além de
explicitar como usar a guilhotina através da espessura do material cortado, e o risco do uso
por pessoas não capacitadas. Na máquina conhecido como calandra o técnico demonstrou
como usar os rolos para fazer curvas nos metais. Foram demonstradas também outras
máquinas como policorte, dobradeira. Também foram apresentadas bielas confeccionadas na
indústria através do forjamento, varias bielas mostradas em diferentes etapas do forjamento.
Forma apresentadas noções de segurança de trabalho, pois os equipamentos e máquinas da
conformação mecânica são de porte industrial, onde o uso indevido pode ocasionar graves
acidentes se não utilizados de forma adequada.
CONCLUSÃO
Diversas formas de conformação mecânica foram demostradas visando demonstrar os
principais equipamentos e máquinas e suas aplicações industriais. O processo de
conformação mecânica teve sua importância explicitada mostrando ser uma forma eficiente e
barata de dar forma final a diferentes tipos de peças e materiais. Assim conclui-se sobre a
importância da prática na oficina, pois com ela foi possível ver equipamentos e processos
industriais de conformação, integrando a teórica e a prática mostrando de forma direta e
objetiva os processos e as aplicações da conformação mecânica.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Roteiro TECMEC 2 - professor Milton Siqueira
2. Apostila Conformação Mecânica UTFPR (Universidade Tecnológica Federal do
Paraná) - professor Fábio Martins
3. Apostila Conformação Mecânica - professor Otávio Fernandes Lima da Rocha
Conformação Mecânica