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Processos de Conformação Plástica

Antes de 4000AC os homens das cavernas empregavam ouro e cobre nativos e meteoritos ricos em ferro, sem fundi-los, para a confecção de pequenos artefatos metálicos. Este metais eram martelados para adquirirem a forma desejada e endurecerem (encruarem). Deste Tempo até a atualidade os processos de conformação mecânica evoluíram muito e estão presentes em praticamente tudo que utilizamos. Atualmente, são fabricados desde pequenas peças como agulhas e pregos até navios, onde as chapas utilizadas são feitas por conformação mecânica.

Características

O processo 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 térmico, pois a conformação a quente é feita com temperaturas acima do ponto critico do diagrama ferro-carbono, logo a essa temperatura a estrutura se recristaliza simultaneamente com deformação 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.

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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 materiais ao processo de moldagem de formas geralmente propostas a chapas.

Conformação de chapas: Compreende as operações de:

Embutimento;

Estiramento;

Corte;

Dobramento.

Processo de Fabricação por Metalurgia

Fundição

Na metalurgia, a fundição é o processo de vazar metal líquido em um molde, que contém uma

cavidade com a forma desejada, e depois permitir que resfrie e solidifique. A parte solidificada é

também conhecida como peça fundida, que é ejetada do molde ou tem o molde quebrado para

completar o processo. A fundição é mais frequentemente usada para fazer peças complexas que

seriam difíceis ou mais caras de se fazer por outros métodos. Os processos de fundição são

conhecidos há milhares de anos, e amplamente utilizados em esculturas, especialmente em bronze,

jóias em metais preciosos, armas e ferramentas. As técnicas tradicionais de fundição incluem a

fundição por cera perdida, fundição por espuma perdida, fundição em coquilha e fundição em areia. O

processo moderno de fundição está dividido em duas categorias principais: fundições dispensavam e

não dispensáveis. Ele é ainda dividido pelo material do molde, tais como areia ou metal, e método de

vazamento, tais como por gravidade, a vácuo ou a baixa pressão.

Metalurgia do pó

Metalurgia do Pó é uma técnica de fabricação de produtos metálicos (ferrosos ou não ferrosos)

obtidos através da conformação de pós-metálicos seguido de tratamento térmico de SINTERIZAÇÃO,

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onde o material é submetido a temperaturas abaixo do ponto de fusão sob atmosfera controlada,

conferindo-se propriedades físicas e mecânicas de acordo com as normas MPIF, ASTM, SAE e ISO.

O efeito do custo-benefício é contemplado a nível material e dimensional. O primeiro, através da

formulação da composição química e consequentes propriedades físico-mecânicas na medida exata

da solicitação. O segundo é obtido sistematicamente pela compactação em ferramental específico

garantindo geometrias e tolerâncias apertadas com alta repetitividade.

O processo é ECOLOGICAMENTO CORRETO e exerce menor impacto ao meio ambiente (quando

comparado aos processos convencionais) devido a melhor utilização da matéria-prima, menor

consumo de energia e utilização seletiva de elementos de liga.

Soldagem

A soldagem é um processo que visa a união localizada de materiais, similares ou não, de forma permanente, baseada na ação de forças em escala atômica semelhantes às existentes no interior do material e é a forma mais importante de união permanente de peças usadas industrialmente. Existem basicamente dois grandes grupos de processos de soldagem. O primeiro se baseia no uso de calor, aquecimento efusão parcial das partes a serem unidas, e é denominado processo de soldagem por fusão.

O segundo se baseia na deformação localizada das partes a serem unidas, que pode ser auxiliada pelo aquecimento dessas até uma temperatura inferior à conhecida como processo de soldagem por pressão ou processo de soldagem no estado sólido.

Processo de Fabricação de Peças Plásticas

Os produtos plásticos podem ser moldados em vários processos de transformação, onde

as diversas resinas poliméricas em formato de grânulos, pó ou líquidos, depois de

aquecidas e/ou catalisadas, podem ser processadas pelos métodos de :

Extrusão

Sopro

Injeção

Termoformagem

Calandragem

Rotomoldagem

Compressão

Fundição

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Extrusão:

A matéria-prima é amolecida é e sua saída é forçada através de uma matriz instalada no

equipamento denominada rosca extrusora, produzindo um produto que conserva a sua

forma ao longo de sua extensão, após seu resfriamento.

Aplicação: fabricação de produtos flexíveis, como embalagens, sacolas, sacos e bobinas

também conhecidos como filme, após o processo de extrusão, podem ser modelados no

produto final com soldas e cortes e produtos rígido s ou semi-rígidos, como tubos, perfis,

mangueiras e chapas.

Sopro:

A matéria-prima amolecida pelo calor no canhão da extrusora, é forçada através de uma

matriz e ou fieira, formando uma mangueira. Quando o molde fecha sobre esta mangueira é

introduzido uma agulha onde o ar é soprado, forçando o material a ocupar as paredes ocas do

molde formando a peça. Após o resfriamento a peça é extraída.

Injeção:

A matéria-prima amolecida pelo calor dentro do cilindro de injeção e sob pressão é injetada

através de canais de injeção do molde para o interior das cavidades, as quais reproduzem o

produto a ser fabricado. A máquina utilizada neste processo, denomina-se injetora.

O produto é extraído depois de resfriado o suficiente para manter a forma e as dimensões

necessárias.

Processos complementares tipo calandragem com ou sem laminação:

Onde são agregados outros materiais não plásticos como tecidos, metais para produção de

mancais, isolantes, toalhas de mesa, bem como embalagens de várias camadas com papel,

metal e outros.

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Laminação:

Este processo com superposição de materiais como papel, papelão, metais, previamente

tratados com resina termoplástica, forma um “sanduíche” que é prensado com aquecimento,

proporcionando a aderência total das camadas, resultando em produtos altamente resistentes.

Havendo indicação técnica em ter as espessuras uniformes e ou dimensionalmente controladas

utiliza-se o sistema de calandragem, ou seja, o estiramento por dois ou mais cilindros.

Termoformagem/ Vácuo-formagem /Vacumforming:

Moldagem de produtos a partir do aquecimento de uma chapa de resina termoplástica, que

introduzida no molde fixado em uma prensa e acionado molda o produto. A moldagem pode

ser feita com a utilização de ar quente, o qual suga a chapa dentro da cavidade ou

aquecimento do molde, moldando a chapa sem utilização de ar. Este processo é utilizado na

maioria dos produtos de vasilhames descartáveis, como copos, pratos, etc...

Compressão:

Moldagem de produtos a partir do aquecimento de pré-formas ou diretamente do pó.

Utilizada para a moldagem de materiais termofixos.

Transferência:

Moldagem de produtos a partir do aquecimento de materiais termofixos, a partir do pó ou de

pré-formas, que se dá em duas etapas:

Compressão;

Transferência do material para dentro das cavidades.

Fundição ou Casting:

É um processo para baixa produção, quase sempre utilizado para a fabricação de protótipos.

Consiste em despejar a resina líquida adicionada a outras substâncias que promovem

endurecimento (catalisadores ou agentes de cura) dentro de um molde.

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Na fundição podem ser utilizadas tanto resinas termoplásticas como resinas termorrígidas

(termofixas).

Não é empregado aquecimento ou pressão.

Este método é usado para a produção de brindes, pequenos adornos, dentre outros.

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RODA GIGANTE

CONFORMAÇÃO PLÁSTICA METALURGIAPROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PEÇAS

PLÁSTICAS

Peça Desenho Característica básica/ material

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Inje

ção

Term

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ão

Aro principal do brinquedo

Arame diâmetro 6,35 mm, cortado, moldado e soldado de acordo com o modelo da roda.

Diâmetro da Roda Gigante = 300 mm.

X

X X

Cadeiras do brinquedo Material plástico. X

Base da roda Aço fundido.

X

X

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Mapa de processo da Roda Gigante

Peça: Arco da Roda Gigante

Material: Arame especificado em uma medida maior do

que o projeto.

Método: Utilizando a Fieira e o auxilio de um tambor

motorizado, reduzindo o diâmetro do arame a 6,35 mm.

Método: Utilizando a serra de fita para realizar um corte

preciso do arame.

Método: Utilizando uma máquina de solda TIG para

garantir um bom acabamento da união.

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Arco da roda gigante acabado

Peça acabada

Trefilação

Usinagem – corte do arame

Modelagem em gabarito

Solda para unir as duas partes do

arame.

Matéria prima

Mapa de processo da Roda Gigante

Peça: Cadeira do brinquedo

Material: Poliestireno - PS (plástico específico para a

fabricação de brinquedos), nas dimensões acima do

especificado.

Método: Utilização de moldes e calor para formar as peças

desejadas.

Método: Utilização de moldes com contornos cortante.

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Cadeira do brinquedo acabado

Peça acabada

Termoformação

Termoformação corte das rebarbas

Matéria prima

Mapa de processo da Roda Gigante

Peça: Base da roda

Material: Aço com material suficiente para confecção das

rodas.

Método: Aquecimento do metal até o ponto de fusão.

Método: Utilização de fresa para acabamento superficial .

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Base da roda acabada

Peça acabada

Fundição

Usinagem

Matéria prima

PISTA DE CARRINHO

CONFORMAÇÃO PLÁSTICA METALURGIA PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PEÇAS PLÁSTICAS

Peça Desenho Característica básica/ material

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Inje

ção

Term

odef

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ação

Corpo do carrinho

Chapa de Aço 1,6 mm estampado. X

Base do carrinho.

Aço sinterizado. X X

Chão da Pista

Chapa de aço laminada. X

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Mapa de processo da Pista de Carrinho

Peça: Corpo do carrinho

Material: Chapa de aço de 1,6 mm.

Método: Utilizando uma prensa e uma ferramenta que tem o

formato da peça a ser estampada.

Método: A própria ferramenta executa o corte.

Método: Utilizando uma fresa para dar acabamento na chapa.

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Peça acabadaArco da roda gigante acabado

Estampagem

Estampagem

Usinagem

Matéria prima

Mapa de processo da Pista de Carrinho

Peça: Base do carrinho

Material: Aço com material suficiente para confecção das

rodas.

Método: Aquecimento do metal até o ponto de fusão.

Método: Aquecimento do aço abaixo ao ponto de fusão e com a

utilização de um prensa ele chega ao formato desejado e já

executa a sinterização da peça.

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Base da roda acabada Peça acabada

Fundição

Forjamento

Matéria prima

Mapa de processo da Pista de Carrinho

Peça: Chão da Pista

Material: Chapa de aço com material suficiente para confecção

das rodas.

Método: Utilização de calandras com o objetivo de reduzir a

espessura da chapa..

Método: Utilização de dobradeira para dar acabamento no

formato da pista. .

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Chão da pista acabada

Peça acabada

Laminação

Usinagem

Matéria prima

Questionário referente aos PROCESSOS DE FABRICAÇÃO POR TRABALHO

MECÂNICO

1) Quais as vantagens e desvantagens e se utilizar cadeiras de laminação do tipo duo com

retorno por cima, duo reversível, trio e quádruo?

Trio: três cilindros laminadores. Peça avança entre cilindros inferior e médio mas

retorna entre cilindros superior e médio (não é necessário reverter o sentido de giro

dos cilindros)

- Quádruo: quatro cilindros, dois de trabalho e dois de apoio. Obtém espessura

uniforme em toda a seção transversal.

2) Para laminação contínua, todas as cadeiras de laminação devem rotacionar na mesma

velocidade?

Como a espessura h1 é menor que h0 , tem-se que a velocidade v1 é maior que v0.

3) Em que tipo de operação de laminação realiza-se maior redução de espessura: desbaste

ou acabamento? Por quê?

Acabamento, pois nesse processo podem-se realizar reduções de 50%, 40%, 40%,

35%, 15%, 10%%. Placa com 28 mm no início do acabamento ficaria com 2,5 mm ao

final do acabamento.

4) O que é decapagem?

Chama-se decapagem a todo o processo sobre superfícies metálicas que visa à

remoção de oxidações e impurezas inorgânicas, como as carepas de laminação e

recozimento, camadas de oxidação (como a ferrugem), crostas de fundição e

incrustações superficiais.

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5) Qual são as diferenças de movimentação da ferramenta nos forjamentos por

prensagem e forjamentos por martelamento (livre e matriz)? O que isso implica na

durabilidade das ferramentas?

Por prensagem é realizado por equipamento hidráulico que quando acionado deforma

uma peça por pressão, a de martelamento é realizado através de aplicação de força

através de um martelo. A durabilidade da ferramenta na prensa é maior devido a

impactos bruscos causados pelo martelamento.

6) Em que tipo de operação de forjamento é utilizados canais de rebarba? Para que

servem esses canais?

Cavidade periférica existe para conter excesso de material, que deve ser previsto para

preenchimento total da matriz.

7) O se faz para evitar o desalinhamento das duas partes de uma matriz de forjamento em

matriz?

Utilizar sistemas de referência para alinhamento das matrizes (formatos macho e

fêmea)

8) Quais são os tipos de operação de estampagem?

Tipos de operação:

- corte;

- dobramento e encurvamento;

- estampagem profunda (às vezes a quente).

9) Ordene os processos em função do esforço necessário na prensa: forjamento por

prensagem, dobramento de chapas, corte de chapas.

Forjamento por prensagem, corte de chapas e dobramento de chapas.

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10) Para que serve o disco de retenção na estampagem profunda?

Para evitar enrugamento da chapa

11) Quais as diferenças entre as geometrias das peças extrudadas e estiradas?

Extrudadas: produção de perfis de seção transversal variada (sólidos ou tubulares).

Estiradas: Obtenção de fios (elétricos) e arames (construção) a partir do fio-máquina

(produto semi acabado de aproximadamente 6,4 mm de diâmetro).

12) O que ocasiona o efeito de encruamento?

O encruamento é causado pela deformação plástica realizada abaixo da temperatura de

recristalização gerando o endurecimento e aumento de resistência do metal.

13) É possível fazer tubos sem costura por extrusão?

Sim através de uma matriz e um mandril que forma na saída um tubo sem emendas.

14) Por que o processo de cunhagem é sempre realizado a frio?

Devido aos materiais terem o teor baixo carbono (até 0,30%), aços inoxidáveis, cobre,

prata, outro, etc, deixando mais mole.

15) Compare as características dos processos de estampagem profunda e de repuxamento

aplicados na fabricação de uma panela.

O repuxamento acontece na conformação de chapas em cilindros, cones, semi-esferas,

sinos, em que a peça sofre movimento de rotação enquanto é conformada.

A estampagem ocorre somente movimento vertical na peça

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