Processos de Fabricação de Metais: conheça
Assuntos
- Processos de Fabricação de Metais: origem.
- Fundição de Metais
- Conformação Plástica de Metais
- Soldagem e Corte de Metais
- Usinagem de Metais
- Metalurgia do Pó
Conheça os processos de fabricação de metais, suas origens, fundição, conformação plástica, soldagem, corte, usinagem e metalurgia do pó.
1. Processos de Fabricação de Metais: origem.
Os processos de fabricação de metais revolucionaram a instrumentação da humanidade desde períodos remotos. A última fase da Pré-História é conhecida como Idade dos Metais, e as ferramentas criadas a partir da modelagem dos metais permitiu o surgimento das primeiras civilizações da antiguidade.
Inicialmente, utilizavam-se elementos e ligas de maior maleabilidade e abundância, como o cobre, o bronze e o ferro. As tribos que aprimoraram suas técnicas de processamento de metais, conseguiram criar e utilizar armamentos superiores os quais foram cruciais na conquista de novos territórios.
Com o desenvolvimento da humanidade e as contribuições científicas sobre os metais, novos processos foram descobertos, assim como outros elementos, ligas metálicas e materiais avançados. Nos dias de hoje, é quase impossível imaginar nossa sociedade vivendo sem as estruturas, ferramentas e peças metálicas.
A seguir, conheça os principais processos de fabricação de metais, suas características, produtos derivados e outras informações úteis.
Ensaios de Tração, Ensaios de Dureza e Ensaios Não Destrutivos podem ser realizados a fim de determinar as propriedades mecânicas dos materiais metálicos fabricados. Acesse os 3 artigos e saiba mais sobre cada tipo de ensaio.
2. Fundição de Metais
A fundição é um processo de fabricação de metais em que um metal líquido preenche as cavidades de um molde e se solidifica adquirindo o formato definido.
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Existem quatro tipos básicos de fundição: de areia, de molde, centrífuga e por cera.
2.1. Fundição de areia
É realizada a partir de um molde de areia, definido através de um padrão da peça feito em madeira ou metal. O molde deve ser superdimensionado, em função da contração volumétrica do metal durante a solidificação. Além disso, geralmente é necessário realizar um acabamento superficial nas peças, pois as superfícies ficam porosas e impregnadas de impurezas.
2.2. Fundição de molde
O metal é forçado à alta pressão para dentro das cavidades de um molde em aço endurecido, em um processo mais longo. Dessa forma, a peça obtém maior precisão dimensional e melhor acabamento superficial. Porém, os moldes são caros e podem ocorrer bolhas na peça ou preenchimento incompleto.
2.3. Fundição centrífuga
O molde permanente gira à altas velocidades em torno de seu eixo. O metal é vertido nas cavidades, produzindo-se uma camada de grãos finos resistentes à corrosão atmosféricas na superfície da peça.
2.4. Fundição por cera
É executada para metais de difícil usinagem ou quando a precisão dimensional e o acabamento superficial devem ser excelentes. O padrão é feito a partir de uma cera que quando derretida, deixa uma cavidade que será preenchida pelo metal fundido, com o formato da peça.
3. Conformação Plástica de Metais
A conformação plástica é um conjunto de processos de fabricação de metais em que se aplicam solicitações mecânicas em materiais metálicos, os quais respondem com uma mudança permanente de dimensões. Existem várias técnicas de conformação plástica, como você pode conferir a seguir.
3.1. Forjamento
O forjamento é um método em que uma peça metálica é aquecida até o amolecimento, e em seguida conformada a partir de forças de compressão localizadas. É provavelmente a técnica de fabricação de metais mais conhecida, em virtude de sua simplicidade e por ter sido historicamente utilizada para produção de ferramentas bélicas.
3.2. Laminação
A laminação é um processo em que a seção transversal de uma peça é reduzida através da compressão de dois cilindros de aço ou ferro fundido. A peça atravessa os rolos que giram, cada vez sob uma menor distância entre si, até obter-se a seção desejada.
3.3. Trefilação
A trefilação é uma técnica de tração de peças para produção de fios, em que o metal é estirado através de uma matriz em forma de canal convergente. Essa operação causa uma redução na largura do componente, aumentando seu comprimento.
3.4. Extrusão
A extrusão é um processo em que um tarugo metálico aquecido é forçado mecânicamente a fluir através do orifício de uma matriz, resultando em uma peça com os aspectos do orifício.
3.5. Embutimento
O embutimento é um método em que um recesso cônico é produzido em volta de um furo numa chapa, a fim de alojar um corpo de parafuso ou rebite.
3.6. Estiramento
O estiramento é uma técnica em que garras aplicam forças de tração nos extremos de um componente, esticando uma peça metálica sobre um bloco matriz.
3.7. Estampagem
A estampagem é um processo em que chapas metálicas são prensadas sobre um molde, deformando-se plasticamente e adquirindo o formato desejado.
3.8. Cisalhamento
O cisalhamento é um procedimento em que uma chapa é pressionada por duas facas opostas, até obter o formato desejado ou se romper.
4. Soldagem e Corte de Metais
4.1. Soldagem
Soldagem é o processo de união de peças metálicas através da fusão localizada dos materiais. As técnicas de soldagem mais estudadas são a soldagem por arco, a gás, por resistência e feixe de energia.
A soldagem por arco é realizada a partir de um arco elétrico produzido por uma corrente, a qual funde o material por efeito Joule. É a técnica mais utilizada atualmente.
Já a soldagem a gás, é utilizada através da queima de gases inflamáveis, como o oxiacetileno, os quais aquecem os metais.
A soldagem por resistência é feita pelo aquecimento em um ponto entre duas peças conectadas entre si. Requer equipamentos específicos, mais difíceis de se encontrar.
Por fim, a soldagem por feixe de energia, é uma técnica em que um feixe de laser funde os metais a serem unidos. É o método mais incomum, pois requer equipamentos de elevada tecnologia.
4.2. Corte
Os processos de corte mais comuns são o corte oxicombustível, por arco de plasma (PAC), por feixe de laser (LBC), e com pó de ferro.
O corte por oxicombustível cria uma reação química de oxidação com o metal de base em temperaturas elevadas, o que causa a expulsão do metal líquido da região cortada em altas velocidades.
Já o corte por arco de plasma (PAC), funde uma área localizada com um árco elétrico constrito, removendo o material fundido com um jato de alta velocidade de um gás quente ionizado.
O corte por feixe de laser (LBC), utiliza a fusão altamente localizada ou a vaporização para cortar o material com um feixe de luz colimado e coerente, com auxílio de um gás de alta pressão.
Por fim, o corte com pó de ferro é feito através da injeção de pó de ferro no jato central de oxigênio, causando uma reação exotérmica, que funde e empurra o material para fora da peça.
5. Usinagem de Metais
A usinagem de metais é o processo de fabricação em que uma matéria bruta metálica é mecanicamente desgastada por uma ferramenta a qual confere à peça suas formas, dimensões e seu acabamento, com produção de cavaco (farpa ou lasca).
Os principais métodos de usinagem são o torneamento, aplainamento, fresamento, brochamento, a furação e a retificação. Atualmente, esses processos podem ser realizados com o auxílio de máquinas CNC (Comando Numérico Computadorizado).
6. Metalurgia do Pó
A metalurgia do pó é um processo de fabricação de materiais em que uma pré-peça é obtida a partir da conformação por prensagem de pó metálico, sendo posteriormente sinterizada.
A técnica é dividida em três etapas básicas: obtenção, compactação e sinterização do pó metálico. Este método permite a obtenção de geometrias complexas e com aspectos intrincados.