PROCESSOS DE MODIFICAÇÃO DOS METAIS

1. PROCESSOS DE MODIFICAÇÃO DOS METAIS ProfªMSc Janaína Araújo

2. 1. Técnicas de modificação • Classes principais de processos de modificação: • FUNDIÇÃO: metal líquido (ferro gusa, alumínio, bronze) é despejado em um molde, resfriado e solidificado; • CONFORMAÇÃO: a matéria-prima é modelada por estiramento, dobra ou compressão; • USINAGEM: máquina-ferramenta afiada corta e remove material de uma peça. Mais comuns: furação, serramento, fresagem e torneamento; • UNIÃO: operações para formar um produto único mediante caldeiramento, soldagem, rebitamento, parafusamento ou uso de material adesivo; • ACABAMENTO: a superfície é tratada para deixá-la mais dura, melhorar a aparência ou protegê-la. Polimento, galvanização, anodização e pintura.

3. 1.1 Fundição • Objetos com formatos complexos; • Processo eficiente para criação de várias cópias; • Defeitos com a rápida solidificação do metal; • Superfície áspera, necessita de acabamento; • Exemplos: motores de automóveis, cabeçotes de cilindros, rotores e tambores de sistemas de freios

6. 1.2 Conformação • Laminação: • Processo de redução de espessura de uma chapa plana de material pela compressão da chapa entre rolos; • Exemplos: asas e fuselagem de aeronaves, recipientes para bebidas, parte de carroceria de automóveis; • Laminação a quente: • Utilização de materiais pré-aquecidos; • A superfície final é áspera e grosseira; • Laminação a frio: • Superfície fina e lisa; • Custo maior em até 20%

8. 1.2 Conformação • Forjamento: • Conformação por aquecimento, impacto e deformação plástica do metal; • Apresentam maior resistência e dureza; • Exemplos: alguns tipos de eixos virabrequim e bielas, usados nos motores de combustão interna; • No forjamento por recalque, uma punção achata ou da forma novamente à extremidade de uma haste enquanto ela é mantida em uma matriz estacionária. Utilizada na fabricação de pregos, parafusos e similares.

9. (a) Exemplo de um virabrequim forjado em matriz fechada que apresenta a formação de rebarbas, (b) uma peça equivalente após a rebarbação e (c) rebarba.

10. 2.2 Conformação • Extrusão: • Utilizado na criação de peças de metal longas e retas, com seções transversais de formato redondo, retangular, em L, em T ou em C; • Utiliza-se uma prensa mecânica ou hidráulica para comprimir o metal aquecido contra uma ferramenta que contém uma extremidade com furo no formato desejado.

12. 1.3 Usinagem • Refere-se aos processos pelos quais se remove gradualmente material de uma peça na forma de pequenas lascas; • Métodos mais comuns: perfuração, serramento, fresagem e torneamento; • Produzem componentes com dimensões e formas mais precisos; • O material removido é descartado.

14. 1.4 Soldagem • 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; • Processos de soldagem: • Deve gerar uma quantidade de energia capaz de unir dois materiais, similares ou não; • Remover as contaminações das superfícies a serem unidas; • Evitar que o ar atmosférico contamine a região durante a soldagem; • Propiciar o controle da transformação de fase, para que a solda alcance as propriedades desejadas, sejam elas físicas, químicas ou mecânicas; • A soldagem pode ser feita sob vácuo, com gás inerte, gás ativo, fluxo (escória) e sem proteção.

15. OXISOLDA ALUMINOTÉRMICA

16. TIG PLASMA

17. MIG / MAG ELETRODO TUBULAR

18. ELETRODO REVESTIDO ARCO SUBMERSO

19. ELETROESCÓRIA SOLDA A PONTO E POR COSTURA

20. EXPLOSÃO FRICÇÃO

21. Tratamentos Térmicos dos Aços

22. Introdução • Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, torná-los mais duro, mais mole, mais maleável, etc. • Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que o aço era resfriado e a quantidade de carbono que possuía influíam decisivamente nessas modificações. • O processo de aquecer e resfriar um aço, visando modificar as sua propriedades, denomina-se TRATAMENTO TÉRMICO.

23. Introdução • Um tratamento térmico é feito em três fases distintas: • Aquecimento • Manutenção da temperatura • Resfriamento

24. Tipos de tratamentos térmicos • Tratamentos por simples aquecimento e resfriamento: • Têmpera • Revenimento • Recozimento • Tratamentos que modificam as propriedades somente numa fina camada superficial da peça: • Cementação • Nitretação

25. 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. • Fases da têmpera • 1ª Fase: • Aquecimento (Por volta de 800ºC para os aços ao carbono). • 2ª Fase: • Manutenção da temperatura • 3ª Fase: • Resfriamento em água, óleo ou jato de ar.

26. Têmpera • Efeitos da Têmpera • Aumento considerável da dureza do aço. • Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito quebradiço). • Reduz-se a fragilidade de um aço temperado com um outro tratamento térmico denominado revenimento.

27. 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. • 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.

28. Fases do Revenimento • 1ª Fase: • Aquecimento : Nos pequenos trabalhos os aquecimento pode ser feito apoiandose a peça polida, em um bloco de aço aquecido ao rubro. • O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.

29. Fases do Revenimento • 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.

30. Efeitos do revenimento • Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua resistência aos choques. • Geralmente, toda peça temperada passa por um revenimento, sendo até comum dizer-se “peça temperada” ao invés de “peça temperada e revenida”.

31. Recozimento • O 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.

32. Tipos de recozimento • Recozimento para eliminar a dureza de uma peça temperada. • Recozimento para normalizar a estrutura de um material.

33. Fazes do recozimento • 1ª Fase: • Aquecimento – A peça é aquecida a uma temperatura que varia de acordo com o material a ser recozido(entre 500ºC e 900ºC). • 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.

34. Fazes do recozimento • 3ª Fase: • Resfriamento – O resfriamento deve ser feito lentamente, tanto mais lento quanto maior for a porcentagem de carbono do aço. • 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. • 3 - Interrompendo-se o aquecimento, deixando a peça esfriar dentro do próprio forno.

35. Efeitos do recozimento no aço • 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.

36. Cementação • Muitas peças de mecânica necessitam ter elevada dureza externa para resistirem ao desgaste; entretanto, internamente precisam permanecer “moles”, para suportarem solavancos.

37. Cementação • A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça. • Após a cementação tempera-se a peça; as partes externas adquirem elevada dureza enquanto as partes internas permanecem sem alterações.

38. 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. • Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o carburante, mais espessa se tornará a camada.

39. Fases da cementação • 1ª Fase: • Aquecimento • Cementação em caixa: as peças são colocadas em caixas juntamente com o carburante, fechadas hermeticamente e aquecidas até a temperatura recomendada. • Cementação em banho: As peças são mergulhadas no carburante líquido aquecido, através de cestas ou ganchos.

40. Fases da cementação • 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). • 3ª Fase: • Resfriamento – A peça é esfriada lentamente dentro da própria caixa. • Após a cementação as peças são temperadas.

41. 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.