Orientador : Ettore Bresciani Filho

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: No presente trabalho foi desenvolvida uma máquina de trefilar de laboratório, com o objetivo de produzir fios capilares de metais não ferrosos, com propriedades mecânicas, metalúrgicas e dimensões controladas. Esses fios são utilizados como elementos de ligação em dispositivos eletrônicos....

Resumo: No presente trabalho foi desenvolvida uma máquina de trefilar de laboratório, com o objetivo de produzir fios capilares de metais não ferrosos, com propriedades mecânicas, metalúrgicas e dimensões controladas. Esses fios são utilizados como elementos de ligação em dispositivos eletrônicos. Os metais mais utilizados na confecção desses fios capilares são o ouro e o alu mínio de grau eletrônico e a liga de alumínio com 1% de silício. Nos ensaios preliminares com a máquina construida foi utilizado o cobre eletrolítico tenaz (Cu ETP) devido à grande disponibilidade desse metal em forma de fios e às semelhanças entre as propriedades mecânicas de ouro e do cobre. A máquina de trefilar é dotada de uma desbobinadora, três fie iras de diamante intercaladas com três anéis tirantes e uma bobinadora. Foram utilizados quatro motores de corrente contíua, três deles acoplados aos anéis tirantes e o quarto à bobinadora. Para o controle gradual e sincronizado das velocidades dos diversos motores foi utilizado um sistema eletrônico. As três fieiras podem ser substituídas por outras três de diâmetros menores após cada passada do fio pela máquina. Foi feito um programa de redução, através do qual partindo-se de um fio metálico com lmm de diâmetro, pode-se chegar até a faixa de diâmetros considerada como fios capilares (abaixo de 0,150m). Foi descrito o processo de trefilação e foram definidas e analisadas as variáveis de influência nesse processo, podendo ser classificadas em: variáveis de matéria prima ,variáveis de materiais auxiliares, variáveis de processamento e variáveis de produto final. Algumas variáveis de processamento (força e velocidade de trefilação) foram escolhidas para estudo e verificação da influência desses parâmetros em algumas variaveis de produto final, tais como diâmetro, acabamento superficial do fio e propriedades mecânicas. Foram efetuadas duas séries de experiências. Na primei ra delas, utilizaram-se os três motores a velocidades constantes. Na segunda utilizou-se apenas um motor a três velocidades diferentes. Foram verificadas as dimensões dos fios, as propriedades mecânicas e elétricas e as forças de trefilação. Analisou-se o funcionamento da máquina e os resultados do controle de qualidade dos fios trefilados. Alguns estudos complementares foram propostos com a máquina construída para o desenvolvimento das teorias da mecânica e da metalurgia da deformação no processo de trefilação de fios capilares

Abstract: This work is intend to develop a laboratory wire drawing machine. Such machine is designed to produce fine wires of non-metals with controlled mechanical and metallurgical properties and dimensions. These wires are used in the electronic devices as bondings. The most commonly used...

Abstract: This work is intend to develop a laboratory wire drawing machine. Such machine is designed to produce fine wires of non-metals with controlled mechanical and metallurgical properties and dimensions. These wires are used in the electronic devices as bondings. The most commonly used materials for such capillary wires are the electronic grade Aluminium, Gold or aluminium - 1% Silicon alloy. In the preliminary tests of the machine eletrolytic tough pith Copper was used, because the wire form of this material can be obtained easily and it has similar mechanical properties as gold. The wire drawing machine is designed with a unroller, three diamond dies interlocked with three capstans and a coiler. Four D.C. motors were used three of them coupled to the capstans and the fourth to the coiler. An electronic system was used to control gradually and synchronically the speed of various motors. The three dies can be replaced by three other dies with smaller diameters after each pass of the wire drawing process. A reduction program was adopted through which wires with capillary diameter (less than 0,150 mm) can be obtained from a original diameter of 1,0 mm. The wire drawing process are described and their variables are defined and analyzed. The variables can be classified into four groups: raw materials variables, auxiliar materials variables, process variables and final product variables. Some variables of the process (force and speed of wire drawing) are chosen for this study and the verification of the influence of these parameters in term of some of the final product variables, such as diameter, surface finish of the wire and mechanical properties are presented. Two series of experiments were carried out. In the first experiment, three motors were used at constant speeds. In the other one, only one motor was used at three different speeds. The diameter of the wire and the mechanical and the electrical properties as well as the drawing force were verified. Both the performance of the machine and the results of the quality control of the drawn wires were analyzed. Some complementary studies were proposed by using this machine to study mechanical deformation and metallurgical deformation theories of wire drawing