O documento discute os processos de fabricação de materiais, especificamente a fabricação de aço. Descreve as etapas da siderurgia, incluindo a preparação da matéria-prima, redução, refino e conformação para transformar o minério de ferro em aço através de processos como o alto-forno, conversor LD, aciaria elétrica e lingotamento. Também discute as estruturas cristalinas, classificação e propriedades dos materiais, com foco nos metais ferrosos.

1. Processos de Fabricação Luciano Santos

2. Processos de Fabricação A fabricação pode ser definida como a arte e a ciência de transformar os materiais em produtos finais utilizáveis e num contexto de economia de mercado – vendáveis. A nível industrial a fabricação está evidentemente relacionada a diversas outras atividades técnicas. Fabricar é transformar matérias-primas em produtos acabados, por uma variedade de processos.

3. Processos de Fabricação Classificação

4. Processos de Fabricação Classificação

5. Classificação Processos de Fabricação

6. Processos de Fabricação Materiais para Construção Mecânica - Átomos - Estrutura Cristalina - Classificação - Propriedades

7. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina Se você pudesse ampliar a maioria dos materiais sólidos a ponto de ver as partículas que o compõem, observaria que essas partículas se arrumam de uma forma muito organizada.

8. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina Essa organização parece uma rede em três dimensões que se repete em todo o material. Ela é chamada estruturacristalina. Materiais metálicos, como o ferro, o aço, o cobre e materiais não-metálicos, como a cerâmica, apresentam esse tipo de estrutura.

9. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Rede Cristalina É a estrutura cristalina que se forma segundo um reticulado espacial de forma geométrica definida e simétrica dos átomos no espaço.

10. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Parâmetro de Rede É a distancia entre as posiçõesmédias dos átomos. OBS: A estrutura cristalina é determinada pelo tipo e pelo parâmetro da rede.

11. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Parâmetro de Rede

12. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Látice ou célula unitária É o menor elemento espacial que pode representar a simetria da rede cristalina.

13. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina Dependendo da forma geométrica que essas estruturas cristalinas apresentam, elas recebem um nome.

14. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina Assim, se você tiver metais como berílio, zinco e cádmio, a estrutura formada será um prisma hexagonal, com três átomos dentro dela. Essa estrutura se chama hexagonalcompacta, ou HC.

15. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Estrutura Hexagonal Compacta

16. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina

17. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina Se os metais a sua disposição forem alumínio, níquel, cobre, prata, ouro, platina, chumbo, por exemplo, a estrutura terá a forma de um cubo com um átomo em cada uma de suas faces. Essa estrutura recebe o nome de estrutura cúbica de face centrada, ou CFC.

18. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Estrutura Cúbica de Face Centrada

19. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina Metais como ferro, cromo, tungstênio, molibdênio apresentam a estrutura em forma de cubo com um átomo extra em seu centro. Essa estrutura recebe o nome de estrutura cúbica de corpo centrado, ou CCC.

20. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Estrutura Cúbica de Corpo Centrado

21. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Alotropia É a propriedade que possui um material de apresentar-se em dois ou mais estados cristalinos diferentes, seja pela simetria seja pela estrutura reticular de acordo com a mudança de temperatura.

22. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Alotropia Exemplos: 1. O ferro acima de 723°C apresenta uma estrutura cúbica de corpo centrado (CCC); 2. O ferro entre uma temperatura de 910°C a 1400°C apresenta uma estrutura cúbica de face centrada (CFC);

23. Materiais para Construção Mecânica Estrutura Cristalina - Alotropia Exemplos: 3. O ferro com a temperatura acima 1400° no estado sólido apresenta uma estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) com parâmetro de rede aumentado; 4. O alumínio à temperatura ambiente apresenta uma estrutura hexagonal compacta.

24. Materiais para Construção Mecânica Classificação Os materiais estão agrupados em duas famílias: -Materiais metálicos ferrosos e não-ferrosos; -Materiais não-metálicos naturais e sintéticos.

25. Materiais para Construção Mecânica Classificação

26. Materiais para Construção Mecânica Propriedades Cada material possui características próprias: o ferro fundido é duro e frágil, o aço é bastante resistente, o vidro é transparente e frágil, o plástico é impermeável, a borracha é elástica, o tecido é bom isolante térmico...

27. Materiais para Construção Mecânica Propriedades Dureza, fragilidade, resistência, impermeabilidade, elasticidade, condução de calor... Todas essas capacidades próprias de cada material e mais algumas que estudaremos são o que chamamos de propriedades.

28. Materiais para Construção Mecânica Propriedades Para tornar nosso estudo mais fácil, as propriedades foram reunidas em grupos, de acordo com o efeito que elas causam. Assim, temos: - Propriedades físicas; - Propriedades químicas.

29. Materiais para Construção Mecânica Propriedades - Propriedades Físicas Esse grupo de propriedades determina o comportamento do material em todas as circunstâncias do processo de fabricação e de utilização. Nele, você tem as propriedades mecânicas, as propriedades térmicas e as propriedades elétricas.

30. Materiais para Construção Mecânica Propriedades - Propriedades Físicas As propriedades mecânicas aparecem quando o material está sujeito a esforços de natureza mecânica. Isso quer dizer que essas propriedades determinam a maior ou menor capacidade que o material tem para transmitir ou resistir aos esforços que lhe são aplicados.

32. Elasticidade

33. Plasticidade

34. Dureza

35. Fragilidade

36. Densidade

37. Usinabilidade

38. Tenacidade

39. Soldabilidade

41. Dilatação Térmica

42. Condutividade Térmica

45. Resistência aos ácidos

47. Materiais para Construção Mecânica Metais Para que um metal seja considerado ferroso, é necessário que ele constitua uma liga de ferro com carbono e podem aparecer mais outros elementos como: Silício, manganês, fósforo e enxofre.

48. Materiais para Construção Mecânica Metais Os materiais ferrosos mais importantes são: - Aço (e suas ligas) - Ferro Fundido

49. Materiais para Construção Mecânica Metais Aços e Ferros Fundidos são obtidos por via líquida, isto é, são elaborados no estado de fusão. São chamados aços, quando contêm de 0,022 a 2,11% de carbono, e ferros fundidos, quando o teor deste elemento está entre 2,11 e 6,7%.

50. Materiais para Construção Mecânica Metais Aços Os aços podem ser divididos em duas grandes categorias, a saber: -Aços ao carbono -Aços especiais

51. Materiais para Construção Mecânica Metais Aço Carbono Os aços ao carbono são ligas Fe-C que tem como elementos fundamentais o ferro e o carbono, apresentando pequenas porcentagens de outros elementos, tais como silício, manganês, fósforo, enxofre, cobre, etc.

52. Materiais para Construção Mecânica Metais Aço Carbono Os aços ao carbono podem ser classificados em razão da quantidade (teor) de carbono que contém, da seguinte forma:

53. Materiais para Construção Mecânica - Aços Extra-Doces ( < 0,15% C ) (SAE ou ABNT 1010 e 1015) - Aços Doces (0,15 – 0,30% C) (SAE ou ABNT 1020) -Aços Meio-Doces (0,30 – 0,40% C) (SAE ou ABNT 1030 a 1040) -Aços Semi-Duros (0,40 – 0,60% C) (SAE ou ABNT 1040 a 1060) -Aços Duros (0,60 – 0,70% C) (SAE ou ABNT 1060 a 1070) - Aços Extra-Duros (0,70 – 1,20% C) (SAE ou ABNT 1070 a 1095)

54. Materiais para Construção Mecânica Para fins de aplicação industrial e de tratamentos térmicos, os aços ao carbono, resumidamente, são conhecidos da seguinte forma: - Aços de baixo teor de carbono..................1010 a 1035 - Aços de médio teor de carbono.................1040 a 1065 - Aços de alto teor de carbono.....................1070 a 1095

55. Materiais para Construção Mecânica

56. Materiais para Construção Mecânica Metais Aços liga ou aços especiais São ligas de Ferro mais Carbono, além dos outros elementos presentes nos aços ao carbono adicionamos propositadamente elementos como o níquel (Ni), cromo (Cr), tungstênio (W), Vanádio (V), cobalto (Co), molibdênio (Mo), com a finalidade de melhorar as propriedades mecânicas e tecnológicas.

57. Materiais para Construção Mecânica Os aços especiais podem ser classificados em:

58. Materiais para Construção Mecânica Formas de comercialização do aço:

59. Materiais para Construção Mecânica Formas de comercialização do aço:

60. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia É o ramo da metalurgia que se dedica a fabricação e tratamento dos materiais ferrosos.

62. Redução

63. Refino

65. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Etapas para a obtenção do aço: - Redução (Ferro Gusa)

66. Materiais para Construção Mecânica Alto Forno

67. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Etapas para a obtenção do aço: - Refino (Aciaria)

68. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia O refino do aço normalmente é realizado em batelada pelos seguintes processos: - Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga predominantemente líquida). - Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA (carga predominantemente sólida).

69. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Conversor LD

70. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Aciaria Elétrica

71. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Após o refino, o aço ainda não se encontra em condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composição química e na temperatura. - Forno de panela - Desgaseificação

72. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Forno de Panela

73. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Desgaseificação

74. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Toda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É necessário, pois, solidificá-lo de forma adequada em função da sua utilização posterior. Esse processo é denominado lingotamento.

75. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia O lingotamento do aço pode ser realizado de três maneiras distintas: - DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira; - INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base; - CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para um molde de cobre refrigerado à água.

76. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Lingotamento Contínuo

77. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqüente laminação.

78. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Seções possíveis no lingotamento contínuo (mm)

80. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia - Compressão direta: Forjamento, Laminação; - Compressão indireta: Trefilação, Extrusão, Embutimento; - Trativo: Estiramento; - Dobramento: Dobramento; - Cisalhamento: Corte.

81. Materiais para Construção Mecânica Siderurgia Tipos de Conformação

82. Materiais para Construção Mecânica Lingotamento e Laminação

83. Materiais para Construção Mecânica Produção do aço (Resumo)

84. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido O ferro fundido é o que chamamos de uma liga ternária. Isso quer dizer que ele é composto de três elementos: ferro, carbono (2 a 4,5%) e silício (1 a 3%). Existe ainda o ferro fundido ligado, ao qual outros elementos de liga são acrescentados para dar alguma propriedade especial à liga básica

85. Materiais para Construção Mecânica Tipos de Ferro Fundido Dependendo da quantidade de cada elemento e da maneira como o material é resfriado ou tratado termicamente, o ferro fundido será cinzento, branco, maleável ou nodular.

86. Materiais para Construção Mecânica Tipos de Ferro Fundido O que determina a classificação em cinzento ou branco é a aparência da fratura do material depois que ele resfriou. E essa aparência, por sua vez, é determinada pela forma como carbono se apresenta depois que a massa solidifica. E ele se apresenta sob duas formas : como cementita (Fe3C) ou como grafita , um mineral de carbono usado , por exemplo , na fabricação do lápis .

87. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Cinzento O carbono se apresenta sob a forma de grafita , em flocos ou lâminas, que dá a cor acinzentada ao material. Como o silício favorece a decomposição da cementita em ferro e grafita, esse tipo de liga ferrosa apresenta um teor maior de silício (até 2,8%).

88. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Cinzento Apresenta boa usinabilidade e grande capacidade de amortecer vibrações. É empregado nas indústrias automobilísticas, de equipamentos agrícolas e de máquinas e, na mecânica pesada, na fabricação de blocos e cabeçotes de motor, carcaças e platôs de embreagem, suportes, barras e barramentos para máquinas industriais.

89. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Cinzento Apresenta elevadas porcentagens de carbono (de 3,5% a 5%). Muito resistente à compressão. Não resiste bem à tração. Fácil de ser fundido e moldado em peças.

90. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Cinzento

91. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Branco Formado no processo de solidificação, quando não ocorre a formação da grafita e todo o carbono fica na forma de carboneto de ferro (ou cementita). Quando quebrado, a parte fraturada é brilhante e quase branca.

92. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Branco Tem baixo teor de carbono variando entre 2,5 a 3 % e de silício menor que1 %. Difícil de ser fundido. Muito duro, difícil de ser usinado, só podendo ser trabalhado com ferramenta de corte especiais. É usado apenas em peças que exijam muito resistência ao desgaste.

93. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Branco - revestimentos de moinhos; - bolas para moinhos de bolas; - rodas de ferro para vagões; - cilindros para laminação de borracha, vidro, plástico, metal; - peças para britadeiras; - matrizes.

94. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Branco

95. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Maleável Material que reúne as vantagens do aço e as do ferro fundido cinzento. Tem, ao mesmo tempo, alta resistência mecânica e alta fluidez no estado líquido, o que permite a produção de peças complexas e finas.

96. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Maleável É produzido a partir de um ferro fundido branco submetido a um tratamento térmico, por várias horas, que torna as peças fabricadas com esse material mais resistentes ao choque e às deformações. Dependendo das condições do tratamento térmico, o ferro pode apresentar o núcleo preto ou branco.

97. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Maleável O ferro fundido maleável de núcleo preto (ou americano) passa por um tratamento térmico em atmosfera neutra, em que a cementita se decompõe em ferro e carbono e, no qual, o carbono forma uma grafita compacta, diferente da forma laminada dos ferros fundidos cinzentos.

98. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Maleável O ferro fundido maleável de núcleo preto é usado para a fabricação de suportes de molas, caixas de direção, cubos de rodas, bielas, conexões para tubulações hidráulicas e industriais. O ferro fundido maleável de núcleo preto não é soldável.

99. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Maleável O ferro fundido maleável de núcleo branco passa por um tratamento térmico, em atmosfera oxidante, no qual o carbono é removido por descarbonetação, não havendo formação de grafita. Por causa disso, ele adquire características semelhantes às de um aço de baixo carbono, pode ser soldado e é empregado na fundição de peças de pequenas espessuras.

100. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Maleável O ferro fundido maleável de núcleo branco é um material indicado para a fabricação de barras de torção, corpos de mancais, flanges para tubos de escapamento. De uma forma geral os ferros fundidos maleáveis apresentam as seguintes propriedades: -resistência à tração, à fadiga, ao desgaste e à corrosão; - dureza; - boa usinabilidade.

101. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Maleável de núcleo preto

102. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular A estrutura apresenta partículas arredondadas de grafita. Isso é obtido com a adição de elementos, como o magnésio, na massa metálica ainda líquida. Com o auxílio de tratamentos térmicos adequados, esse material pode apresentar propriedades mecânicas, como ductilidade, a tenacidade, a usinabilidade e as resistências mecânica e à corrosão, melhores do que as de alguns aços-carbono.

103. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular Por causa disso e do menor custo de processamento, está substituindo alguns tipos de aços e os ferros fundidos maleáveis na maioria de suas aplicações. Mancais, virabrequins, cubos de roda, peças de sistema de transmissão de automóveis, caminhões e tratores são produtos fabricados com o ferro fundido nodular.

104. Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular

105. Materiais para Construção Mecânica

106. Processos de Fabricação Os processos de transformação dos metais e ligas metálicas em peças para utilização em conjuntos mecânicos são inúmeros e variados: você pode fundir, conformar mecanicamente, soldar, utilizar a metalurgia do póe usinaro metal e, assim, obter a peça desejada.

107. Processos de Fabricação Evidentemente, vários fatores devem ser considerados quando se escolhe o processo de fabricação. Como exemplo, podemos lembrar: o formato da peça, as exigências de uso, o material a ser empregado, a quantidade de peças que devem ser produzidas, o tipo de acabamento desejado, e assim por diante.

108. Processos de Fabricação Fundição Dentre essas várias maneiras de trabalhar o material metálico, a fundição se destaca, não só por ser um dos processos mais antigos, mas também porque é um dos mais versáteis, principalmente quando se considera os diferentes formatos e tamanhos das peças que se pode produzir por esse processo.

109. Processos de Fabricação Fundição É o processo de fabricação de peças metálicas que consiste essencialmente em encher com metal líquido a cavidade de um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser fabricada.

110. Processos de Fabricação Fundição A fundição é um processo de fabricação inicial, porque permite a obtenção de peças com formas praticamente definitivas, com mínimas limitações de tamanho, formato e complexidade, e também é o processo pelo qual se fabricam os lingotes.

111. Processos de Fabricação Fundição: Vantagens As peças fundidas podem apresentar formas internas e externas bem simples ou bastante complicadas, com formatos impossíveis de serem obtidos por outros processos.

112. Processos de Fabricação Fundição: Vantagens É possível produzir peças com poucas gramas de peso (e com espessura de apenas alguns milímetros), até peças pesando muitas toneladas. As peças fundidas só apresentam restrições dimensionais devido às limitações dos equipamentos de cada indústria.

113. Processos de Fabricação Fundição: Vantagens O processo de fundição permite um alto grau de automatização, portanto, é possível produzir com velocidade e em grande quantidade.

114. Processos de Fabricação Fundição: Vantagens As peças fundidas podem ser produzidas dentro de variados padrões de acabamento (mais ásperos ou mais lisos) e com tolerâncias dimensionais variadas (entre 0,2 mm e 6 mm aproximadamente), em função do processo adotado. Por causa disto, há uma grande economia em operações de usinagem.

115. Processos de Fabricação Fundição: Vantagens A peça fundida possibilita grande economia de peso, porque permite a obtenção de paredes com espessuras quase ilimitadas.

116. Processos de Fabricação Fundição O processo de fabricação por meio de fundição pode ser resumido nas seguintes operações: 1. Confecção do modelo 5. Vazamento 2. Confecção do molde 6. Desmoldagem 3. Confecção dos machos 7. Rebarbação 4. Fusão 8. Limpeza

117. Processos de Fabricação Fundição Essa seqüência de etapas é a que normalmente é seguida no processo de fundição por gravidade em areia, que é o mais utilizado. Um exemplo bem comum de produto fabricado por esse processo é o bloco dos motores de automóveis e caminhões.

118. Processos de Fabricação Fundição O processo de fundição por gravidade com moldagem em areia apresenta variações. As principais são: fundição com moldagem em areia aglomerada com argila; fundição com moldagem em areia aglomerada com resinas.

119. Processos de Fabricação Fundição A fundição por gravidade usa também moldes cerâmicos. Esse processo recebe o nome de fundição de precisão. Existe ainda um outro processo de fundição por gravidade que usa moldes metálicos. Quando são usados moldes metálicos, não são necessárias as etapas de confecção do modelo e dos moldes. Outro processo que usa molde metálico é o processo de fundiçãosob pressão.

120. Processos de Fabricação Fundição: Defeitos dos produtos fundidos Inclusão da areia do molde nas paredes internas ou externas da peça. Defeitos de composição da liga metálica que causam o aparecimento de partículas duras indesejáveis no material. Rechupe. Porosidade.

121. Processos de Fabricação

122. Processos de Fabricação Conformação Mecânica Em um ambiente industrial, a conformação mecânica é qualquer operação durante a qual se aplicam esforços mecânicos em metais, que resultam em uma mudança permanente em suas dimensões.

123. Processos de Fabricação Conformação Mecânica Para a produção de peças de metal, a conformação mecânica inclui um grande número de processos: laminação, forjamento, trefilação, extrusão, estampagem...Esses processos têm em comum o fato de que, para a produção da peça, algum esforço do tipo compressão, tração, dobramento, tem que ser aplicado sobre o material.

124. Processos de Fabricação Conformação Mecânica Materiais que têm estrutura CFC têm uma forma de agrupamento atômico que permite o deslocamento de camadas de átomos sobre outras camadas. Por isso, eles se deformam mais facilmente do que os que apresentam os outros tipos de arranjos.

125. Processos de Fabricação Conformação Mecânica Isso acontece porque, nessa estrutura, os planos de escorregamento permitem que camadas de átomos “escorreguem” umas sobre as outras com mais facilidade.

126. Processos de Fabricação Laminação É um processo de conformação mecânica pelo qual um lingote de metal é forçado a passar por entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, com a mesma velocidade.

127. Processos de Fabricação Laminação Ao passar entre os cilindros, o material sofre deformação plástica. Por causa disso, ele tem uma redução da espessura e um aumento na largura e no comprimento.

128. Processos de Fabricação Laminação A laminação pode ser feita a quente ou a frio. Ela é feita a quente quando o material a ser conformado é difícil de laminar a frio ou quando necessita de grandes reduções de espessura.

129. Processos de Fabricação Laminação Encruamento é o resultado de uma mudança na estrutura do metal, associada a uma deformação permanente dos grãos do material, quando este é submetido à deformação a frio. O encruamento aumenta a dureza e a resistência mecânica.

130. Processos de Fabricação Laminação

131. Processos de Fabricação Laminação A laminação a frio se aplica a metais de fácil conformação em temperatura ambiente, o que é mais econômico. É o caso do cobre, do alumínio e de algumas de suas ligas.

132. Processos de Fabricação Laminação Sendo a quente ou a frio, a laminação parte dos lingotes que, passando pelos laminadores, pode se transformar em produtos de uso imediato como trilhos, vigas e perfis. Pode se transformar também em produtos intermediários que serão usados em outros processos de conformação mecânica.

133. Processos de Fabricação Laminação

134. Processos de Fabricação Laminação As instalações de uma laminação são compostas por fornos de aquecimento e reaquecimento de lingotes, placas e tarugos, sistemas de roletes para deslocar os produtos, mesas de elevação e basculamento, tesouras de corte e, principalmente, o laminador.

135. Processos de Fabricação Laminação

136. Processos de Fabricação Laminação

137. Processos de Fabricação Extrusão É o processo de fabricação utilizado para obtenção de perfis com formato complicados ou, então, de tubos.

138. Processos de Fabricação Extrusão Assim como a laminação, a extrusão é um processo de fabricação de produtos semi-acabados, ou seja, produtos que ainda sofrerão outras operações, tais como corte, estampagem, usinagem ou forjamento, antes de seu uso final.

139. Processos de Fabricação Extrusão O processo de extrusão consiste basicamente em forçar a passagem de um bloco de metal através do orifício de uma matriz. Isso é conseguido aplicando-se altas pressões ao material com o auxílio de um êmbolo.

140. Processos de Fabricação Extrusão

141. Processos de Fabricação Extrusão O produto extrudado tem como característica: seção transversal reduzida e grande comprimento

142. Processos de Fabricação Extrusão De acordo com o tipo de metal, que deve suportar rigorosas condições de atrito e temperatura, e com a seção a ser obtida, a extrusão pode ser realizada a quente ou a frio.

143. Processos de Fabricação Extrusão O metais mais duros, como o aço, passam normalmente pelo processo de extrusão a quente. Esse processo envolve as seguintes etapas:

144. Processos de Fabricação Extrusão Fabricação de lingote ou tarugo de seção circular. Aquecimento uniforme do lingote ou tarugo. Transporte do lingote ou tarugo aquecido para a câmara de extrusão.

145. Processos de Fabricação Extrusão 4. Execução da extrusão: com o tarugo aquecido apoiado diante da câmara de extrusão, o pistão é acionado e o material é empurrado para o interior da câmara. 5. Fim da extrusão: o pistão recua e a câmara se afasta para a retirada do disco e da parte restante do tarugo. 6. Remoção dos resíduos de óxido com o auxílio de disco raspador acionado pelo pistão.

146. Processos de Fabricação Extrusão Na extrusão a quente, as reduções de área conseguidas são da ordem de 1:20 (um para vinte). Isso significa que, se você tiver uma barra de 100 mm2 de área, ela pode ter sua área reduzida para 5 mm2.

147. Processos de Fabricação Extrusão Os materiais mais dúcteis, como o alumínio, podem passar por extrusão tanto a frio quanto a quente e obtêm reduções de área da ordem de 1:100 (um para cem).

148. Processos de Fabricação Extrusão Na extrusão a frio, o material endurece por encruamento durante a deformação porque os grãos do metal se quebram e assim permanecem, aumentando as tensões na estrutura e, conseqüentemente, sua dureza. Na extrusão a quente, os grãos se reconstituem após a extrusão por causa da alta temperatura.

149. Processos de Fabricação Extrusão Direta

150. Processos de Fabricação Extrusão Indireta

151. Processos de Fabricação Extrusão Os equipamentos usados na extrusão consistem em prensas horizontais, mecânicas ou hidráulicas, com capacidades normais entre 1 500 e 5 mil toneladas. Prensas hidráulicas conseguem cargas de até 30 mil toneladas!

152. Processos de Fabricação Trefilação É o processo de fabricação utilizado para obtenção de rolos de arame, cabos ou fios elétricos. Por esse processo, é possível obter produtos de grande comprimento contínuo, seções pequenas, boa qualidade de superfície e excelente controle dimensional.

153. Processos de Fabricação Trefilação O princípio do processo de trefilação é, de certa forma, parecido com o da extrusão, ou seja, é necessário que o material metálico passe por uma matriz para ter seu diâmetro diminuído e seu comprimento aumentado.

154. Processos de Fabricação Trefilação A grande diferença está no fato de que, em vez de ser empurrado, o material é puxado. Além disso, a trefilação é normalmente realizada a frio.

155. Processos de Fabricação Trefilação

156. Processos de Fabricação Trefilação Existem bancos de tração de até 100 toneladas, capazes de trabalhar a uma velocidade de até 100 metros por minuto, percorrendo distâncias de até 30 metros. Em alguns casos, vários conjuntos desse tipo podem ser montados em série, a fim de produzir arames e fios com diâmetros ainda menores.

157. Processos de Fabricação Trefilação A barra que deve ser trefilada é chamada de fio de máquina. Ela deve ser apontada, para facilitar a passagem pela fieira, e presa por garras de tração que vão puxar o material para que ele adquira o diâmetro desejado.

158. Processos de Fabricação Trefilação A fieira é uma ferramenta cilíndrica que contém um furo no centro por onde passa o fio, e cujo diâmetro vai diminuindo. Assim seu perfil apresenta o formato de um funil.

159. Processos de Fabricação Trefilação Fieiras

160. Processos de Fabricação Trefilação existem dois tipos básicos de máquinas de trefilar: Sem deslizamento Com deslizamento

161. Processos de Fabricação Trefilação sem deslizamento

162. Processos de Fabricação Trefilação com deslizamento

163. Processos de Fabricação Forjamento É um processo de conformação mecânica em que o material é deformado por martelamento ou prensagem. É empregado para a fabricação de produtos acabados ou semi-acabados de alta resistência mecânica, destinados a sofrer grandes esforços e solicitações em sua utilização.

164. Processos de Fabricação Forjamento por martelamento É feito aplicando-se golpes rápidos e sucessivos no metal. Desse modo, a pressão máxima acontece quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente de intensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material. Pontas de eixo, virabrequins, discos de turbinas são exemplos de produtos forjados fabricados por martelamento.

165. Processos de Fabricação Forjamento por martelamento

166. Processos de Fabricação Forjamento por martelamento No forjamento por martelamento são usados martelos de forja que aplicam golpes rápidos e sucessivos ao metal por meio de uma massa de 200 a 3.000 kg que cai livremente ou é impulsionada de uma certa altura que varia entre 1 e 3,5 m.

167. Processos de Fabricação Forjamento por Prensagem Na prensagem, o metal fica sujeito à ação da força de compressão em baixa velocidade e a pressão atinge seu valor máximo pouco antes de ser retirada, de modo que as camadas mais profundas da estrutura do material são atingidas no processo de conformação.

168. Processos de Fabricação Forjamento por Prensagem

169. Processos de Fabricação Forjamento por Prensagem O forjamento por prensagem é realizado por prensas mecânicas ou hidráulicas. As prensas mecânicas, de curso limitado, são acionadas por eixos excêntricos e podem aplicar cargas entre 100 e 8.000 toneladas.

170. Processos de Fabricação Forjamento por Prensagem As prensas hidráulicas podem ter um grande curso e são acionadas por pistões hidráulicos. Sua capacidade de aplicação de carga fica entre 300 e 50.000 toneladas. Elas são bem mais caras que as prensas mecânicas.

171. Processos de Fabricação Forjamento por Prensagem As operações de forjamento são realizadas a quente, em temperaturas superiores às de recristalização do metal. É importante que a peça seja aquecida uniformemente e em temperatura adequada.

172. Processos de Fabricação Forjamento por Prensagem Toda a operação de forjamento precisa de uma matriz. É ela que ajuda a fornecer o formato final da peça forjada. E ajuda também a classificar os processos de forjamento, que podem ser: forjamento em matrizes abertas, ou forjamento livre; forjamento em matrizes fechadas.

173. Processos de Fabricação forjamento em matrizes abertas, ou forjamento livre;

174. Processos de Fabricação forjamento em matrizes fechadas.

175. Processos de Fabricação Estampagem É um processo de conformação mecânica, geralmente realizado a frio, que engloba um conjunto de operações. Por meio dessas operações, a chapa plana é submetida a transformações que a fazem adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca.

176. Processos de Fabricação Estampagem As operações básicas de estampagem são: corte dobramento estampagem profunda (ou "repuxo")

177. Processos de Fabricação Estampagem As chapas metálicas de uso mais comum na estampagem são as feitas com as ligas de aço de baixo carbono, os aços inoxidáveis, as ligas alumínio-manganês, alumínio-magnésio e o latão 70-30, que tem um dos melhores índices de estampabilidade entre os materiais metálicos.

178. Processos de Fabricação Estampagem

179. Processos de Fabricação Estampagem As operações de estampagem são realizadas por meio de prensas que podem ser mecânicas ou hidráulicas, dotadas ou não de dispositivos de alimentação automática das chapas, tiras cortadas, ou bobinas.

180. Processos de Fabricação Estampagem

181. Processos de Fabricação Estampagem Na estampagem, além das prensas, são usadas ferramentas especiais chamadas estampos que se constituem basicamente de um punção (ou macho) e uma matriz.

182. Processos de Fabricação Estampagem Essas ferramentas são classificadas de acordo com o tipo de operação a ser executada. Assim, temos: ferramentas para corte ferramentas para dobramento ferramentas para estampagem profunda

183. Processos de Fabricação Estampagem: Corte de Chapas O corte é a operação de cisalhamento de um material na qual uma ferramenta ou punção de corte é forçada contra uma matriz por intermédio da pressão exercida por uma prensa. Quando o punção desce, empurra o material para dentro da abertura da matriz.

184. Processos de Fabricação Estampagem: Corte de Chapas

185. Processos de Fabricação Estampagem: Dobramento e Curvamento O dobramento é a operação pela qual a peça anteriormente recortada é conformada com o auxílio de estamposde dobramento. Estes são formados por um punção e uma matriz normalmente montados em uma prensa.

186. Processos de Fabricação Estampagem: Dobramento e Curvamento O material, em forma de chapa, barra, tubo ou vareta, é colocado entre o punção e a matriz. Na prensagem, uma parte é forçada contra a outra e com isso se obtém o perfil desejado.

187. Processos de Fabricação Estampagem: Dobramento e Curvamento

188. Processos de Fabricação Estampagem: Dobramento e Curvamento

189. Processos de Fabricação Estampagem Profunda A estampagem profunda é um processo de conformação mecânica em que chapas planas são conformadas no formato de um copo. Ela é realizada a frio e, dependendo da característica do produto, em uma ou mais fases de conformação.

190. Processos de Fabricação Estampagem Profunda Por esse processo, produzem-se panelas, partes das latarias de carros como pára-lamas, capôs, portas, e peças como cartuchos e refletores parabólicos.

191. Processos de Fabricação Estampagem Profunda

192. Processos de Fabricação Estampagem Profunda Quando a profundidade do embutimento é grande, ou seja, tem a altura maior que o diâmetro da peça, e são necessárias várias operações sucessivas para obtê-la, tem-se a reestampagem.

193. Processos de Fabricação Estampagem Profunda

194. Processos de Fabricação Tratamento Térmico É processo de aquecer e resfriar um aço, visando modificar as sua propriedades.

195. Processos de Fabricação Tratamento Térmico Um tratamento térmico é feito em três fases distintas: 1 - aquecimento 2 - manutenção da temperatura 3 - resfriamento

196. Processos de Fabricação Tratamento Térmico

197. Processos de Fabricação Tratamento Térmico: Tipos Existem duas classes de tratamentos térmicos: 1 - Os tratamentos que por simples aquecimento e resfriamento, modificam as propriedades de toda a massa do aço, tais como: a - Têmpera b - Revenimento c - Recozimento

198. Processos de Fabricação Tratamento Térmico: Tipos 2 - Os tratamentos que modificam as propriedades somente numa fina camada superficial da peça. Esses tratamentos térmicos nos quais a peça é aquecida juntamente com produtos químicos e posteriormente resfriado são: a - Cementação b - Nitretação

199. Processos de Fabricação Têmpera É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,4% de carbono. O efeito principal da têmpera num aço é o aumento de dureza.

200. Processos de Fabricação Têmpera: Fases 1ª Fase: – Aquecimento – A peça é aquecida em forno ou forja, até uma temperatura recomendada. (Por volta de 800ºC para os aços ao carbono). 2ª Fase: – Manutenção da temperatura – Atingida a temperatura desejada esta deve ser mantida por algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.

201. Processos de Fabricação Têmpera: Fases 3ª Fase: – Resfriamento – A peça uniformemente aquecida na temperatura desejada é resfriada em água, óleo ou jato de ar.

202. Processos de Fabricação Têmpera: Efeitos 1 - Aumento considerável da dureza do aço. 2 - Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito quebradiço).

203. Processos de Fabricação Têmpera: Observações 1 - A temperatura de aquecimento e o meio de resfriamento são dados em tabelas:

204. Processos de Fabricação Têmpera: Observações 2 - O controle da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, é feito por aparelhos denominados pirômetros. Nas forjas o mecânico identifica a temperatura pela cor do material aquecido.

205. Processos de Fabricação Têmpera: Observações 3 - De início o aquecimento deve ser lento, (pré-aquecimento), afim de não provocar defeitos na peça. 4 - A manutenção da temperatura varia de acordo com a forma da peça; o tempo nesta fase não deve ser além do necessário.

206. Processos de Fabricação Revenimento É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.

207. Processos de Fabricação Revenimento O revenimento é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura resfriando-a em seguida. As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas e para os aços ao carbono variam entre 210ºC e 320ºC.

208. Processos de Fabricação Revenimento: Fases 1ª Fase: – Aquecimento – Feito geralmente em fornos controlando-se a temperatura com pirômetro. Nos pequenos trabalhos os aquecimento pode ser feito apoiando-se a peça polida, em um bloco de aço aquecido ao rubro.

209. Processos de Fabricação Revenimento: Fases O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta.

210. Processos de Fabricação Revenimento: Fases Essas cores, que possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.

211. Processos de Fabricação Revenimento: Fases 2ª Fase: – Manutenção da Temperatura – Possível quando o aquecimento é feito em fornos. 3ª Fase: – Resfriamento – O resfriamento da peça pode ser: – Lento – deixando-a esfriar naturalmente. – Rápido – mergulhando-a em água ou óleo.

212. Processos de Fabricação Revenimento: Efeitos Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua resistência aos choques.

213. Processos de Fabricação Recozimento É o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de uma peça temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da laminação, trefilação etc..

214. Processos de Fabricação Recozimento: Tipos 1 - Recozimento para eliminar a dureza de uma peça temperada.

215. Processos de Fabricação Recozimento: Tipos 2 - Recozimento para normalizar a estrutura de um material.

216. Processos de Fabricação Recozimento: Fases 1ª Fase: Aquecimento – A peça é aquecida a uma temperatura que varia de acordo com o material a ser recozido. (Entre 500ºC e 900ºC).

217. Processos de Fabricação Recozimento: Fases

218. Processos de Fabricação Recozimento: Fases 2ª Fase: Manutenção da temperatura – A peça deve permanecer aquecida por algum tempo na temperatura recomendada para que as modificações atinjam toda a massa da mesma.

219. Processos de Fabricação Recozimento: Fases 3ª Fase: Resfriamento – O resfriamento deve ser feito lentamente, tanto mais lento quanto maior for a porcentagem de carbono do aço.

220. Processos de Fabricação Recozimento: Fases No resfriamento para recozimento adotam-se os seguintes processos: 1 - Exposição da peça aquecida ao ar livre. (Processo pouco usado). 2 - Colocação da peça em caixas contendo cal, cinza, areia ou outros materiais.

221. Processos de Fabricação Recozimento: Fases 3 - Interrompendo-se o aquecimento, deixando a peça esfriar dentro do próprio forno. Nota – No recozimento do cobre e latão o resfriamento deve ser o mais rápido possível.

222. Processos de Fabricação Recozimento: Efeitos − Elimina a dureza de uma peça temperada anteriormente, fazendo-se voltar a sua dureza normal. − Torna o aço mais homogêneo, melhora sua ductilidade tornando-o facilmente usinável.

223. Processos de Fabricação Normalização No processo de normalização, a peça é levada ao forno com temperatura acima da zona crítica, na faixa de 750ºC a 950ºC. O material se transforma em austenita. Depois de uma a três horas, o forno é desligado. A peça é retirada e colocada numa bancada, para se resfriar.

224. Processos de Fabricação Cementação É um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça.

225. Processos de Fabricação Cementação Após a cementação tempera-se a peça; as partes externas adquirem elevada dureza enquanto as partes internas permanecem sem alterações.

226. Processos de Fabricação Cementação A cementação é feita aquecendo-se a peça de aço de baixo teor de carbono, junto com um material rico em carbono (carburante). Quando a peça atinge alta temperatura (750ºC a 1.000ºC) passa a absorver parte do carbono do carburante.

227. Processos de Fabricação Cementação Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o carburante, mais espessa se tornará a camada. Os carburantes podem ser sólidos, (grãos ou pós), líquidos ou gasosos. A qualidade dos carburantes influi na rapidez com que se forma a camada.

228. Processos de Fabricação Cementação: Fases 1ª Fase: Aquecimento − Cementação em caixa: As peças são colocadas em caixas juntamente com o carburante, fechadas hermeticamente e aquecidas até a temperatura recomendada.

229. Processos de Fabricação Cementação: Fases − Cementação em banho: As peças são mergulhadas no carburante líquido aquecido, através de cestas ou ganchos.

230. Processos de Fabricação Cementação: Fases 2ª Fase: Manutenção da temperatura – O tempo de duração desta fase varia de acordo com a espessura da camada que se deseja e da qualidade do carburante utilizado. (0,1mm a 0,2mm por hora).

231. Processos de Fabricação Cementação: Fases 3ª Fase: Resfriamento – A peça é esfriada lentamente dentro da própria caixa. Após a cementação as peças são temperadas.

232. Processos de Fabricação Nitretação É um processo semelhante à cementação, que se faz aquecendo o aço a uma temperatura de 500ºC a 525ºC na presença de um gás denominado Nitrogênio. Após algum tempo, obtém-se uma fina camada, extremamente dura, não havendo necessidade de se temperar a peça.

233. Processos de Fabricação Soldagem É o “processo de união de materiais usado para obter a coalescência (união) localizada de metais e não-metais, produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição” (American Welding Society - AWS)

234. Processos de Fabricação Soldagem Solda: é a zona de união das peças que foram submetidas a um processo de soldagem

235. Processos de Fabricação Terminologia da Soldagem É o estudo dos termos técnicos da soldagem.