M4-F9 - Calandragem

CURSO PROFISSIONAL TÉCNICO DE MANUTENÇÃO - ELECTROMECÂNICO

DISCIPLINA –

Tecnologia e Processos

Módulo 4 – Processos de Fabrico

_{Turma 10T – 2013/2014}

1 – INFORMAÇÃO

A operação de curvamento mecânico das chapas recebe o nome de calandragem e as máquinas para tal fim chamam-se calandras, as peças calandradas chamam-se virolas.

Uma calandra é constituída por um conjunto de rolos ou cilindros, com movimento giratório e pressão regulável, montados numa estrutura metálica em diversas configurações.

O material a ser curvado é colocado entre rolos que pressionam e giram através de jogos de engrenagens permitindo aplicar velocidade aos rolos, de acordo com as dimensões desejadas com o tipo de operação a ser efectuada.

As velocidades e distância entre rolos podem ser ajustadas de forma manual ou automaticamente controlando assim a espessura.

A calandragem é um processo em que se aplica uma força externa sobre a matéria-prima, obrigando-a a tomar a forma e dimensões desejadas por deformação plástica. O volume e a massa do metal se conservam nestes processos. Tem como principais vantagens o 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.

A chapa a ser calandrada é introduzida na calandra, um sistema de rolos que pode ser constituído de três ou quatro rolos, paralelos uns aos outros, formando um triângulo (ou um losango no caso de quatro rolos).

Os rolos inferiores transmitem a energia necessária à deformação da chapa através das forças de atrito entre a chapa e os rolos A capacidade de deformação é limitada pelo trabalho que é possível realizar com as forças de atrito.

O rolo superior, geralmente, com um diâmetro maior que o diâmetro dos rolos inferiores, é convenientemente posicionado para se obter o raio de curvatura exterior requerido para a virola.

Além do diâmetro a combinação do ajuste vertical do rolo superior com o posicionamento dos rolos inferiores influencia por um lado o diâmetro de calandragem desejado. Por outro lado resultam da força de calandragem, o comprimento da parte recta da dobra inicial e a espessura calandrada. Quanto maior a força de calandragem, mais curto é a parte recta da dobra inicial e maior a espessura da chapa. A força de calandragem e comprimento da parte recta da dobra inicial são um dos parâmetros mais importantes, na definição do tamanho de uma calandra. Outro factor muito importante é o diâmetro do rolo superior. Um diâmetro pequeno permite por um lado a dobra de raios menores, tendo como consequência natural uma maior possibilidade de flexão do rolo.

Por ser um processo de conformação

mecânica a peça é submetida a esforços, e esses esforços podem causar trincas se a conformação não for aplicada, já que a calandragem faz com que a peça sofra compressão em alguns pontos, e tensão em outros.

Admitindo que as reacções nos rolos inferiores são verticais (aproximação), pode-se considerar que a distribuição do

momento flector é triangular, com o valor máximo na zona média do entre rolos.

Calandragem a frio e a quente

Na calandragem a quente calandra tem dois ou mais rolos de ferro fundido com perfuração central para a passagem de água e vapor, ambos para controle de temperatura. A alimentação é feita manualmente com mantas aquecidas à temperatura da calandra por um rolo.

A calandragem a frio é preferível à calandragem a quente por ser menos dispendiosa e problemática. Mas para

calandragem a frio, deve ter-se em atenção a deformação máxima que a chapa sofre, que varia na casa dos 5% para aços de baixa liga ou por volta dos 3% para aços ferríticos temperados e revenidos.

A calandragem a quente deverá ser usada quando a capacidade de calandragem da máquina for insuficiente realizar o trabalho a frio ou for ultrapassada em resultado do encruamento do material. Não se conseguir produzir peças sem que ocorra fissuração.

Os tratamentos térmicos necessários à calandragem a frio tornam a calandragem a quente mais económica, uma vez que tem de haver um prévio aquecimento da chapa em fornos apropriados a uma temperatura de 400º C ou até mais.

Tipos de Calandras

As calandras manuais são máquinas, de concepção muito simples, são essencialmente constituídas por três rolos horizontais que operam entre dois montantes laterais. Utilizam-se as calandras manuais quando a produção é limitada a uma pequena quantidade de peças, de pequenas ou médias dimensões, extraídas de chapas com o comprimento de até 1 800 mm e a espessura de 0,3 a 2,5 mm aproximadamente. Sendo máquinas de potência limitada e de menor precisão, é difícil dar o desejado curvamento à chapa, na proximidade das abas externas.

2- Calandras motorizadas

Comparadas com as calandras manuais, as calandras a motor permitem calandrar chapas com espessura de até 40 mm, comprimento de até 6 000 mm e largura de até 2 000 mm.

Nessas calandras, o suporte do rolo superior é destacável, de modo que, removendo-se a extremidade do cilindro, podem-se tirar as virolas completamente calandradas.

3 Calandras para tubos e perfis

Apresentam conjuntos de rolos ou cilindros sobrepostos, feitos de aço temperado, com aproximadamente 200 mm de diâmetro. Podem curvar qualquer tipo de perfil: barras, quadrados, cantoneiras, em T etc.

4 Calandras para chapas

Têm geralmente 3 ou 4 rolos. As de 3 rolos são as mais usadas na indústria e nelas os rolos estão dispostos em formação de pirâmide, como mostra a ilustração . As calandras para chapas com 4 rolos apresentam a vantagem de facilitar o trabalho de pré-curvamento.

4.1. Calandra de três rolos sem dispositivo de deformação das abas.

Este tipo de calandra apresenta rolos inferiores, fixos, com igual diâmetro, mas menores (10 a 50%) que o superior. Têm maior capacidade, os rolos são de diâmetros maiores e o espaçamento dos rolos inferiores também é maior o que traduz numa menor força de flexão aplicada. Com o ajuste do rolo livre superior, define-se o diâmetro da calandragem e a força de calandragem suficiente para arrastar por atrito o rolo superior.

Em calandras geralmente com comprimento acima dos três metros são utilizados rolos inferiores de suporte para reduzir a deformação.

Neste tipo de calandras torna-se muito difícil calandrar chapa fina de grande diâmetro por causa do rolo superior não ser motorizado, outro contra é as extremidades das abas permanecem direitas.

O valor do momento flector decresce linearmente, desde um valor máximo na secção “B”, até se anular na secção “A”.A deformação vai evoluindo de totalmente plástica para elástica, com zonas elasto-plásticas intermédias. Deixa de existir curvatura a partir da secção em que a deformação é totalmente recuperada pelo efeito de mola.

Para solucionar o problema da dobragem das abas poderá ser executada previamente à calandragem quinagem ou martelagem nas ditas abas. Pode-se também calandrar uma virola com um comprimento superior ao pretendido e cortar as abas direitas. Ou então dobrar as abas na calandra com o auxílio de um gabari, também conhecido por “berço”, fabricado previamente em chapa espessa.

4.2. Calandra de três rolos com dispositivo de deformação das abas

Este tipo de calandra apresenta rolos inferiores simétricos de igual diâmetro e possuindo movimento vertical inclinado. A dobragem das abas nunca é total, tendo a zona direita uma dimensão compreendia entre 0,5 a 2 vezes a espessura da chapa.

Existem diferentes tipos de concepção no essencial, diferentes movimentos dos rolos.

4.3. Calandra de quatros rolos

Este tipo de calandra apresenta rolos centrais motorizados e os rolos laterais livres, controlam o raio da calandragem e a dobragem das abas.

O posicionamento da chapa é apertado entre os rolos motorizados facilita bastante a operação, designadamente o manuseamento da chapa que, em muitos casos, pode ser feito por um único operador a dobragem das abas efectua-se sem necessidade de voltar a chapa a calandragem das superfícies cónicas pode efectuar-se continuamente a calibragem das chapas, por exemplo, após soldadura das extremidades, é facilitada pela existência dos dois rolos livres, os quais devem estar ambos actuados neste tipo de operações.

2 – QUESTÕES

1 – Explica por palavras tuas em que consiste a calandragem. 2 – Distingue a calandragem da frio da calandragem a quente. 3 – Quais são os tipos principais de calandras?

4 – Explica em que tipos de trabalhos se usam as calandras manuais e motorizadas.