13 de junho de 2023
As chapas de aço são produtos utilizados em nosso dia a dia, por exemplo a fabricação dos automóveis. Elas fornecem propriedades interessantes para diversas aplicações, das quais podemos criar desde um produto em larga escala até as ferramentas que irão produzir tais produtos.
Sumário
A produção de chapas de aço em larga escala teve início durante a Revolução Industrial, no final do século XVIII e início do século XIX. Várias inovações tecnológicas e avanços na metalurgia contribuíram para o desenvolvimento desse processo.
A primeira grande mudança ocorreu com a invenção do alto-forno, que possibilitou a produção em massa de ferro fundido. O ferro fundido era então convertido em aço por meio do processo de refino de ferro, que removia impurezas e ajustava a composição química.
A produção de chapas de aço laminadas teve origem no início do século XIX, com o desenvolvimento dos primeiros laminadores. Os laminadores consistiam em grandes máquinas capazes de aplicar pressão em lingotes de aço, transformando-os em chapas mais finas e planas.
Inicialmente, as chapas de aço eram produzidas principalmente para a fabricação de trilhos de trem. Com o crescimento da demanda industrial, especialmente nas indústrias de construção naval, construção civil e automotiva, a produção de chapas de aço se expandiu rapidamente.
O processo de produção de chapas de aço evoluiu ao longo do tempo, com avanços na tecnologia de laminação, controle de temperatura e composição química dos aços.
O processo de laminação de chapas de aço foi desenvolvido por Henry Cort, um engenheiro e inventor britânico, durante o final do século XVIII. Ele é amplamente creditado como o responsável pela invenção do processo de laminação que revolucionou a produção de aço.
Em 1783, Henry Cort patenteou um método conhecido como “processo puddling”, que envolvia a fundição de ferro em lingotes e, em seguida, reaquecimento desses lingotes em um forno especial chamado “forno de puddling”. Nesse processo, o ferro era submetido a uma série de etapas de aquecimento, refino e laminação, resultando em barras e chapas de ferro mais resistentes e de melhor qualidade.
O processo de laminação de Cort permitiu a produção em massa de chapas de ferro laminado, que podiam ser utilizadas em diversas aplicações industriais, incluindo a construção naval, pontes, edifícios e maquinários.
Embora o processo de laminação de Cort tenha sido inicialmente aplicado ao ferro, ele também foi adaptado para a produção de chapas de aço, expandindo ainda mais as possibilidades de uso desse material.
A ASTM é uma norma internacional de aço americana (American Society for Testing and Materials). Ela por exemplo define propriedades mecânicas e composição química do aço (e seus teores de carbono e suas ligas), especifica também valores como limite de escoamento e limite de resistência.
A SAE (Society of Automotive Engineers) é uma organização que estabelece normas e padrões para materiais, equipamentos e práticas relacionadas à indústria automotiva.
A SAE é mais conhecida por suas normas relacionadas a veículos e componentes automotivos. Essas normas são desenvolvidas por comitês técnicos, compostos por especialistas da indústria, engenheiros e pesquisadores. As normas da SAE definem requisitos técnicos, propriedades mecânicas, composição química e métodos de teste para os aços em questão.
No caso das chapas de aço, a SAE possui normas específicas que podem ser utilizadas como referência pela indústria automotiva e por outros setores que utilizam esses materiais. Essas normas estabelecem critérios de qualidade, propriedades físicas, tratamentos térmicos, características de usinabilidade e outras especificações relevantes para a fabricação e utilização das chapas de aço.
Um mesmo material, possui nomes diferentes de acordo com a norma, por exemplo, SAE J403 1020, equivale a ASTM A36.
Abaixo estão algumas das principais normas da SAE relacionadas a chapas de aço:
SAE J403: Esta norma especifica os requisitos químicos e mecânicos para aços carbono laminados a quente e a frio, incluindo chapas.
SAE J1392: Esta norma estabelece os requisitos gerais para aços de alta resistência e baixa liga utilizados na fabricação de componentes automotivos, incluindo chapas.
SAE J2340: Esta norma abrange os requisitos mecânicos e revestimentos para aços de alta resistência e baixa liga utilizados em aplicações automotivas, incluindo chapas.
SAE J2329: Esta norma especifica os requisitos de revestimento para chapas de aço utilizadas na fabricação de componentes automotivos, como painéis de carroceria e outras peças.
SAE J1442: Esta norma estabelece os requisitos de resistência à corrosão para chapas de aço revestidas utilizadas em aplicações automotivas.
SAE J2324: Esta norma estabelece os requisitos para aços de alta resistência e baixa liga laminados a quente utilizados em aplicações automotivas, incluindo chapas.
SAE J1397: Esta diretriz especifica os requisitos químicos e mecânicos para aços de baixa liga e alta resistência, incluindo chapas.
SAE J252: Esta diretriz descreve os métodos de ensaio para determinar a resistência à tração, alongamento e dureza de chapas de aço finas laminadas a quente.
SAE J1393: Esta diretriz abrange os requisitos de revestimento e os métodos de teste para chapas de aço revestidas utilizadas em aplicações automotivas.
SAE J2745: Esta diretriz estabelece os requisitos para aços de alta resistência e baixa liga laminados a quente e a frio, incluindo chapas, utilizados em aplicações automotivas.
SAE J2527: Esta diretriz descreve os requisitos e os métodos de teste para avaliação da resistência à corrosão de chapas de aço revestidas.
Essas são apenas algumas das normas relevantes da SAE para chapas de aço na indústria automotiva. É importante ressaltar que a SAE atualiza suas normas regularmente e novas normas podem ser introduzidas à medida que a tecnologia e as necessidades evoluem. Recomenda-se consultar as normas mais recentes da SAE para obter informações atualizadas e específicas para as suas aplicações.
O fornecimento de chapas de aço geralmente envolve uma cadeia de suprimentos que abrange várias etapas, desde a produção até a entrega ao cliente final. Aqui estão as principais etapas do fornecimento de chapas de aço:
1. Produção de aço: O processo de produção de chapas de aço começa na siderúrgica. O aço é produzido a partir de matérias-primas como minério de ferro, carvão e outros elementos de liga, através de processos como o alto-forno e a aciaria. O aço é então solidificado e transformado em lingotes ou placas brutas.
2. Laminação: Os lingotes ou placas brutas são processados em laminadores, onde são aquecidos e submetidos a um processo de laminação para reduzir sua espessura e obter as dimensões desejadas. Nessa etapa, as placas brutas são transformadas em chapas de aço laminadas a quente.
3. Acabamento: As chapas de aço laminadas a quente podem passar por processos adicionais para melhorar sua qualidade e características. Isso pode incluir recozimento, decapagem, laminação a frio ou tratamentos de superfície, dependendo das especificações e requisitos do cliente.
4. Corte e conformação: As chapas de aço podem ser cortadas em tamanhos e formas específicas de acordo com as necessidades do cliente. Isso pode ser feito por meio de máquinas de corte a plasma, laser, oxicorte ou outros métodos. Além disso, as chapas de aço podem ser conformadas por meio de processos como dobramento, estampagem ou prensagem para atender às especificações de design.
5. Distribuição e fornecimento: Após o acabamento e corte das chapas de aço, elas são embaladas e preparadas para o transporte. As chapas de aço podem ser fornecidas diretamente pela siderúrgica ou passar por distribuidores e centros de serviços de aço, que armazenam, processam e distribuem o material para clientes em diferentes setores industriais.
6. Entrega ao cliente final: As chapas de aço são então entregues aos clientes finais, que podem ser: fabricantes de equipamentos, construtoras, indústrias automotivas, distribuidores, revendas entre outros. A entrega pode ser feita por meio de transporte rodoviário, ferroviário ou marítimo, dependendo da localização do cliente e da quantidade de material.
É importante observar que o processo de fornecimento das chapas de aço pode variar dependendo do fornecedor e das necessidades específicas do cliente. Cada etapa envolve controle de qualidade, inspeção e garantia de conformidade com as normas e especificações aplicáveis.
A composição química das chapas de aço pode variar dependendo do tipo de aço e das especificações do cliente. No entanto, geralmente as chapas de aço carbono têm a seguinte composição química típica:
Essa composição química é geralmente aplicável a aços carbono comuns utilizados em aplicações estruturais e industriais. No entanto, é importante notar que há uma ampla variedade de aços disponíveis, cada um com composições químicas específicas projetadas para atender a diferentes requisitos de resistência, usinabilidade, soldabilidade e outras propriedades desejadas.
Além disso, outros elementos de liga podem ser adicionados às chapas de aço para melhorar suas propriedades mecânicas e características específicas. Por exemplo, aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) podem conter elementos como cromo (Cr), molibdênio (Mo), níquel (Ni) e vanádio (V) em quantidades controladas para fornecer maior resistência e tenacidade.
É importante consultar as especificações técnicas e normas aplicáveis para obter a composição química exata das chapas de aço, pois ela pode variar de acordo com os padrões industriais e as necessidades do cliente.
As chapas de aço podem passar por diferentes tratamentos térmicos para modificar suas propriedades mecânicas e estruturais. Esses tratamentos podem aumentar a resistência, a dureza, a tenacidade e a usinabilidade do aço, bem como melhorar suas características de soldabilidade. A seguir estão alguns dos tratamentos térmicos comuns em chapas de aço:
Esses são apenas alguns exemplos de tratamentos térmicos comumente aplicados em chapas de aço. A seleção do tratamento térmico adequado depende das propriedades desejadas e das especificações do aço e deve ser realizado de acordo com as recomendações técnicas e normas aplicáveis.
No setor de chapas de aço, existem várias inovações recentes que têm impulsionado o desenvolvimento e aprimoramento do material. Algumas das principais inovações em chapas de aço atualmente incluem:
Aços de alta resistência e baixa liga (HSLA): Os aços HSLA são conhecidos por sua excelente combinação de resistência, tenacidade e soldabilidade. Eles possuem uma microestrutura refinada e podem ser usados em aplicações que exigem menor peso e maior resistência, como na indústria automotiva.
Aços avançados de ultra-alta resistência (UHSS): Os aços UHSS são uma categoria de aços de alta resistência com níveis extremamente altos de resistência mecânica. Eles são projetados para suportar cargas mais elevadas e são utilizados em aplicações onde é necessário um alto desempenho estrutural, como na indústria aeroespacial e na fabricação de equipamentos pesados.
Aços laminados a quente de alta resistência: O desenvolvimento de aços laminados a quente de alta resistência tem permitido a fabricação de chapas de aço com maior resistência e menor espessura. Esses aços oferecem benefícios em termos de economia de peso e aumento da capacidade de carga em estruturas.
Aços de alta resistência à corrosão atmosférica (HPS): Os aços HPS são projetados para resistir à corrosão atmosférica em ambientes agressivos. Eles são utilizados em estruturas expostas ao ar livre, como pontes, onde a resistência à corrosão é um fator crítico.
Revestimentos avançados: Novos revestimentos estão sendo desenvolvidos para melhorar a proteção contra corrosão e aumentar a vida útil das chapas de aço. Alguns exemplos incluem revestimentos de zinco-alumínio (como o revestimento de Zinco-Alumínio-Magnésio) e revestimentos cerâmicos.
Processos de produção avançados: A melhoria dos processos de produção, como a tecnologia de laminação a quente controlada, tem permitido a obtenção de microestruturas mais refinadas e propriedades mecânicas superiores nas chapas de aço.
Certamente, as chapas de aço continuam sendo uma parte essencial da indústria moderna, e as inovações tecnológicas e avanços na metalurgia continuam a impulsionar o aprimoramento e a diversificação desse importante material.
Conteúdo não pode ser publicado ou redistribuído sem prévia autorização. Elaboração e Edição: Thiago Cortiz e Renata Brandolin.
