Rolamento de Metais: Processo e Princípios (com Diagrama)

Depois de ler este artigo, aprenderemos sobre: - 1. Significado do rolamento 2. Processo de laminação 3. Princípios 4. Requisitos de carga e potência 5. Lubrificação 6. Defeitos.

Significado de rolamento:

O processo de moldar metais em formas semi-acabadas ou acabadas passando entre rolos é chamado de rolagem. O rolamento é o processo de formação de metal mais utilizado. É empregado para converter lingotes metálicos em componentes simples, como flores, tarugos, placas, chapas, placas, tiras, etc.

Na laminação, o metal é plasticamente deformado, passando-o entre rolos girando na direção oposta. O objetivo principal do rolamento é diminuir a espessura do metal. Normalmente, há um aumento desprezível na largura, de modo que a diminuição na espessura resulta em um aumento no comprimento.

O processo de laminação é mostrado na Fig. 2.1:

Rolando é feito quente e frio. É realizado em laminadores. Um laminador é uma máquina complexa que possui dois ou mais rolos de trabalho, rolos de suporte, suportes de rolo, motor de acionamento, engrenagem redutora, volante, engrenagem de acoplamento, etc.

Os rolos podem ser lisos ou ranhurados dependendo da forma do produto laminado. O metal muda de forma gradualmente durante o período em que está em contato com os dois rolos.

A gama de produtos que podem ser produzidos por laminação é muito grande. O laminador é um método de deformação mais econômico do que o forjamento quando o metal é requerido em longos comprimentos de seção transversal uniforme.

É um dos mais utilizados dentre todos os processos de usinagem de metais, devido a sua maior produtividade e menor custo. Os materiais comumente laminados são aço, cobre, magnésio, alumínio e suas ligas.

Processo de rolamento:

O processo de laminação tem três etapas para completar o produto, conforme mostrado na Fig. 2.2:

Fig. 2.2. Sequência de operações envolvidas na fabricação de produtos laminados.

i) Rolamento Primário:

A laminação primária é usada para converter lingotes de metal em componentes de estoque simples, como blocos e lajes. Este processo refina a estrutura do lingote fundido, melhora suas propriedades mecânicas e elimina os defeitos internos ocultos.

ii) laminagem a quente:

Flores e lajes obtidas a partir da laminagem primária, novamente convertidas em chapas, folhas, barras e perfis estruturais, por processo de laminagem a quente.

iii) Laminação a frio:

A laminação a frio é geralmente um processo de acabamento no qual os produtos feitos por laminação a quente recebem uma forma final. Estes processos fornecem um bom acabamento superficial, tolerâncias dimensionais mais próximas e aumentam a resistência mecânica do material.

O aço que obtemos de refusão ou de fábricas de aço é principalmente na forma de lingotes. Os lingotes têm uma seção transversal de aproximadamente 1.5m x 1.5m e pesam em toneladas.

Estes lingotes são primeiro aquecidos a cerca de 1200 ° C em poços de imersão e, em seguida, passam através de rolos para produzir formas intermediais, tais como flores. As flores são enroladas em tarugos e os tarugos nas seções desejadas como plano, quadrado, hexagonal, ângulo, I, U, etc. O membro mencionado acima tem aproximadamente os seguintes tamanhos.

Lingotes Fundidos - 1, 5 mx 1, 5 m (seção transversal retangular)

Flores - 150 mm a 400 mm quadrados.

Lajes - Largura: 500 a 1800 mm (seção transversal retangular) espessura: 50 a 300 mm

Boletos - 30 mm a 150 mm quadrados. (Menor que floresce)

Placas - 6 mm ou mais de espessura, 1200-1400 mm de largura, 6000 mm de comprimento.

Folhas - 0, 5 mm a 5, 0 mm de espessura

Faixa - Largura: 750 mm ou menos. (Chapa ou folha estreita).

A Fig. 2.3 mostra os estágios sucessivos na redução de um boleto (100 x 100 mm) para uma barra redonda. O boleto é girado a 90 ° após cada passagem.

Princípios de Rolamento:

A laminação é um processo que consiste em passar o metal por uma folga entre os rolos girando na direção oposta. Esse espaço é menor que a espessura da peça que está sendo trabalhada. Portanto, os cilindros comprimem o metal ao mesmo tempo que o movem para a frente devido ao atrito nas interfaces de rolete-metal.

Quando a peça de trabalho passa completamente pelo espaço entre os rolos, ela é considerada totalmente trabalhada. Como resultado, a espessura do trabalho diminui enquanto seu comprimento e largura aumentam.

No entanto, o aumento da largura é insignificante e geralmente é negligenciado. A Fig. 2.4 mostra a operação de rolagem simples de uma placa. A diminuição da espessura é chamada de calado, enquanto o aumento do comprimento é chamado de alongamento absoluto. O aumento da largura é conhecido como spread absoluto.

Dois outros termos são o relativo e o coeficiente de alongamento pode ser dado da seguinte forma:

A equação acima (3) mostra que o coeficiente de alongamento é adversamente proporcional à proporção entre as áreas de seção final e original do trabalho. Além disso, a equação (2) mostra que o coeficiente de alongamento é proporcional à relação entre comprimentos finais e originais do trabalho.

A Fig. 2.5 mostra a zona de deformação, o estado de tensão, o ângulo de contato no processo de laminação. O metal é deformado na área sombreada, conhecida como zona de deformação. O metal não sofre qualquer deformação antes e depois da zona de deformação.

Também pode ser visto que o metal que sofre deformação está em contato com cada um dos rolos ao longo do arco AB. O arco-AB é chamado de arco de contato. Seu ângulo correspondente (α) é chamado de ângulo de contato ou ângulo de mordida.

A partir da geometria do desenho e aplicando trigonometria simples, o ângulo de mordida pode ser dado como:

A equação acima (4) fornece a relação entre os parâmetros de geometria do processo de laminação, o ângulo de mordida, o calado e o raio dos roletes.

Para garantir que o metal seja deslocado por atrito, o ângulo de contato (α) deve ser menor que o ângulo de Fricção (β), onde tan β = µ (o coeficiente de atrito entre a superfície do rolete e o metal).

O valor máximo admissível do ângulo de contato (α) depende de outros fatores como:

(i) Material dos rolos.

(ii) Material do trabalho sendo laminado.

(iii) temperatura de rolamento.

(iv) velocidade dos rolos, etc.

A tabela indica o ângulo máximo de mordida recomendado (α) para diferentes processos de laminação:

Requisitos de carga e potência para laminação:

A zona de deformação, o estado de tensão e o ângulo de contato na rolagem são mostrados na Fig. 2.4, (rolagem simples de uma placa). O principal sistema de tensão produzido na zona de deformação é a compressão tri-axial. A tensão máxima ou principal está atuando normalmente na direção de rolagem.

O metal deformado está exercendo uma força igual e oposta em cada um dos rolos para satisfazer as condições de equilíbrio.

Portanto, essa força normal à direção da laminação é um fator importante considerado para o projeto dos cilindros e corpo do moinho. Essa força (F) também é importante para determinar o consumo de energia em um processo de laminação.

Infelizmente, a determinação exata da carga de rolamento e do consumo de energia é uma tarefa típica e requer um conhecimento profundo da teoria da plasticidade e do cálculo.

No entanto, uma primeira aproximação da carga de rolamento pode ser dada pela seguinte equação:

Essa equação (2) negligencia a fricção na interface de rolagem e, portanto, fornece uma estimativa mais baixa da carga rolante.

Com base nos experimentos, um fator de multiplicação de 1, 2 é usado na equação modificada, para considerar as fricções são:

Além disso, o consumo de energia no processo de laminação não pode ser obtido facilmente; no entanto, uma estimativa aproximada (em consideração de baixa fricção) é dada por:

Os vários métodos de redução da força de separação (F) são os seguintes:

(a) Diâmetro menor do rolo (que reduz a área de contato).

(b) Menor atrito.

(d) Tome 'ângulo de mordida' pequeno (reduzindo assim a área de contato).

Lubrificação no processo de laminação:

A lubrificação é usada no processo de laminação para reduzir o atrito entre rolos e metal a ser laminado. O atrito desempenha um papel muito importante e útil no processo de laminação.

De fato, ele é responsável por mudar o trabalho para frente entre os rolos e, portanto, não deve ser eliminado ou reduzido abaixo de um nível apropriado. Essa é uma consideração importante ao escolher um lubrificante para um processo de laminação.

Na laminação a frio de aço, lubrificantes fluidos com baixa viscosidade são usados, a parafina é adequada para materiais não ferrosos como alumínio, cobre e suas ligas para evitar manchas durante o processo de tratamento térmico subseqüente, enquanto laminação a quente é realizada sem lubrificantes, mas com uma inundação de água para gerar vapor e quebrar as escalas formadas, são utilizados. Às vezes, uma emulsão de graxa grafitada é empregada como lubrificante.

Defeitos em produtos laminados:

Um certo número de defeitos nos produtos laminados surgem durante o processo de laminação. Um defeito em particular geralmente é obtido com um processo específico e não surge em outros processos.

Alguns dos defeitos comuns em produtos laminados são os seguintes:

(i) rachaduras de borda:

O craqueamento de borda geralmente ocorre em lingotes, chapas ou chapas laminadas. Isso se deve à ductilidade limitada do metal de trabalho ou à deformação irregular, especialmente nas bordas.

(ii) dobras:

Dobras são um defeito geralmente ocorre na placa de rolamento. Isso é causado se a redução por passagem for muito pequena.

(iii) jacaré:

A jacaré é o defeito, geralmente ocorre na laminação de lajes (principalmente alumínio e ligas). Neste defeito, a peça de trabalho se divide ao longo de um plano horizontal na saída, com a parte superior e inferior. Esse defeito sempre ocorre quando a relação entre a espessura da placa e o comprimento do contato cai dentro da faixa de 1, 4 a 1, 65. Fig. 2.15. Mostra o defeito de Alligatoring.