Sem deslizamento

• Para arames, em que o anel tirante faz também o papel de acumulador do produto trefilado

• Máquinas contínuas, com passes em linha

4.7.1 - Máquina de Trefilar em Série ("Tandem"), com Deslizamento

É constituída de uma sucessão de fieiras intercaladas com anéis tirantes. O sistema é movido por um único motor, funcionando da seguinte maneira:

Na saída da fieira, é puxado por um anel tirante no qual o fio dá um certo número de voltas e gira numa determinada velocidade;

As voltas são dadas na forma de uma hélice cilíndrica, de passo igual a uma vez e meia o diâmetro do fio, de tal maneira que este – no início da hélice – fique alinhado com a primeira fieira e, na saída da hélice, com a segunda;

O número de espiras da hélice no primeiro anel tirante depende da força de atrito necessária para vencer a força de trefilação na primeira fieira;

O movimento do fio na forma de hélice provoca um deslizamento lateral (translação) do fio ao longo do anel;

O segundo anel, que faz o fio passar pela segunda fieira, gira a uma velocidade maior que o primeiro anel para compensar o aumento de comprimento pela segunda fieira;

O sistema prossegue dessa forma para as demais fieiras, exceto na última, de onde o fio é puxado pelo tambor bobinador final, sem deslizamento.

É usada para trefilar fios de metais não-ferrosos de diâmetros maiores (> 2 mm).

Figura 4.11 – Esquema de uma máquina de trefilar em série, com Deslizamento

4.7.2 - Máquina de trefilar cônica, com deslizamento

bobin roldan fieira fieira _fieira fieira 1º anel 2 º anel 3 º

anel tambor sem

deslizamento carrete entrad saíd translação (por rotaçã

O funcionamento da máquina cônica é semelhante ao tipo anterior, ocorrendo também deslizamento do fio. A diferença é que nesse caso há melhor aproveitamento do espaço da máquina. Os cones são formados por anéis de diâmetros diferentes dispostos num mesmo eixo. Os anéis têm diâmetros crescentes à medida que aumenta a redução, pois as velocidades angulares são as mesmas e as periféricas aumentam com o diâmetro do anel. A máquina trefiladora opera com dois cones opostos para ter a ida e vinda do fio, através das fieiras.

A passagem do fio pelo anel, tanto em movimento axial como em movimento transversal, provoca o desgaste do anel, exigindo a sua retificação periódica para manter a relação entre os diâmetros dos diversos anéis.

As máquinas de trefilar do tipo cônica, com deslizamento do fio, são usadas comumente para trefilação de fios médios e finos (abaixo de 2,0 mm) de metais não-ferrosos.

As máquinas cônicas industriais para fabricação de fios capilares de cobre, trabalham com velocidades na faixa de 1.500 a 2.400 m/min e alonga-mentos na faixa de 18 a 20%.

Figura 4.13 – Foto de uma máquina de trefilar cônica, com deslizamento

4.7.3 - Máquina de trefilação de 3 sarihos (Morgan)

A passagem do arame neste tipo de máquina di-fere de outras máquinas no fato de que o arame é puxado através da fieira e enrola-se no sarilho que é ligeiramente cônico, fato que permite que o arame, à medida que acumula, comece a escalar o sarilho e a empurrar para cima o fio que já estava enrolado. À medida que isto acontece, a tensão à ré diminui, de modo que o arame pode passar por um chapéu em forma de cogumelo e descer pelo eixo do sarilho, que tem o centro oco.

O arame passa, então, por uma polia localizada debaixo de cada sarilho e sai pela frente da máquina, entrando na pró-xima fieira guiado por outra polia e sendo puxado através da fieira pelo sarilho seguinte. Originalmente a máquina tinha um único motor para todos os sarilhos e eles podiam ser desconectados do eixo comum por meio de uma embreagem. Modelos mais recentes têm motores individuais, um para cada sarilho. Máquinas deste tipo sempre foram bem aceitas, particularmente por fabricantes de arames de aço alto-carbono para molas, e a Morgan vem fornecendo centenas destas máquinas ao longo dos anos.

Figura 4.14 – Foto de uma máquina de trefilar de 3 sarihos (Morgan)

4.7.4 - Máquinas de trefilar em série, sem deslizamento

A máquina de trefilar sem deslizamento contém um sistema de tração do fio, para conduzi-lo através do furo da fieira, constituído de um anel tirante que primeiro acumula o fio trefilado para depois permitir o seu movimento em direção a uma segunda fieira.

Nesta, o fio passa tracionado por um segundo anel tirante que também acumula fio trefilado.

O processo prossegue de igual modo para as fieiras seguintes nos tradicionais sistemas de trefilação múltiplos e contínuos, ou seja, com diversas fieiras em linha na mesma máquina

Esta máquina é utilizada para arames, em que o anel tirante faz também o papel de acumulador do produto trefilado e para máquinas contínuas, com passes em linha.

5 - LAMINAÇÃO

A laminação é um processo de conformação mecânica no qual o material é forçado a passar entre dois cilindros, girando em sentidos opostos, com praticamente a mesma velocidade superficial e separados entre si de uma distância menor que o valor da espessura inicial do material a ser deformado.

Os primórdios da laminação são bastante antigos: a mais antiga ilustração de um laminador é uma gravura de Leonardo da Vinci, em torno de 1486, o qual se destinava, provavelmente, à laminação a frio de barras chatas de ouro ou prata para a cunhagem de moedas.

A deformação plástica é provocada pela pressão dos cilindros sobre o material;

Leonardo da Vinci projetou um dos primeiros laminadores em 1486, mas é pouco provável que seu projeto tenha sido executado. Por volta de 1600, a laminação do chumbo e do estanho era realizada à temperatura ambiente, por meio de laminadores operados manualmente.

Na Europa ocidental, nos princípio do século XVIII, surgiu o processo de laminação a quente do ferro, transformando barras em chapas. Antes disso, os únicos laminadores existentes eram utilizados para operações de corte, em que pares de cilindros opostos dotados de discos cortantes (colarinhos) cortavam o ferro em tiras estreitas para a fabricação de pregos e produtos similares. Não havia, naquele processo, a pretensão de reduzir a espessura do metal.

A laminação é um processo que requer uma potente fonte de energia. Até o século XVIII essa energia provinha de moinhos d’água. O advento das máquinas a vapor, durante a revolução industrial, foi o principal responsável pelo aumento da capacidade dos laminadores até que, a partir de 1900, essas máquinas foram substituídas por motores elétricos, largamente empregados nos tempos atuais.

Na laminação os produtos semi-acabados são transformados em produtos acabados que devem atender as especificações estabelecidas em termos de propriedades mecânicas, forma, dimensões, dentre outros critérios.

A laminação pode ser a quente ou a frio. Pelo fato destas operações com freqüência serem as últimas e podem alterar a microestrutura do aço, elas devem ser projetadas de modo a permitir que a microestrutura desejada. Desta forma, as operações de acabamento envolvem tratamentos térmicos, tais como: esferoidização, normalização, e recozimento, ou tratamentos superficiais, como: galvanização, estanhamento, cementação, usinagem tempera etc.

Durante a laminação, raramente passa-se o material somente uma vez entre os cilindros ou rolos de laminação, pois, a redução de área almejada não pode ser conseguida em um só passe. Deste modo, o equipamento de laminação deve ser capaz de submeter o material a uma seqüência de passes.

Quando este equipamento consiste em somente um conjunto de cilindros, isto pode ser conseguido de duas formas: ou variando-se a distância entre os cilindros de trabalho, laminadores reguláveis durante a operação, ou mantendo-se esta distância fixa, laminadores fixos durante a operação, e variando-se o diâmetro do cilindro ao longo do seu comprimento, o que equivale a variar a abertura entre os cilindros. Neste último caso, a peça a ser trabalhada deverá ser deslocada ao longo dos cilindros para cada passe sucessivo.

Uma outra forma de realizar passes com diferentes reduções, seria a colocação de laminadores em linha, com uma distância pré-determinada entre eles, de modo que trabalhassem o material sucessivamente e em alguns casos simultaneamente.

Figura 5.2 – Esquema mostrando cilindros com canais de um laminador fixo.

Figura 5.3 – Esquema mostrando um trem contínuo de laminação.

Ao passar entre os cilindros, a força de atrito entre a peça e os cilindros promove uma deformação plástica, na qual a espessura é diminuída e a largura e o comprimento são aumentados.

A laminação é um dos processos de conformação mais utilizados na prática. Tal fato acontece porque este processo apresenta uma alta produtividade e um controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso.

Na laminação é possível obter-se tanto produtos acabados, como chapas, barras e perfis, como produtos semi-acabados, tais como placas.

O processo de laminação pode ser feito a frio ou a quente. Normalmente, a laminação a quente é usada para as operações de desbaste e a laminação a frio, para as operações de acabamento. Geralmente, utiliza-se um ou dois conjuntos de cilindros

As últimas etapas da laminação a quente e a maior parte da laminação a frio são efetuadas comumente em múltiplos conjuntos de cilindros denominados trens de laminação.

As matérias-primas iniciais para laminação são constituídas geralmente por lingotes fundidos; blocos, tarugos ou placas do lingotamento contínuo ou mais raramente placas eletrodepositadas. Ainda é possível a laminação diretamente do pó, através de um processo especial que combina metalurgia do pó com laminação.

Os principais objetivos da laminação são:

1. obter um produto final com tamanho e formato especificados, com uma alta taxa de produção e um baixo custo;

2. obter um produto final de boa qualidade, com propriedades mecânicas e condições superficiais adequadas.

O número de operações necessárias para atender a estes objetivos do processo de laminação, depende das especificações estipuladas para a forma, as propriedades mecânicas, as condições superficiais (rugosidade, revestimentos, etc.) e em relação a macro e microestrutura do produto laminado. Quanto mais detalhadas forem estas especificações, mais complicado será o procedimento e um maior número de operações será necessário.

Para obtenção de produtos laminados as principais etapas são: 1. preparação do material inicial para a laminação;

2. aquecimento do material inicial; 3. laminação a quente;

4. acabamento e/ou tratamento térmico (caso de ser produto final); 5. decapagem;

7. tratamento térmico;

8. acabamento e revestimento.

Durante as etapas de laminação, deve-se efetuar um controle de qualidade do produto para se detectar a presença de defeitos, tais como trincas e vazios internos, afim de se evitar que um produto com excesso de defeitos, portanto, rejeitável, continue sendo processado, com desperdício de tempo e energia.

Pode-se destacar que as principais variáveis de influência na laminação são: 1. o diâmetro dos rolos ou cilindros laminadores;

2. a resistência à deformação do metal (tensão de escoamento e de ruptura, encruamento durante a deformação, temperatura de trabalho, velocidade de trabalho, etc.);

3. o atrito entre os cilindros e o metal;

4. a presença da tração de avanço ou de retrocesso no produto que esta sendo laminado.