Universidade Federal de Juiz de fora



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Núcleo de Mecânica

Disciplina: Conformação Mecânica







Prof. Jalon de Morais Vieira - Prof. Márcio Silva Alves Branco/Complemento - Prof. Gilberto de Castro Timotheo

1 - INTRODUÇÃO
É o nome genérico dos processos em que se aplica uma força externa sobre a matéria prima, obrigando a a tomar a forma desejada por deformação plástica. O volume e a massa do metal se conservam nestes processos.

As vantagens principais são: bom aproveitamento da matéria prima; rapidez na execução; possibilidade de melhoria e controle das propriedades mecânicas do material, de par com a homogeneização da microestrutura. Por exemplo: bolhas e porosidade em lingotes fundidos podem ser eliminados através de conformação mecânica a quente, melhorando a ductilidade e a tenacidade; a dureza do produto pode ser controlada. Há casos em que controle preciso do grau e velocidade da deformação, assim como da temperatura, durante o processo, permitem otimizar a estrutura e as propriedades mecânicas do produto.

E importante observar, contudo, que o ferramental e os equipamentos para conformação mecânica são comumente caros, exigindo normalmente grandes produções para justificar se economicamente.
2 - CLASSIFICAÇÃO DOS 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.
2.1 - CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO ESFORÇO CONFORMANTE
a) Processos de Compressão Direta:
A força é aplicada na superfície do material o qual escoa perpendicularmente à direção de compressão. As classes principais são:


  1. FORJAMENTO: conformação através de esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora;

  2. LAMINAÇÃO: conjunto de processos em que se faz o material passar através da abertura entre rolos que giram, modificando lhe a secção transversal. Os produtos podem ser placas, chapas, barras de diferentes secções, trilhos, perfis diversos, anéis, e tubos.



b) Processos de Compressão Indireta:
O esforço primariamente aplicado pode ser ou não compressivo; mas a força diretamente responsável pela conformação é constituída em grande parte pela reação compressiva da ferramenta (matriz) sobre o material. Exemplos:

  1. TREFILAÇÃO: redução da secção transversal de uma barra, fio ou tubo, puxando se a peça através de uma ferramenta (fieira, ou trefila) com forma de canal convergente;

  2. EXTRUSÃO: processo em que a peça é empurrada contra a matriz conformadora, tendo reduzida a sua secção transversal, e ficando a parte ainda não extrudada contida num recipiente ou cilindro (container); o produto pode ser uma barra, perfil ou tubo;

  3. EMBUTIMENTO: fabricação de peças em forma de recipiente a partir de retalhos planos de chapa, forçando se a chapa a penetrar no orifício de uma matriz por meio de uma ferramenta convexa (estampo, ou punção) cujo contorno é igual ao que se deseja imprimir à peça.

Obs . Neste caso somente a aba (flange) da peça fica submetida a tal tipo de esforço.


c) Processos de Tração:
O esforço conformante primariamente aplicado é de natureza trativa. Ex. : o estiramento por tração de um retalho de chapa, preso por sua periferia, em torno de um estampo ou molde de forma adequada. A peça tem a sua área superficial aumentada às custas da sua espessura.
d) Processos de dobramento
Envolvem a aplicação de momentos fletores a uma chapa, barra ou tubo, de modo a dobrar a peça em torno de uma ferramenta apropriada.
e) Processos de Cisalhamento:
Envolvem a aplicação de forças cisalhantes suficientemente intensas para romper o metal no plano de cisalhamento; abrangem diferentes operaçoes de corte de chapas , barras e tubos.


Figura 1 –
2.2 - CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO PROPOSITO DA DEFORMAÇÃO
Se o processo visa destruir a estrutura fundida de uma peça bruta através de passes sucessivos de deformação, e o produto semifabricado resultante se destina a ulterior conformação, é chamado de PROCESSO PRIMÁRIO ou OPERAÇÃO DE PROCESSAMENTO. Nesta categoria se incluem sobretudo operações a quente de laminação ou de forjamento.

Os chamados PROCESSOS SECUNDÁRIOS, ou OPERAÇÕES DE FABRICAÇÃO propriamente ditas, partem dos produtos de algum processo primário e transformam nos em peças acabadas. Esta categoria abrange variantes específicas dos processos de deformação maciça e todos os processos de conformacão de chapas.



3 – ASPECTOS CRISTALOGRÁFICOS
3.1 - MECANISMOS DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
Quando, na solicitação mecânica de um corpo metálico, atinge-se a tensão limite de escoamento, o corpo inicia um processo de deformação permanente ou deformação plástica. Dois mecanismos estruturais básicos podem estar presentes no cristal durante o processo de deformação plástica: escorregamento e maclação.

No escorregamento uma parte do cristal move-se em relação a outra parte, segundo determinados planos e direções cristalográficas, conhecidos como planos e direções de escorregamento.

Na maclação uma parte do cristal inclina-se em relação a outra parte a partir de um plano limite das duas partes, denominado plano de maclação.



Figura 2 –
O principal mecanismo de deformação plástica, contudo, é o de escorregamento provocado pela movimentação de discordâncias.
3.2 – DISCORDÂNCIA
A geometria de uma discordância não é simples de ser discutida. Pode-se, contudo, analisar isoladamente os dois tipos fundamentais de discordâncias que compõem a discordância real de um cristal: discordância em linha ou de cunha e discordância em espiral ou de hélice.



Figura 3 –
3.3 – CONTORNO DE GRÃO
O contorno do cristal, ou do grão do agregado policristalino, se apresenta irregular, caracterizando uma região de elevada imperfeição cristalina, com átomos fora de suas posições regulares e de equilíbrio no reticulado cristalino

Devido a esse fato, o movimento de discordâncias é dificultado, o que exige maior nível de solicitação mecânica para dar continuidade à deformação plástica. Além disso, a passagem de uma discordância – em seu movimento – de um cristal para outro adjacente também é dificultada pelo fato desse segundo cristal apresentar, muito provavelmente, uma orientação diferente.





Figura 4 -

4 - ASPECTOS GERAIS DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA
4.1 - ESQUEMA GERAL DO PROCESSO DE CONFORMAÇÃO
Para se ter uma noção das variáveis mais importantes num processo de conformação, é interessante visualizá lo como um sistema total.



Figura 5 -
Primariamente o processo impõe uma determinada mudança de forma ao material, a qual tem lugar num espaço determinado entre as ferramentas (zona de deformação) e do modo imposto pela geometria destas, e a uma velocidade (taxa) também imposta pelo processo e que pode, ser constante ou variável durante o mesmo. O grau, o modo e a velocidade (taxa) da deformação influem no esforço necessário ao processo (carga mecânica) e, portanto, na energia consumida. Um cálculo teórico preciso deste esforço necessitaria uma análise detalhada da distribuição das deformações locais, velocidades e tensões na zona de deformação.

O material na zona de deformação oferece naturalmente uma resistência à mudança de forma, que do ponto de vista mecânico é visualizada como uma tensão de escoamento. Esta é função, por um lado, de características do material como a composição química e a estrutura metalúrgica (natureza, tamanho, forma e distribuição das fases presentes) , e por outro lado de 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.

Especialmente em condições de alta temperatura e/ou grande velocidade de deformação, podem se tornar importantes fenômenos metalúrgicos tais como recristalização , transformações de fases , precipitação e fratura. Visto que o material tende sempre a se deslocar ao longo da superfície das ferramentas o atrito ao longo desta interface é normalmente um fator, inevitável, mantendo relação com a eficiência do sistema de lubrificação, e influindo na taxa de desgaste das ferramentas e no acabamento superficial do produto.

Finalmente, a transferência de calor da peça para as ferramentas é importante nos muitos casos em que a peça é trabalhada em temperatura muito superior à ambiente.


4.2 - EFEITO DO TAMANHO DE GRÃO
As fronteiras de grão podem ser fontes de discordâncias mas também representam barreiras para o movimento delas. Assim, encontra se em geral que, em temperaturas inferiores a 50% do ponto de fusão do materia1 em graus absolutos, a resistência de um metal cresce com tamanho de grão decrescente de acordo com a chamada relação de Hall petch.

O controle do tamanho de grão durante a fabricação é um meio poderoso de melhorar as propriedades tanto de fabricação como de serviço dos materiais.


4.3 - EFEITO DA TEMPERATURA NA CONFORMAÇÃO
4.3.1 - Classificação dos processos quanto a temperatura:
Para um metal puro que não sofre transformação de fase no estado sólido, os pontos de referência em termos de temperatura são o zero absoluto e o ponto de fusão, que quando tomados em graus Kelvin fornecem os pontos extremos da chamada escala homóloga de temperaturas, a qual permite a normalização do comportamento do metal.


0


0,5

Tf





TF

TQ


TM


Figura 6 -
Na temperatura acima de 0,5 Tf a intensa vibração térmica facilita muito a difusão de átomos e a mobilidade e aniquilação das discordâncias, dando lugar a processos de restauração da ductilidade e amolecimento do material, acompanhados comumente da formação de novos cristais livres de encruamento (recrista1ização), se o metal sofre ou sofreu uma deformação plástica.

Em termos de conformação mecânica chama se de trabalho a quente (TQ) aquele que é executado sob condições de temperatura e velocidade de deformação tais que ocorrem processos de restauração da ductilidade simultaneamente com a deformação; e trabalho a frio (TF) aquele que é executado sob condições em que os processos de recuperação não são efetivos.

Usa se por vezes definir também um trabalho a morno (TM), executado na faixa compreendida (grosseiramente) entre 0,3 e 0,5 Tf, na qual ocorre uma recuperação parcial da ductilidade durante a deformação, mas não se formam novos grãos (não há recristalização).

A distinção básica entre TQ e TF é portanto função da temperatura em que se dá a recristalização efetiva do material, e não de uma temperatura arbitrária de trabalho. Assim, embora para muitas ligas comerciais a temperatura do TQ seja realmente elevada em relação a ambiente, para metais como Pb e Sn que se recristalizam rapidamente à temperatura ambiente após grandes deformações, a conformação à temperatura ambiente é TQ. Por outro lado a conformação a 1.100°C é Tf para o tungstênio cuja temperatura de recristalização é superior a esta, embora seja Tq para o aço.





Figura 7 -
4.3.2 - Trabalho a frio
O trabalho a frio é acompanhado do encruamento do metal, que se deve à interação das discordâncias entre si e com outras barreiras - tais como fronteiras de grão - que impedem o seu movimento através da rede. A deformação plástica produz também um aumento no número das discordâncias, as quais em virtude de sua interação, resultam num elevado estado de tensão interna na rede cristalina. Um metal recozido contém em média 106 a 108 discordâncias por cm2, enquanto que um metal severamente encruado apresenta cerca de 1012 discordâncias por cm2. A estrutura característica do estado encruado, quando examinado num microscópio eletrônico apresenta dentro de cada grão, regiões pobres em discordâncias cercadas por um emaranhado altamente denso de discordâncias, formando uma subestrutura celular (sub-grãos) com uma pequena defasagem de orientação cristalográfica entre as células.

Tudo isto resulta macroscopicamente num aumento da resistência e da dureza e num decréscimo da ductilidade do material. Num ensaio de tração, isso se traduz no aumento da tensão de cedimento, Y, e do limite de resistência, Sr , bem como no decréscimo da elongação total (alongamento na fratura), ef.

A figura 8 ilustra que a resistência ao cedimento Y cresce mais rapidamente e se aproxima do limite de resistência Sr enquanto que a ductilidade   expressa aqui como ef   cai de modo bastante brusco após uma limitada quantidade de trabalho a frio. A microestrutura também muda, tornando se os cristais alongados na direção de maior deformação, e podendo o material como um todo desenvolver propriedades direcionais (anisotropia textural).

O TF é empregado   especialmente com aqueles materiais que retêm um nível útil de ductilidade mesmo no estado encruado   para produzir peças de alta resistência e dureza. Nos casos em que a ducti1idade do material se esgota   levando à fratura  .antes de ser atingida a forma desejada, é preciso intercalar se uma ou mais operações de recozimento entre estágios de TF, a fim de amolecer o metal encruado e restaurar lhe a ductilidade. A sequência de passes de TF e recozimento intercalados é chamada de ciclo de trabalho a frio – recozimento.





Figura 8 -
4.3.3 - Processos de restauração
O efeito do TF pode ser mitigado ou mesmo eliminado ao manter-se o material a uma temperatura suficientemente elevada para que a vibração térmica intensificada dos átomos permita maior mobilidade das discordâncias. Na temperatura de cerca de 0,3   0,5 TF, as discordâncias são bastante móveis para formar arranjos regulares e mesmo se aniquilarem entre si sobre os mesmos planos de deslizamento, dando lugar à chamada RECUPERAÇÃO. É um processo que depende do tempo e, embora não mude a microestrutura, restaura parcialmente a maciez (menor resistência e maior ductilidade) original.

A maciez original é inteiramente restaurada pelo aquecimento acima de T > 0,5 TF, quando se formam novos grãos com baixa densidade de discordâncias (nucleação), os quais crescem continuamente até que a estrutura toda esteja RECRISTALIZADA. A microestrutura resultante é normalmente equiaxiada, muito embora passa ser retida ou mesmo desenvolvida uma textura cristalográfica (textura de recozimento). Ta1 processo de recozimento envolve difusão e é, portanto, grandemente dependente da temperatura e do tempo.


4.3.4 – Geração de calor na conformação
Da energia empregada na deformação plástica de um metal, apenas 5 a 10% ficam acumulados na rede cristalina, sob a forma de energia interna, sendo os restantes 90 a 95% convertidos em calor. Parte deste calor é dissipado (transmitido às ferramentas ou perdido para a atmosfera), mas o restante permanece na peça, elevando lhe a temperatura.
4.3.5 - Trabalho a quente
Se a deformação plástica é executada a temperaturas entre 0,5 Tf e a temperatura solidus   tipicamente na faixa de 0,7 a 0,8 TF - a intensificada difusão atômica possibilita a escalagem e mesmo o desaparecimento de muitas discorâncias, e verifica se que atuam processos de restauração simultaneamente com os processos de deslizamento cristalográfico. O material resultante possuirá uma densidade muito menor de discordâncias do que se fosse deformado a frio, e conseqüentemente será muito menos duro.

O mecanismo que mantêm baixa, neste caso, a densidade de discordâncias, tanto pode ser uma recuperação dinâmica (simultânea) como uma recristalização dinâmica da estrutura durante o trabalho. O material posteriormente resfriado até a temperatura ambiente via de regra exibe uma estrutura recristalizada; esta, contudo, pode resultar de uma recristalização estática em seguida à deformação. O que distingue propriamente o Tq não é, portanto, uma estrutura recristalizada, mas a ocorrência simultânea da propagação de discordâncias e de processos de restauração, com ou sem recristalização simultânea.



4.3.6 - Faixa de temperaturas de trabalho permissíveis
O limite inferior de temperatura para o Tq é a menor temperatura na qual a taxa de recristalização é rápida o bastante para eliminar o encruamento durante o tempo em que o metal permanece nela; será tanto menor quanto maior o grau de deformação, maior o tempo de resfriamento, e menor a taxa de deformação.

A maioria das operações de Tq é executada em múltiplos passes ou estágios: em geral, nos passes intermediários a temperatura é mantida bem acima do limite inferior para se tirar vantagem da conseqüente redução na TF, embora com o risco de um crescimento de grão. Como, porém deseja se usualmente um produto com tamanho de grão pequeno, a temperatura do último passe (temperatura de acabamento) é bem próxima ao limite inferior, e a quantidade de deformação concomitante é relativamente grande.

O limite superior de temperatura para o Tq é determinado pelo ponto onde ocorre ou a fusão, ou uma oxidação excessiva (queima). Geralmente emprega se Tmax ~ Tf – 55°C (ou Tf – 100°F) para levar em conta a possibilidade de regiões segregadas com menor ponto de fusão. Basta uma pequena quantidade de um filme de constituinte com baixo ponto de fusão nos contornos de grão para fazer um material desagregar se quando deformado: é o fenômeno conhecido como FRAGILIDADE A QUENTE.

Para uma dada pressão e temperatura de trabalho haverá uma quantidade máxima de deformação que pode ser fornecida à peça (1imitação esta baseada na resistência ao escoamento, e não na ductilidade).

Se a temperatura de pré aquecimento do tarugo inicial aumenta, a resistência diminui e a deformação aumenta para uma dada pressão aplicada; assim, as curvas “isobáricas” aumentam com a temperatura, obviamente será sempre inferior a linha solidus.

A fragilização a quente limita a temperatura de trabalho a valores inferiores a temperatura solidus.

É visto que com taxas de deformação altas ficará retido mais calor na peça, a temperatura da mesma deverá ser menor para evitar que ela atinja a faixa de fragilidade a quente.
4.3.7 - Outros aspectos práticos do trabalho a quente­
De um ponto de vista prático o TQ   que é o estágio inicial da conformação da maioria dos metais e ligas   apresenta um certo número de vantagens mas também de problemas como listado em seguida.
VANTAGENS:


  1. menor energia requerida para deformar o metal, já que a tensão de escoamento decresce com o aumento da temperatura;

  2. aumento da capacidade do material para escoar sem se romper (ductilidade);

  3. homogeneização química das estruturas brutas de fusão (e. g. eliminação de segregações) em virtude da rápida difusão atômica interna;

  4. eliminação de bolhas e poros por caldeamento;

  5. desmanche e refino da granulação grosseira e colunar do fundido, proporcionando grãos menores, recrista1izados e equiaxiados;

  6. aumento da ductilidade do material trabalhado em relação ao fundido bruto.

DESVANTAGENS



  1. necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores, etc.) e gasto de energia para o aquecimento das peças;

  2. reações do metal com a atmosfera do forno levando a perdas de material por oxidação e outros problemas relacionados (no caso dos aços ocorre também descarbonetação superficial; metais reativos como o titânio ficam severamente fragilizados pelo oxigênio e tem de ser retrabalhados em atmosfera inerte ou protegidos do ar por uma barreira adequada);

  3. formação de incrustações de óxidos, prejudiciais para o acabamento superficial;

  4. o desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é dificil;

  5. necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por causa da expansão e contração térmicas;

  6. estrutura e propriedades do produto resultam menos uniforme do que em caso de TF seguido de recozimento, pois a deformação sempre maior nas camadas superficiais produz nas mesmas uma granulação recristalizada. mais fina, enquanto que as camadas centrais, menos deformada e sujeitas a um resfriamento mais lento, apresentam crescimento de grão.


5 - ALGUNS EFEITOS METALURGICOS IMPORTANTES
5.1 - FIBRAMENTO MECÂNICO (TEXTURA METALOGRÁFICA)
Como resultado do trabalho mecânico, as partículas de segunda fase, inclusões, vazios, segregações, etc., tendem a assumir um formato e distribuição que correspondem grosseiramente à deformação da peça como um todo. Se as partículas e inclusões são dúcteis e mais moles do que a matriz, assumem forma alongada, elipsoidal; se são frágeis, quebram se em fragmentos que se orientam paralelamente à direção principal de trabalho; se são mais duras e mais resistentes do que a matriz, permanecem essencialmente não deformadas. Tal alinhamento de partículas de segunda fase, inclusões, segregação, cavidades, etc., durante o trabalho a frio ou a quente, bem como a distorção preferencial da forma dos grãos no trabalho a frio, são responsáveis pela estrutura fibrosa típica dos produtos conformados, observável em macrografias.

Tal fibramento mecânico   que não deve ser confundido com a textura cristalográfica   produz na peça um tipo de anisotropia que afeta principalmente as propriedades de ductilidade, tenacidade à fratura e resistência à fadiga do material, praticamente não influindo na resistência ao escoamento plástico. Em geral, a ductilidade à tração, as propriedades de fadiga e a tenacidade a fratura (medida, por ex., com ensaios de impacto) serão menores nas direções transversais (normais às fibras) do que na direção longitudinal; daí ser importante a obtenção de uma orientação adequada das fibras quando da fabricação das peças, sobretudo por forjamento.


5.2 - ACELERAÇÃO DE TRANSFORMAÇÕES METALÚRGICAS NO TQ

Em virtude dos mecanismos cristalográficos de deformação que favorecem a mobilidade atômica, verifica se sobretudo durante o trabalho a quente uma grande aceleração dos processos que envolvem difusão de átomos na rede cristalina do metal. Assim, heterogeneidades na composição química, tais como as segregações, podem ser eliminadas; e pode ocorrer um rápido crescimento de partículas de segunda fase quando existe alguma tendência a isto (por ex. a esferoidização de um aço perlítico fica extraordinariamente favorecida pela deformação a 700°C).



5.3 - CONTROLE DO TAMANHO DE GRÃO
Como se sabe, um tamanho de grão pequeno favorece a resistência e a tenacidade do material . Para se obter um Produto de granulação fina, o fator principal é a temperatura do último passo de TQ ou do último recozimento de um material trabalhado a frio. Em ambos os casos convém, em princípio, usar a temperatura menos elevada e o resfriamento mais rápido que sejam possíveis. Tabela 1:
MATERIAL Temperatura de Recristalização
Cobre eletrolítico (99,999%) 121

CU   5% Z11 315

CU   5% AI 288

Cu.   2% Be 371

Alumínio eletrolitico (99,999%) 279

Alumínio (99,0%) 288

Ligas de alumínio 315

Níquel (99,99%) 371

Monel (Ni   Cu) 593

Ligas de magnésio 252

Forro eletrolítico 398

Aço de baixo carbono 538

Zinco 10

Chumbo  4

Estanho  44
Em resumo, os fatores da recristalização são os seguintes:


  1. uma quantidade mínima de deformação prévia: se o trabalho a frio prévio é zero, não há energia de ativação para a recristalização e ficam mantidos os grãos originais;

  2. quanto maior essa deformação prévia, menor a temperatura necessária para iniciar a recristalização;

  3. quanto menor a temperatura, maior o tempo necessário à recristalização;

  4. o tamanho de grão resultante será tanto menor quanto maior a deformação prévia (pois será maior o número de núcleos a partir dos quais crescerão os novos grãos) e menor a temperatura de recristalização (pois os grãos formados terão menor oportunidade de crescer uns a custa dos outros).

OBS. Uma estrutura de grãos grosseiros apresenta propriedades mecânicas pobres, ao passo que um tamanho de grão fino fornece ao material alta resistência sem diminuir lhe muito a ductilidade.

  1. adições de elementos de liga tendem a aumentar a temperatura de recristalização (pois retardam a formação de núcleos).

Os efeitos do TF Prévio e da temperatura de recozimento sobre o t.g. do material recozido, para um tempo de recozimento constante, estão esquematizadoszados na fig.

Embora os recozimentos aumentem o custo do processo (sobretudo com metais reativos, que têm de ser recozidos em atmosferas inertes ou em vácuo), fornecem também grande versatilidade, pois ajustando se adequadamente o ciclo TF   recozimento, pode se obter qualquer grau desejado de encruamento no produto final:


  1. se este é para ser mais resistente do que o material integralmente recozido, então a operação final é um passe de TF com o grau de deformação necessário para dar a resistência desejada, seguindo se lhe geralmente um aquecimento de recuperação (abaixo da temperatura de recristalização) apenas para aliviar as tensões residuais;

OBS.: este procedimento é mais adequado que tentar amolecer uma peça inteiramente encruada por recozimento, porque o processo de recristalização avança rapidamente e é muito sensivel a pequenas flutuações de temperatura no forno.

  1. se o que se quer é o material inteiramente amolecido, então o recozimento é a operação final.

É habitual produzir se artigos trabalhados a frio (copio tiras, chapas e fios) com diferentes classificações, dependendo do grau de encruamento: estado recozido; estados 1/8 duro, 1/4 duro, meio duro, 3/4 duro, inteiramente (ou 100% duro), extraduro, com dureza de mola. Cada estado (ing=”temper") indica uma diferente percentagem de trabalho a frio seguindo o ultimo recozimento.

A classificação varia conforme o metal , sendo em geral baseada em valores comparativos do limite de resistência à tração, e não em valores de dureza por penetração. Também nem todas as ligas admitem os graus de encruamento correspondentes às classes mais e1evadas.

Nas aplicações industriais, o grau de encruamento é expresso, frequentemente, como uma medida convencional da deformação: a redução percentual em área transversal da peça r. Para uma peça trefilada, sendo Ao e Af as áreas da seção transversal respectivamente antes e após a trefilação, tem se que r = .

A temperatura de 0,5 TF não é senão uma referência aproximada, pois mesmo pequenos teores de elementos de liga podem retardar substancialmente a formação de novos grãos e portanto elevar a temperatura de recristalização.

Na prática, a temperatura de recristalização é convencionalmente definida como aquela em que o metal severamente encruado recristaliza totalmente em uma hora.

A tabela anterior apresenta as temperaturas de recristalização para alguns metais e ligas de uso comum.

Em alguns metais os processos de restauração aumentam a ductilidade mais do que diminuem a resistência, sendo então possível controlar as propriedades finais do produto deformado por meio de um severo trabalho a frio seguido de um recozimento de recuperação que restaura grande parte da ductilidade sem reduzir muito a resistência.

Para uma chapa lamínada a frio da espessura inicial ho para a espessura final hf, dado que a sua largura praticamente não varia durante a laminação, r = .

Para chapas de aço laminadas a frio, por exemplo, é comum a classificação comercial apresentada abaixo (incluindo a tabela comercia1 Brown & Sharp).
6 - TENSÕES RESIDUAIS EM PRODUTOS CONFORMADOS
Tensões residuais são o sistema de tensões que pode existir em um corpo quando ele está livre de forças externas. São produzidas sempre que um corpo é submetido a deformação plástica não uniforme, sendo portanto freqüentes em produtos conformados.

Considere se por exemplo uma chapa metálica grossa sendo laminada sob condições tais que só ocorre escoamento plástico próximo às superfícies da chapa. Os grãos da superfície da chapa são deformados e tendem a se alongar, enquanto que os grãos do centro permanecem inalterados. Mas dado que a chapa tem de permanecer um todo contínuo, as regiões central e superficiais têm de se acomodar em termos de deformação: as fibras centrais tendem a restringir o alongamento dos fibras superficiais, enquanto que estas procuram esticar as centrais. O resultado é um padrão de tensões residuais na chapa, consistindo de altas tensões compressivas na superfície e uma tensão residual trativa no centro da chapa. Em geral, o sinal da tensão residual produzida por deformação não homogênea é oposto ao sinal da deformação plástica que a produziu; no caso da chapa laminada as fibras que foram alongadas na direção longitudinal pela laminação são deixadas num estado de tensão residual compressiva quando a carga externa é removida.

O sistema de tensões residuais existente em um corpo tem de estar em equilíbrio estático. Assim, a força total que atua em qualquer plano através do corpo e o momento total das forças em qualquer plano têm de ser nulos. Para o padrão de tensões longitudianis da figura 8 a área sob a curva sujeita a tensões compressivas tem de ser numericamente igual à área sujeita a tensões trativas. Por outro lado, não se pode descartar a possibilidade de tensões residuais nas outras duas direções principais, ou seja, de se ter um estado triaxial de tensões residuais.

As tensões residuais são elásticas, não podendo portanto ser maiores do que o limite de escoamento do material.

A eliminação ou a redução em intensidade das tensões residuais conhecida como alívio de tensões, pode ser efetuada tanto por aquecimento como por deformação plástica a frio. O alívio de tensões por aquecimento ocorre primeiramente a partir da temperatura em que o limite ao escoamento do material se torna inferior à tensão residual; a tensão residual em excesso deste limite é imediatamente eliminada por escoamento plástico. O restante vai diminuindo gradativamente através de mecanismos internos de relaxação dependentes do tempo. O resfriamento a partir da temperatura de tratamento deve ser suficientemente lento para não reintroduzir tensões residuais devidas à contração térmica não uniforme da peça.

A deformação plástica a frio pode também reduzir substancialmente os gradientes de deformação responsáveis pelas tensões residuais. Por exemplo, produtos tais como chapas, placas e extrudados são frequentemente tracionados bem acima do limite de escoamento a fim de aliviar gradientes de deformação por meio de deformação plástica. As tensões residuais em chapas, barras de secção circular e tubos trabalhados a frio podem também ser aliviadas através de flexão alternada, de modo a ultrapassar o limite de escoamento das fibras mais externas nas chamadas desempenadeiras ou endireitadoras de rolos.






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