A conformação mecânica dos metais, também conhecida como transformação mecânica de metais, é um campo de grande importância dentro da área de técnicas de fabricação de peças metálicas, e refere-se à mudança de forma e de dimensões de metais através da aplicação de esforços mecânicos externos.

Este é um livro dirigido para todos aqueles que trabalham na conformação mecânica, engenheiros de empresas, os que cursam graduação e pós-graduação em engenharia.

Apresenta uma abordagem didática e simplificada, visando a aplicação das teorias existentes a situações práticas.

APRESENTAÇÃO 

Apesar da crescente presença de materiais cerâmicos e poliméricos nos artefatos utilizados na vida moderna, os metais, e em especial o aço, mantém extraordinária importância no processo industrial. Isto ocorre especialmente nas aplicações ditas “estruturais”, onde os metais são utilizados graças às suas características mecânicas (alta resistência e capacidade de deformar-se sem se fraturar) associadas a um custo adequado. Exemplos destas aplicações são as carrocerias de automóveis, das máquinas dos mais variados tipos, das estruturas metálicas de prédios, etc. Para se ter uma idéia de sua importância, basta lembrar que sua produção anual beira os 500 milhões de toneladas; das quais o Brasil produz atualmente cerca de 40 milhões de toneladas.

Os metais são inicialmente produzidos na forma líquida a partir dos minérios e usualmente são solidificados em formatos simples, tais como lingotes, tarugos, etc. Uma parte essencial da utilização dos metais pelos humanos é a mudança da forma e dimensões desses lingotes, tarugos, etc., até uma peça adequada para seu uso final. Esta transformação é estudada na área de conformação mecânica, que é o tema do presente livro.

Os produtos obtidos por conformação mecânica são tradicionalmente divididos em semi-acabados e acabados. Os semi-acabados destinam-se a uma operação ulterior, visando fabricar produtos de uso direto pelo consumidor. Por exemplo, chapas são produtos semi-acabados produzidos por laminação, e que podem ser transformadas em peças acabadas tais como pára-lamas de automóveis. Arames são semi-acabados produzidos por trefilação, que podem ser transformados em um grande número de produtos acabados, tais como espirais de caderno, grampos, pregos, telas, etc. Do ponto de vista industrial, é comum a divisão da ação de empresas, algumas com foco na fabricação de semi-acabados e outras produzindo acabados. O setor siderúrgico, em especial, dedica-se basicamente à produção de semi-acabados de aço, comumente divididos em “planos” (chapas e tiras de aços) e “longos” (barras de seção variada, vigas, arames, etc.).

A presente obra centra-se em algumas operações básicas de conformação mecânica voltadas, em sua maior parte, para a produção de semi-acabados. Este é o caso da trefilação e da extrusão (capítulo 6), que são empregadas na fabricação de barras e arames, e da laminação (capítulo 8), aqui tratada para o caso da fabricação de planos (chapas e tiras). O forjamento (capítulo 7) é uma operação que pode produzir tanto semi-acabados (discos, barras, etc.) quanto produtos mais próximos dos acabados (forjamento em matriz fechada). Novamente aqui a ênfase está na produção de semi-acabados. A primeira edição desta obra data de 1983, e foi seguida por duas reimpressões, todas esgotadas. A constante demanda de colegas, alunos e engenheiros de usinas pelo livro levou à presente edição.

SOBRE O AUTOR 

Paulo Roberto Cetlin – É engenheiro mecânico graduado em 1969 pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Realizou seu mestrado em Engenharia Metalúrgica na University of Florida, EUA, em 1972 e doutorou-se na mesma área pela UFMG em 1983. Permaneceu por 2 anos (1991 e 1992) na McGill University, Montreal, Canadá, em pós-douto-ramento também em Engenharia Metalúrgica. Trabalhou na Nuclebrás de 1972 a 1974, e ingressou no Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da UFMG em 1975, onde permanece em atividade, tendo chegado à posição de professor titular em 1991. Foi representante de área da Engenharia II (Engenharia. Química, Metalúrgica, de Materiais e Nuclear), de 1997 a 2001, junto à CAPES — Ministério da Educação, Brasília, e coordenador do Comitê de Assesso-ramento em Engenharia Metalúrgica e de Minas do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico — CNPq do Ministério da Ciência e Tecnologia, Brasília, de 2000 a 2003. Além de seu trabalho universitário, desenvolve intensas atividades de ensinamento de pessoal e consultorias em empresas brasileiras e no exterior, na área de conformação mecânica.

Horacio Helman (in memoriam), nasceu em Rosario, Argentina, em 1940. Formou-se como Técnico Mecânico na Escuela Industrial Superior de la Nación (E.I.S.N) pertencente à Universidad Nacional Del Litoral (U.N.L.). Em 1965 graduou-se como Engenheiro Mecânico Eletricista na atual Faculdade de Ciências Exatas e Engenharia da Universidad Nacional de Rosario (UNR). A partir de 1969 foi convidado a lecionar em Cursos de Metalurgia na América Latina. De 1972 a 1974, realizou estudos de Pós-graduação na área de Mecânica Aplicada no Imperial College of Science and Technology (ICST) — University of London, onde obteve o Diploma Imperial College (DIC) e o Ph.D. em Mecânica Aplicada. Em 1976 foi contratado pelo departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) na área de Conformação Mecânica. Quando faleceu, em abril de 2000, era professor titular da UFMG.

ÍNDICE 

1 - Tensões e deformações
1.1 - Introdução: colocação do problema
1.2 - Conceito de tensão em um ponto
1.3 - Variação da tensão com o plano de corte 
1.4 - Tensões principais 
1.5 - Círculos de Mohr 
1.6 - Aplicações dos círculos de Mohr
1.7 - A deformação linear 
1.8 - A deformação por cisalhamento 
1.9 - A variação da deformação com a direção 
1.10 - Deformações principais 
1.11 - Deformação volumétrica
Exercícios

2 - Elasticidade e plasticidade
2.1 - Introdução 
2.2 - Relações tensão-deformação no regime elástico 
2.3 - Critérios para início da deformação plástica de metais
2.4 - Relações tensão-deformação no regime plástico 
Exercícios

3 - Atrito e lubrificação
3.1 - Introdução
3.2 - Características da força de atrito 
3.3 - Lubrificação 
3.4 - Valores indicativos do coeficiente de atrito

4 - Fatores metalúrgicos na conformação mecânica dos metais
4.1 - Introdução 
4.2 - Influência da temperatura em processos de conformação mecânica de metais
4.3 - A Influência da velocidade de deformação em processos de conformação mecânica de metais 
4.4 - Influência das variáveis metalúrgicas em processos de conformação mecânica de metais
4.5 - Formabilidade dos metais 

Exercícios

5 - Métodos Analíticos para a solução de problemas na conformação mecânica de metais
5.1 - Introdução 
5.2 - Método de deformação homogênea
5.3 - Método dos blocos
5.4 - Método do limite superior 
5.5 - Outros métodos

6 - Trefilação e extrusão
6.1 - O processo de trefilação 
6.2 - Análise do processo de trefilação de barras de secção circular 
6.3 - O processo de extrusão 
Exercícios

7 - Forjamento
7.1 - A operação e o equipamento 
7.2 - A deformação do metal no estiramento por forjamento – tensões induzidas 
7.3 - Cálculo de esforços no forjamento no estado plano de deformações e no forjamento de cilindros 
Exercícios

8 - Laminação
8.1 - A laminação de metais 
8.2 - Relações geométricas na laminação de planos 
8.3 - Deformação na laminação 
8.4 - Condições de mordida e arrastamento da chapa pelos cilin-dros de laminação 
8.5 - Ângulo de deslizamento nulo ou ângulo neutro 
8.6 - Comparação com forjamento de cilindros 
8.7 - Deformação elástica dos cilindros de laminação 
8.8 - Cálculo da carga de laminação de chapas a frio 
8.9 - Deformação elástica de um laminador 
8.10 - Chapa de espessura mínima 
8.11 - Flexão dos cilindros de laminação 
8.12 - Variáveis na laminação a frio e espessura final da chapa 
8.13 - Controle dimensional 
8.14 - Velocidade de deformação 
8.15 - Laminação a quente 
8.16 - Torque e potência na laminação de chapas 
8.17 - Geometria de fluxo e tensões induzidas na laminação 
Exercícios

Referências bibliográficas