Mecanica Geral

Caracterização dos processos de Mecânica Geral

Antes de 4000AC os homens das cavernas empregavam ouro e cobre nativos e meteoritos ricos em ferro, sem fundi-los, para a confecção de pequenos artefatos metálicos. Estes metais eram martelados para adquirirem a forma desejada e endurecerem (encruarem). Deste Tempo até a atualidade os processos de conformação mecânica evoluíram muito e estão presentes em praticamente tudo que utilizamos. Atualmente, são fabricados desde pequenas peças como agulhas e pregos até navios, onde as chapas utilizadas são feitas por conformação mecânica.

Características

O processo de conformação mecânica altera a geometria do material através de forças aplicadas por ferramentas adequadas que podem variar desde pequenas matrizes até grandes cilindros, como os empregados na laminação. Em função da temperatura e do material utilizado a conformação mecânica pode ser classificada como trabalho a frio, a morno e a quente. Cada um destes trabalhos fornecera características especiais ao material e à peça obtida. Estas características serão função da matéria prima utilizada como composição química e estrutura metalúrgica (Natureza, Tamanho, forma e distribuição das fases presentes) e das 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.

Conformação é o processo mecânico onde se obtém peças através da compressão de metais sólidos em moldes, utilizando a deformação plástica da matéria-prima para o preenchimento das cavidades dos moldes.

O processo pode ou não ser executado com o aquecimento da matéria-prima, para facilitar o processo ou para modificar das características mecânicas da peça final.

Com conformação quente pode-se conformar peças com menos gasto de energia (mais produtividade) e não tornando necessário um tratamento térmico, pois a conformação a quente é feita com temperaturas acima do ponto critico do diagrama ferro-carbono, logo a essa temperatura a estrutura se recristaliza simultaneamente com deformação sofrida.

Na conformação a frio temos a vantagem de ter um melhor acabamento final na peça, e o material da peça fica encruado, isso ajuda a aumentar a resistência mecânica, mas diminui a durabilidade.

Principais 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, com base em critérios tais como: o tipo de esforço que provoca a deformação do material, a variação relativa da espessura da peça, o regime da operação de conformação, o propósito da deformação. Basicamente, os processos de conformação mecânica podem ser classificados em:

• Forjamento: conformação por esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo.

• Laminação: conjunto de processos em que se faz o material passar através da abertura entre cilindros que giram, modificando-lhe (em geral reduzindo) a seção transversal; os produtos podem ser placas, chapa barra de diferentes seções, trilhos, perfis diversos, anéis e tubos.

• Trefilarem: redução da seção transversal de uma barra, fio ou tubo, “puxando-se” a peça através de uma ferramenta (fieira ou trefila) com forma de canal convergente.

• Extrusão: processo em que a peça é “empurrada” contra a matriz conformadora, com redução da sua seção transversal. A parte ainda não estudada fica contida num recipiente ou cilindro (container); o produto pode ser uma barra, perfil ou tubo.

• Estampagem: o processo de transformação mecânica, geralmente realizado a frio, onde através de ferramentas adequadas à prensa, submetemos o material ao processo de moldagem de formas geralmente propostas a chapas.

• Conformação de chapas: Compreende as operações de:

• Embutimento

• Estiramento;

• Corte;

• Dobramento.

Processos de conformação mecânica Marcelo F Moreira sete

Processos de conformação mecânica Marcelo F Moreira

Detalhe da laminação a frio de tiras

Exemplos de componentes obtidos por meio do forjamento livre

Processos de conformação mecânica Marcelo F Moreira

Momento de Força

Chama-se torque ou momento de uma força F aplicada num ponto P, em relação a um ponto O, o produto da intensidade F da força pela distância d do ponto O à linha de ação da força.

Por convenção o momento pode ser positivo ou negativo. Adota-se o sinal (+) se a força F tende a girar o segmento OP em torno de O no sentido anti-horário e (-) no sentido horário.

O ponto O é denominado polo e a distancia d, o braço.

A unidade de momento no sistema internacional (SI) é Newton x metro (N.m).

Considerando um braço de alavanca de massa desprezível d = r com uma das extremidades fixa na origem de um sistema de referência conforme a figura 01.

Figura 01: representação do diagrama de forças que atuam sobre um objeto de massa m que será forçado a se movimentar em torno de um ponto fixo.

Consideremos que na extremidade de r há um corpo de massa m. Ao produto da força aplicada na extremidade d da alavanca pela distância da alavanca d e o seno do ângulo entre a linha sobre a qual está o braço de alavanca e a direção da força aplicada chamamos torque, ou momento de força.