CET
- Cursos, Estudos e Tutoriais via Internet
Processos Primários de Fabricação
Prof
Fernando A C de Arruda Penteado
1
Introdução
Nem sempre a estrutura de um
metal obtido por fundição é adequado para determinadas aplicações
que exigem altas resistências à tração e ductilidade, como é o
caso, por exemplo, de perfis estruturais, chapas que serão
conformadas, fios, cabos, etc.
Para
obtenção de propriedades mais compatíveis com estes tipos de aplicação,
os metais passam por outros tipos de processamento, que se caracterizam
por trabalharem o metal através da aplicação de pressão ou choque.
Este
trabalho visa duas coisas: obtenção
do metal na forma desejada e melhoria de suas propriedades mecânicas,
o que é obtido com o rompimento e refino da estrutura dendrítica
presente nos metais fundidos.
Embora
classificados como primários, estes processos podem dar origem a
produtos acabados, tais como trilhos, arames, tubos, etc., mas, na
maioria dos casos, é necessária a utilização de processos secundários
para a obtenção da peça pronta.
Dentre
os processos chamados de primários, os mais comuns são:
· Laminação
· Trefilação
· Forjamento
· Extrusão
Nestes processos, o metal pode ser trabalhado a quente
ou a frio:
Podemos definir como trabalho a quente aquele feito
acima da temperatura de recristalização do metal e trabalho a frio
como aquele realizado abaixo desta temperatura, ou seja, na maioria dos
casos, à temperatura ambiente.
 |
| Conformação a
quente e a frio |
1.1
Características do trabalho a quente:
·
Não
altera a dureza do metal; grãos deformados durante o processo, logo
mudam para novos grãos não deformados.
·
Nesta
mudança os grãos podem ser afinados através de rompimento e reformação,
o que aumenta a tenacidade do metal.
·
O
metal aumenta sua resistência à tração em determinada direção, uma
vez que as impurezas existentes são segregadas em fibras com orientação
definida.
·
O
trabalho a quente é mais fácil e rápido, exigindo máquinas de potência
menor para sua realização, porém que resistam às altas temperaturas
do processo.
·
O
metal pode ser deformado em formas extremas quando quente, porque a
reformação contínua dos cristais elimina rupturas e trincas. Conseqüentemente
as deformações são mais profundas que no trabalho a frio.
·
A
temperatura de trabalho deve ser acima da de recristalização, mas não
muito elevada para evitar a formação de granulometria grosseira.
As
temperaturas altas oxidam e formam carepa na superfície do metal e
tolerâncias rigorosas não podem ser mantidas.
1.2
Características do trabalho a frio:
·
O
trabalho a frio é normalmente precedido do trabalho a quente, remoção
de carepa, limpeza da superfície e possivelmente decapagem.
·
Com
este tipo de trabalho obtêm-se tolerâncias rigorosas, bom acabamento
superficial e boas propriedades mecânicas.
·
O
trabalho a frio deve ser efetuado acima do limite de escoamento do
material para que a deformação seja permanente, embora a deformação
sempre sofra um pequeno decréscimo com a retirada da carga, devido ao
retorno elástico. Este fenômeno é chamado histerese.
·
Quando
um metal é trabalhado a frio os seus cristais são internamente
deformados, provocando aumento de dureza e da resistência mecânica,
perda de ductilidade e tensões residuais que, muitas vezes poderão
levar à ruptura da peça.
·
Isso
pode ser evitado através de um tratamento térmico de recozimento ou
normalização que faz o metal retornar às suas condições originais
ou próximo delas.
·
As
máquinas para execução de trabalhos a frio devem poder exercer forças
muito maiores que as projetadas para trabalhos a quente, portanto
devem ser mais robustas.
1.3
Noções sobre a fabricação de aços
A
principal matéria-prima para fabricação do aço é o gusa líquido
que consiste em ferro líquido contendo, em solução, carbono,
silício, manganês, fósforo e enxofre. Outro material usado é a sucata
proveniente das linhas de laminação e também da própria aciaria.
O
gusa líquido proveniente do alto-forno e a sucata são misturados no
conversor, onde são convertidos em aço.
O
processo de conversão consiste na oxidação dos elementos
dissolvidos no ferro líquido com a conseqüente formação de óxidos
que constituirão a escória, juntamente com a cal e a fluorita
adicionadas. Para que isto ocorra, oxigênio é soprado no banho.
O
grau de oxidação e a conseqüente eliminação ou redução de
determinados elementos químicos é função do tempo de sopro.
Após
o sopro é retirada amostra do banho e da escória para efetuar-se a
análise preliminar.
Com base nesta análise são efetuadas as adições
à panela, durante o vazamento do aço, para controlar a oxidação do
ferro e para colocar a composição química do mesmo, dentro da
especificação solicitada.
O
oxigênio dissolvido no banho mais o oxigênio do ar reagem com as adições,
formando óxidos. Parte dos óxidos (de alumínio, de silício, de
manganês e de ferro), sendo partículas sólidas imersas no ferro líquido,
sofrem, empuxo, deslocando-se para a superfície na panela e formando
uma crosta. Outra parte não tem tempo ou condições de emergir e
ficará retida no interior do aço solidificado.
O
aço líquido é vazado da panela para as lingoteiras onde se inicia o
processo de solidificação do mesmo.
O
nível de oxigênio do banho, associado à técnica de desoxidação
fará com que o lingote obtido seja de um aço acalmado ou
efervescente.
Para
a fabricação de aços acalmados, durante o vazamento, é feita uma
adição de desoxidantes que, praticamente, eliminam todo o oxigênio
dissolvido no aço. Assim o aço líquido ao solidificar não conterá
gases dissolvidos.
A
solidificação do aço inicia na periferia do lingote, nas partes que
estão em contato com as paredes da lingoteira e pelo topo por irradiação.
Com o resfriamento há a contração do metal que dará origem a
vazios na parte superior do lingote. As inclusões não metálicas,
que são insolúveis, tanto no aço líquido como no sólido vão se
concentrando à medida que a solidificação progride terminando por
localizarem-se no vazio, devido a ser esta a última parte a
solidificar do lingote.
Durante
o processo de laminação estes vazios contendo inclusões não soldam
devendo, portanto, serem descartados.
Nos
aços chamados efervescentes este vazio, que faz com que parte do
lingote seja perdido, é distribuído através de todo o lingote em
pequenas bolsas que não concentram todas as inclusões, soldando-se
durante o processo de laminação e permitindo, portanto, um maior
aproveitamento do lingote.
Para
isto, a técnica de desoxidação na panela é controlada de forma a
deixar certa quantidade de oxigênio dissolvida no aço. A
solubilidade do oxigênio e do carbono é bem menor no ferro sólido
que no líquido.
Assim,
na transformação de líquido para sólido, carbono e oxigênio
precipitam formando bolhas de monóxido de carbono (CO).
Estas
bolhas criam correntes na parte líquida do lingote, agitando e
prolongando o tempo de solidificação. Devido a isto o topo do
lingote permanece líquido por mais tempo e os vazios formados pela
contração são preenchidos por metal líquido proveniente daquela
região, ficando apenas pequenos vazios não preenchidos, distribuídos
ao longo do lingote.
Como
esses vazios soldam durante a laminação, não há necessidade do
descarte de parte do lingote.
Existem
ainda, os aços semi-acalmados e os estabilizados que são variações
dos dois tipos que descrevemos.
Após
a operação de lingotamento o lingote resfria até que o seu topo
atinja um estado de solidificação que permita resistir a desmoldagem.
Depois do estripamento, que é nome pelo qual é conhecida esta operação,
os lingotes vão para os fornos-poços para homogeneização de
temperatura, donde saem para serem laminados.
|
|
|
Aço acalmado |
|
Aço efervescente |
.
Fernando
A C de Arruda Penteado
Copyright © 2000- 2005 Cadware® Technology
Todos os direitos são
reservados.
editorial@cadware.com.br
Revisado:
Março/2005
|
