Laminagem

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Tabela de conteúdo

Introdução

A laminagem é um dos Processos de alteração de forma por deformação em massa, para além do Forjamento e da Extrusão.

O processo de Laminagem (a quente)
O processo de Laminagem (a quente)

É o processo de conformação mecânica que consiste em forçar o material a passar entre dois cilindros, rodando em sentido oposto, com a mesma velocidade superficial, distanciados entre si de uma distância menor que o valor da espessura do material a ser deformado, isto é, modifica a secção transversal de um metal na forma de barra, lingote, placa, fio, …, a espessura é reduzida, e o comprimento e a largura são aumentados. A laminagem divide-se em 2 grandes ramos:

  • Laminação de produtos planos
  • Laminação de produtos não planos.

Processo de laminagem

As principais variáveis do processo de laminagem são:

  • Etapas de laminação.
  • Temperatura de trabalho.
  • Tipos de laminadores.

Laminagem

A laminação é um processo de conformação onde o metal é obrigado a passar entre dois cilindros, girando em sentidos opostos, com a mesma velocidade tangencial e distanciados entre si num valor menor que a espessura do material a ser deformado. Ao passar entre os cilindros, o metal sofre uma deformação plástica, a espessura é reduzida e o comprimento e a largura são aumentados

Laminação de produtos planos

O objectivo é produzir chapas de determinada espessura a partir de chapas mais grossas, ou de blocos ou lingotes. A redução é progressiva, em vários passes e sempre num mesmo plano, cada passe reduzindo a espessura num certo percentual. Os esforços chegam a milhares de toneladas devido às grandes áreas envolvidas. Os cilindros de trabalho, que entram em contacto com o material, são suportados por cilindros de encosto, de maior diâmetro o que evita que aqueles se quebrem. De todo o modo, a deformação elástica resulta em uma deflexão maior no meio do que nas extremidades dos cilindros. Para evitar que as chapas tenham espessuras diferentes ao longo da largura, os diâmetros dos cilindros de trabalho são maiores no meio do que nas extremidades.

Laminação de produtos não planos

O objectivo é produzir barras (redondas, quadradas, achatadas) ou perfis (cantoneiras, vigas U e I, trilhos, dormentes metálicos, etc.). Para isso é necessário que a deformação seja muitas vezes alternada entre 2 planos, de modo que a largura e espessura sejam reduzidas. Ao contrário dos cilindros usados para chapas, aqui eles recebem canais maquinados, por onde passam as barras e perfis, que são assim obrigados gradualmente, passo a passo, a mudar da secção inicial (por exemplo: quadrada) até o perfil final.

Etapas de Laminação

  • Desbaste inicial dos lingotes em blocos, tarugos ou placas (realizada normalmente por laminação a quente – laminador duo reversivel, laminador universal).
  • Nova etapa de laminação a quente para transformar o produto em chapas grossas, tiras a quente, vergalhões, barras, tubos, trilhos ou perfis estruturais.
  • Laminação a frio produz tiras a frio.

Vantagens e Desvantagens do processo

  • Vantagens:
    • Alta produtividade
    • Controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso.
    • Processo primário (Matéria prima para outros processos)
    • Muito utilizado
    • Alta resistência e excelente tenacidade.
  • Desvantagens:
    • Vazios originados no seio do metal podem causar enfraquecimento da resistência mecânica.
    • Gotas frias são pingos de metal que se solidificam e permanecem no material formando defeitos na superfície.
    • Trincas aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que acontecem em temperaturas inadequadas;
    • Dobras são oriundas de reduções excessivas em que um excesso de massa metálica ultrapassa os limites do canal e cai sobre recalque no passo seguinte;
    • Segregações acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote, geralmente as últimas a se solidificarem, podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como também fragilização e enfraquecimento de secções dos produtos laminados.
    • Outros defeitos são: o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de secção, em consequência de deficiências no equipamento, e nas condições de temperatura sem uniformidade ao longo do processo.

Temperatura de trabalho

A laminagem tal como outros processos de conformação, pode ser efectuada a quente ou a frio, dependendo das características do material a conformar.

Exemplos de laminagem a quente e a frio
Exemplos de laminagem a quente e a frio
  • Quente
    • Facilidade de conformação dos materiais mais densos.
    • Possibilidade de produção de maiores peças.
    • A laminagem de chapa plana a quente permite fabricar chapas com espessuras variáveis na gama compreendida entre O.8 a 6 mm, e com larguras inferiores a 2300 mm. Os lingotes de partida podem pesar até 30 Toneladas.
    • O material é aquecido a uma temperatura elevada (no caso de aços a temperatura inicia entre 1100 a 1300 ºC e termina entre 700 a 900 ºC, porém no caso de não-ferrosos estas temperaturas normalmente são bem mais baixas.
  • Frio
    • Excelente acabamento superficial.
    • Boas propriedades mecânicas.
    • Controle dimensional do produto final bastante rigoroso.
    • O encruamento resultante da redução a frio pode ser aproveitado para dar maior resistência ao produto final.
    • A laminagem a frio é principalmente utilizada para produzir folhas e tiras na gama de espessuras inferior a 0.8 mm.

Tipos de Laminadores

Existem vários tipos de laminadores:

Esquema de um Laminador Duo
Esquema de um Laminador Duo
  • Duo
    • É composto por apenas dois cilindros do mesmo diâmetro, girando em sentidos opostos, com a mesma velocidade periférica e colocados um sobre o outro. O material retorna para reduções posteriores por condução manual ou por meio de uma plataforma que pode ser elevada para transportar o material sobre os rolos.


  • Duo Reversivel
    Esquema de um Laminador Duo Reversivel
    Esquema de um Laminador Duo Reversivel
    • Usado na laminação a quente de lingotes. O facto de o laminador ser reversível constitui uma vantagem importante em termos de produtividade. O material é deformado num sentido, após o que os rolos são parados. Há então a inversão do sentido de rotação dos rolos, e o material é laminado no sentido inverso. Isto introduz uma melhoria na velocidade de trabalho.
  • Trio
    Esquema de um Laminador trio
    Esquema de um Laminador trio
    • Usado na laminação a quente para chapas e placas. Este laminador é uma alternativa ao laminador reversível. Possui três rolos dispostos na vertical, rodando os rolos superior e inferior no mesmo sentido, e o intermédio no sentido contrário. O material passa em 1º lugar entre os rolos superior e intermédio, sendo depois transportado por um elevador para ser laminado em sentido contrário. entre os rolos intermédio e inferior. Estes laminadores são menos dispendiosos e conferem maior produtividade em relação aos laminadores duo reversíveis.
  • Quádruplo e Quádruplo Reversível
    • Pode-se obter uma grande diminuição da potência necessária para os rolos condutores com o uso de rolos de pequeno diâmetro. Entretanto, uma vez que os rolos com pequenos diâmetros resistem menos, eles têm que ser suportados por rolos de encosto de diâmetros maiores. É usado na laminação a quente e na laminação a frio para chapas grossas e planas, é constituído por quatro rolos, montados uns sobre os outros. Dois desses rolos (os de menor diâmetro) são denominados de trabalho, e os outros dois denominados de suporte ou apoio. Pode ser reversível ou não.
Exemplo de Laminador Quadro
Exemplo de Laminador Quadro
  • Sendzimir
    Exemplo de Laminador Sendzimir
    Exemplo de Laminador Sendzimir
    • Usado na laminação a frio para chapas finas. O laminador Sendzimir possui rolos de trabalho de pequeno diâmetro; este facto permite efectuar passes de laminagem. Adapta-se muito bem à laminação de chapas finas de ligas de alta resistência.
  • Mandrilador ou Mannesmann
    Exemplo de Laminador Mandrilador
    Exemplo de Laminador Mandrilador
    • Usado na laminação a frio e na laminação a quente de tubos sem costura com o uso de mandris.
  • Sequencial
    Exemplo de Laminador Sequencial
    Exemplo de Laminador Sequencial
    • Usado na laminação a frio e na laminação a quente de perfis e tubos com costura a partir de tiras.
  • Universal
    Exemplo de Laminador Universal
    Exemplo de Laminador Universal
    • O laminador universal é capaz de produzir perfis estruturais de abas paralelas com óptimo desempenho e qualidade exigida por normas internacionais. O laminador é constituído por uma combinação de cilindros horizontais e verticais, em que somente os primeiros são motores.

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