Apostila Tecnologia Mecânica III

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    TcnicoemMecnica

    TecnologiaMecnicaIII

    Prof. Lima

    ETEC

    Cel. Raphael Brando

  • i

    Sumrio

    ConformaoMecnica 02IntroduoConceitosGerais 02Caractersticas 02PrincipaisprocessosdeConformao 02

    Forjamento 02Laminao 02Trefilao 02Extruso 02ConformaodeChapas 02

    AspectosTemperaturanaConformaodeChapas 03TemperaturanaConformao 03

    GeraodeCalornaConformaoMecnica 04FaixasdeTemperaturasPermissveisnoTrabalho 05

    TrabalhoaFrio 06TrabalhoaMorno 07TrabalhoaQuente 07VantagenseDesvantagemdoTrabalhoaQuente 08

    Vantagens 08Desvantagens 09

    ProcessodeRecuperaoeRecristalizao 09FribramentoMecnico 13

    Fundamentos 13EfeitosdoFibramentonasPropriedadesMecnicas 14

    Laminao 15IntroduoFundamentos 15

    OqueLaminao 15UsoseVantagens 15EsforosEnvolvidos 15Etapas 15

    Laminadores 15LaminaoaQuente 17LaminaoaFrio 18LaminaodeBarrasePerfis 19ProcessoTermomecnico 19

  • ii

    ConformaodeChapas 20Oque 20ClassificaodosProcessos 21

    MtodosDeConformaoMquinaseFerramentas 21Mquinasutilizadas 21FerramentalAcessrio 21

    CortedeChapas 23Caractersticas 23ForaePotnciadeCorte 23TiposdeCorte 24

    Dobramento 24Caractersticas 24RaiodeDobramento 25EfeitoMola 25

    Estiramento 25Caractersticas 25Ferramental 25AEstriconoEstiramento 26

    BaseTerica 26OperaesdeEstampagemProfundaouEmbutimento27

    Caractersticas 27OutrosAspectos 27

    EstampabilidadedosMateriaisMetlicos 28Anisotropia 28

    CoeficientedeAnisotropia 28InflunciadaAnisotropianaQualidadeePrecisodoEmbutimento 30

    Forjamento 31Oque 31Ferramentas 30Usos 30Histrico 30ClassificaodoProcesso 30

    TiposdeForjamento 31ForjamentoemMatrizAberta 31ForjamentoemMatrizFechada 31EquipamentoseMtodos 32

  • iii

    Aplicaes 32ForjamentoLivre 33

    OperaesUnitrias 33Operaesunitriasmaiscomuns 33

    Recalqueourecalcamento 33Estiramento 33Encalcamento 34Rolamento 34Alargamento 34Furao 34Extruso 35

    LaminaodeForja 35Cunhagem 35Fendilhamento 36Expanso 36

    ForjamentoemMatriz 36Generalidades 36MtodosdoForjamentoemMatriz 38FormaodeRebarbasFunes 39

    Recalque 39Extruso 39

    Trefilao 40Introduo 40

    Oque 40FormaResultante 40CondiesTrmicas 40UsoProdutosmaisComuns 40

    Vantagens 41DispositivoBsicoAFieira 41EquipamentoBancadas,TrefiladorasdeTamboreComponentes 42

    BancadasdeTrefilao 42TrefiladoresdeTambor 42

    TrefilaodeAramedeAo 44EtapasdoProcesso 44

    Tratamentostrmicosdosarames 44Recozimento 44

  • iv

    Patenteamento 45Anlisedatrefilaodearames 45

    Cargadetrefilao 45MtodosEspeciaisdeDeformaonaTrefilao 46

    DefeitosemTrefilao 47PodemResultar 47ExemplodeDefeito 47

    Extruso 47Introduo 47

    Oque 47FormaResultante 47Caractersticas 47UsoProdutosmaisComuns 48Materiais 48

    TiposdeExtruso 48ExtrusoDireta 48ExtrusoIndireta 48ExtrusoHidrosttica 49ExtrusoLateral 49

    ParmetrosdaExtruso 49ParmetrosGeomtricos 49ParmetrosFsicos 50

    ForadeExtruso 50OutrasVariveisdoProcesso 51FluxodoMetal 51

    Velocidades 51Tolerncias 51

    ExtrusoaQuente 52Caractersticas 52ProjetodeMatrizeseMateriais 53

    ExtrusoaFrio 54Vantagensemrelaoaextrusoaquente 54Desvantagens 55

    ExtrusoporImpacto 55ExtrusoHidrosttica 56

  • v

    DefeitosdeExtruso 57TrincaSuperficial 57Cachimbo 57TrincaInterna 57

    EquipamentosdeExtruso 58Fundio 61

    ProcessosdeFundio 61 ProcessosTpicos 62

    Classificao 62AreiaVerde 62MoldePermanente 62Injeo 63CeraPerdida 64EmCascaouShellMolding 65

    EtapasdoProcessodeFundio 66SeleodoProcesso 68

    FatoresaConsiderar 68ComparaoentreProcessos 68ExtruturadoLingote 69

    DesenvolvimentodaMacroestrutura 69RegiesdeGranulao 70

    ZonaCoquilhada 70ZonaClunar 70ZonaEquiaxial 70

    DefeitosdaSolidificao 70PorosidadesHeterogeneidadesFsicas 70

    Contraes 71Macroporosidade 71

    OQue 71Causas 71MecanismosdeFormao 71ComoEvitareReduzir 72

    Microporosidade 72OQue 72Causas 72MecanismosdeFormao 72ComoEvitareReduzir 72

  • vi

    CondiesparaosurgimentodeMicroouMacroporosidades 73

    Exceo 73GasesDissolvidos 74

    OQue 74Causas 74MecanismosdeFormao 74CasosTpicosdeOcorrncia 74ParaReduziraOcorrncia 74

    SegregaesHeterogeneidadeQumica 75CaractersticasGerais 75

    OQue 75Causas 75MecanismosdeFormao 75

    OrigemdaSegregao 75Exemplo 75Conseqncias 78

    OutrosTiposdeSegregao 79Macrosegregao 79SegregaoGravimtrica 79

    FundioContnua 80IntroduoeFundamentos 80

    OQue 80EtapasdoProcesso 80

    VantagensdaFundioContnua 82Menossobremetalparausinar 82MelhorUsinabilidade 82PeasResultantessemPorosidade 83AusnciadeRechupes 83MenorDensidadeemRelaoaoAo 83EstruturamaisRefinada 83

    TratamentospsFundio 83LigasdeAltaResistncia 83TratamentosSuperficiais 84

  • vii

    Aplicaes 84MateriaisdeFundioContnua 86

    CaractersticaPrincipal 86PropriedadesMecnicas 86

    MediodePropriedadesMecnicas 86ClassesdeFerroFundidoCinzento 87

    FerroFundidoCinzentoPerltico/Ferrtico(FC200) 87CaractersticasEspeciais 87Uso 87Microestrutura 87PropriedadesMecnicas 87ComposioQumica 88

    FerroFundidoCinzentoPerltico(FC300) 88CaractersticasEspeciais 88Uso 88Microestrutura 88PropriedadesMecnicas 88ComposioQumica 89

    FerroFundidoCinzentocomGrafitaRefinada(GMI) 89CaractersticasEspeciais 89Uso 89Microestrutura 89PropriedadesMecnicas 90PropriedadesFsicas 90ComposioQumica 90

    FerroFundidoNodular 91CaractersticaPrincipal 91PropriedadesMecnicas 91ClassesdeFerroFundidoNodular 92

    FerroFundidoNodularFerrtico(FE40015) 92CaractersticasEspeciais 92Uso 92Microestrutura 92PropriedadesMecnicas 92ComposioQumica 92

  • viii

    FerroFundidoNodularFerrtico/Perltico(FE45012) 93

    CaractersticasEspeciais 93Microestrutura 93PropriedadesMecnicas 93ComposioQumica 93

    FerroFundidoNodularPerltico/Ferrtico(FE55006) 94

    CaractersticasEspeciais 94Microestrutura 94PropriedadesMecnicas 94ComposioQumica 94

    FerroFundidoNodularPerltico(FE70002) 95

    CaractersticasEspeciais 95Microestrutura 95PropriedadesMecnicas 95ComposioQumica 95

    InformaesComplementaresdosProdutos 96

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    TecnologiaMecnicaIIIConformaoMecnica

    IntroduoConceitosGerais

    Caractersticas

    Os processos de conformao mecnica alteram a geometria do materialatravsdeforasaplicadasporferramentasadequadasquepodemvariardesdepequenasmatrizes at grandes cilindros, como os empregados na laminao. Em funo datemperatura e domaterial utilizado a conformaomecnica pode ser classificada comotrabalho a frio, amorno e a quente. Cada um destes trabalhos fornecer caractersticasespeciaisaomaterialepeaobtida.Estascaractersticasserofunodamatriaprimautilizada comocomposioqumica e estruturametalrgica (natureza, tamanho, formaedistribuiodasfasespresentes)edascondiesimpostaspeloprocessotaiscomootipoeograudedeformao,avelocidadededeformaoea temperaturaemqueomaterialdeformado.

    PrincipaisprocessosdeConformao

    O nmero dos diferentes processos unitrios de conformao mecnica,desenvolvidos para aplicaes especficas, atinge atualmente algumas centenas. Noobstante, possvel classificlos num pequeno nmero de categorias, com base emcritrios tais como: o tipo de esforo que provoca a deformao domaterial, a variaorelativa da espessura da pea, o regime da operao de conformao, o propsito dadeformao.Basicamente,osprocessosdeconformaomecnicapodemserclassificadosem:

    Forjamento:Conformaoporesforoscompressivostendendoafazeromaterialassumirocontornodaferramentaconformadora,chamadamatrizouestampo.

    Laminao: Conjuntodeprocessos emque se faz omaterial passar atravs da aberturaentre cilindros que giram,modificandolhe (em geral reduzindo) a seo transversal; osprodutos podem ser placas, chapas, barras de diferentes sees, trilhos, perfis diversos,anisetubos.

    Trefilao:Reduodaseotransversaldeumabarra, fiooutubo,puxandoseapeaatravsdeumaferramenta(fieira,outrefila)comformadecanalconvergente.

    Extruso: Processo em que a pea empurrada contra a matriz conformadora, comreduodasuaseotransversal.Aparteaindanoextrudadaficacontidanumrecipienteoucilindro(container);oprodutopodeserumabarra,perfiloutubo.

    Conformaodechapas:Compreendeasoperaesde:

    Embutimento; Estiramento; Corte; Dobramento.

  • 3

    AspectosdeTemperaturanaConformao

    TemperaturanaConformao

    Osprocessosdeconformaosocomumenteclassificadosemoperaesdetrabalhoaquente,amornoeafrio.Otrabalhoaquentedefinidocomoadeformaosobcondies de temperatura e taxa de deformao tais que processos de recuperao erecristalizaoocorremsimultaneamentecomadeformao.Deoutraforma,otrabalhoafrio a deformao realizada sob condies em que os processos de recuperao erecristalizao no so efetivos. No trabalho a morno ocorre recuperao, mas no seformamnovosgros(nohrecristalizao).

    Notrabalhoaquente,devidointensavibraotrmicaquefacilitamuitoadifusodetomoseamobilidadeeaniquilamentodasdiscordnciasoencruamentoeaestrutura distorcida dos gros produzida pela deformao, so rapidamente eliminadospela formaodenovosgros livresdedeformao, comoresultadoda recristalizao.possvel conseguir grandes nveis de deformao, uma vez que os processos derecuperao e recristalizao acompanham a deformao. Ela ocorre a uma tensoconstante. E como a tenso de escoamento plstico decresce com o aumento datemperatura,verfigura,aenergianecessriaparaadeformaogeralmentemuitomenorparaotrabalhoaquentedoqueparaotrabalhoafrioouamorno.

    VARIAODATENSODECOMPRESSOCOMADEFORMAOEMFUNODATEMPERATURAPARAUMAODEBAIXOCARBONO

    Notrabalhoafrio,comooencruamentonoaliviado,atensoaumentacom

    adeformao.Assimadeformaototalquepossveldeseobtersemcausarfraturamenornotrabalhoafriodoquenotrabalhoaquenteeamorno.Excetoquandoserealizamtratamentostrmicosderecozimentoparaaliviarosefeitosdoencruamento.

    No trabalho a morno ocorre uma recuperao parcial da ductilidade domaterialea tensodeconformaosituasenuma faixa intermediriaentreo trabalhoafrioeaquente.

    Costumasedefinir,parafinsprticos,asfaixasdetemperaturasdotrabalhoaquente,amornoeafriobaseadasnatemperaturahomloga,quepermiteanormalizaodocomportamentodometal,ver figura.Emummetalpuro,quenosofretransformao

  • 4

    de fasenoestado slido, ospontosde referncia em termosde temperatura so: o zeroabsoluto e o ponto de fuso. Estes pontos, traduzidos em graus Kelvin, estabelecem osextremosdaescalahomlogadetemperaturas.

    REPRESENTAODATEMPERATURAHOMLOGAEDASFAIXASDETEMPERATURA:trabalhoafrio(TF),a

    morno(TM)eaquente(TQ).Emtermosdeconformaomecnica,chamasede:

    trabalhoaquente(TQ)aquelequeexecutadoemtemperaturasacimade0,5Tf trabalhoamorno(TM),executadonafaixacompreendida(grosseiramente)entre

    0,3e0,5Tfe

    trabalhoafrio(TF)aquelequeexecutadoentre0e0,3Tf.importantecompreenderqueadistinobsicaentreTQeTF,portanto,

    funoda temperaturaemquesedarecristalizaoefetivadomaterial.Assim,emboraparamuitas ligas comerciais a temperatura do TQ seja realmente elevada em relao ambiente, para metais como Pb e Sn, que se recristalizam rapidamente temperaturaambiente aps grandes deformaes, a conformao temperatura ambiente TQ. Poroutro lado, a conformao a 1100C TF para o tungstnio, cuja temperatura derecristalizaosuperioraesta,emborasejaTQparaoao.

    GeraodeCalornaConformaoMecnica

    Nosprocessosdeconformao, tantoadeformaoplsticaquantooatritocontribuemparaageraodecalor.Daenergiaempregadanadeformaoplsticadeummetal,apenas5a10%ficamacumuladosnaredecristalina,sobaformadeenergiainterna,sendoosrestantes90a95%convertidosemcalor.Emalgumasoperaesdeconformaocontnua,comoextrusoe trefilao,efetuadasemaltasvelocidades,a temperaturapodeaumentar de centenas de graus. Uma parte do calor gerado dissipada (transmitido sferramentasouperdidoparaaatmosfera),masorestantepermanecenapea,elevandolheatemperatura.

    Em condies idealmente adiabticas e sem atrito, o mximo acrscimotericodetemperaturadevidodeformaoplsticadadopelaexpresso:

  • 5

    Para uma deformao e = 1,0 temse DTmx igual a 74C para alumnio,277Cpara ferro e 571Cpara o titnio. Se a velocidadede umdadoprocesso alta, aperdadocalorgeradoserpequenaeoaumentoefetivodatemperaturaserprximodovalorterico.

    FaixasdeTemperaturasPermissveisnoTrabalhoaQuente

    O limite inferiorde temperaturaparao trabalhoaquentedeummetal amenortemperaturaparaaqualataxaderecristalizaorpidaobastanteparaeliminaroencruamentoquandoometalestsubmetidoquelatemperatura.Paraumdadometalouligametlicaamenortemperaturadetrabalhoaquentedependerdefatorestaiscomoaquantidadededeformaoeo tempoemqueomaterialestarsubmetidoa temperaturaemquesto.Umavezquequantomaioronveldedeformaomenoratemperaturaderecristalizao,o limite inferiorde temperaturaparao trabalhoaquentediminuirparagrandes deformaes. Um metal trabalhado com elevada velocidade de deformao eresfriadorapidamenteirrequererumatemperaturadetrabalhoaquentemaiordoqueseestefordeformadoeresfriadovagarosamente,paraaobtenodeummesmonvelfinaldedeformao.

    O limitesuperiorde trabalhoaquentedeterminadopela temperaturaemque ocorre o incio de fuso ou o excesso de oxidao. Geralmente, a temperaturamaiselevada de trabalho a quente limitada bem abaixo do ponto de fuso devido apossibilidade de fragilizao quente (existncia de compostos com menor ponto defuso). Basta uma pequena quantidade de um filme de constituinte com baixo ponto defuso nos contornos de gro para fazer um material desagregarse quando deformado(fragilidade a quente). Geralmente empregase Tmax Tf 55C (ou Tf 100F) paraevitarestapossibilidade.

    Paraumadadacondiodepressoe temperaturadetrabalhohaverumaquantidademximadedeformaoquepodeserfornecidapea(limitaoestabaseadana resistncia ao escoamento, e no na ductilidade), como mostrado na figura.Seatemperaturadepraquecimentodotarugoinicialaumenta,aresistnciadiminuieadeformao aumenta para uma dada presso aplicada; assim, as curvas "isobricas"aumentam com a temperatura, que obviamente ser sempre inferior linha solidus.Afragilizaoaquentelimitaatemperaturadetrabalhoavaloresinferiorestemperaturasolidus.

    Evistoquecomtaxasdedeformaoaltasficarretidomaiscalornapea.Atemperaturadapeadever sermenorparaevitarqueelaatinjaa faixade fragilidadeaquente.

    DIAGRAMAESQUEMTICODOSEFEITOSDETEMPERATURA,PRESSOETAXADEDEFORMAOSOBREAFAIXADETRABALHOPERMISSVELNACONFORMAOAQUENTE

  • 6

    TrabalhoaFrioOtrabalhoafrioacompanhadodoencruamento(ingls"strainhardening")

    dometal,queocasionadopelainteraodasdiscordnciasentresiecomoutrasbarreirastaiscomocontornosdegroqueimpedemoseumovimentoatravsdaredecristalina.Adeformaoplsticaproduztambmumaumentononmerodediscordncias,asquais,em virtude de sua interao, resultam num elevado estado de tenso interna na redecristalina.Ummetalcristalinocontmemmdia106a108cmdediscordnciasporcm3,enquanto que um metal severamente encruado apresenta cerca de 1012 cm dediscordncias por cm3. A estrutura caracterstica do estado encruado examinada aomicroscpioeletrnico, apresentadentrode cadagro, regies pobresemdiscordncias,cercadas por um emaranhado altamente denso de discordncias nos planos dedeslizamento.

    Tudoistoresultamacroscopicamentenumaumentoderesistnciaedurezaenum decrscimo da ductilidade do material (ver figura). Num ensaio de trao, isso setraduznoaumentodatensodeescoamento,Y,edolimitederesistncia,Sr,bemcomonodecrscimodoalongamentototal(alongamentonafratura),ef.

    AUMENTODOLIMITEDEESCOAMENTOEDERESISTNCIATRAOEDIMINUIODOALONGAMENTO(e

    reduodereanafratura)COMOENCRUAMENTODEVIDOSAOTRABALHOAFRIOAfiguramostraqueolimitedeescoamento,Y,crescemaisrapidamenteese

    aproximadolimitederesistncia,Sr,enquantoqueaductilidadeexpressaaquicomoefcai de modo bastante brusco aps uma limitada quantidade de trabalho a frio. Amicroestruturatambmmudacomosgrossealongandonadireodemaiordeformao,podendoomaterialcomoumtododesenvolverpropriedadesdirecionais(anisotropia).

  • 7

    TrabalhoaMornoOs processos de deformao a morno objetivam aliar as vantagens das

    conformaes a quente e a frio. Dos processos de conformao a morno um dos maisdifundidosecommaioresaplicaesindustriaisoforjamento.

    O trabalho a morno consiste na conformao de peas numa faixa detemperaturasondeocorreoprocessoderecuperao,portanto,ograudeendurecimentopordeformaoconsideravelmentemenordoquenotrabalhoafrio.

    Existe alguma controvrsia sobre a faixa de temperaturas empregada naconformaoamornodosaosmas,certamentesetornaimportanteentre500e800C.Atemperatura inferior de conformao limitada em aproximadamente 500C devido apossibilidade de ocorrncia da "fragilidade azul" em temperaturas mais baixas. Estafragilizao aumenta a tenso de escoamento e diminui a ductilidade. Ela ocorre emtemperaturasemtornode200a400Conde,tomos intersticiaisdifundemseduranteadeformao formando atmosferas em torno das discordncias geradas, ancorandoas. Onome azul referese a colorao do xido formado na superfcie do ao nesta faixa detemperaturas.

    Com relao ao trabalho a quente o processo a morno apresenta melhoracabamento superficial e preciso dimensional devido diminuio da oxidao e dadilatao contrao do material e da matriz. Estas caractersticas permitem se termenores ngulos de sada (podese utilizar maiores cargas para a retirada da pea dasmatrizessemdeformaroproduto).

    Amaior desvantagemda conformao amorno com relao ao processo aquente o aumento do limite de escoamento que ocorre com o abaixamento datemperaturadedeformao.Oaumentodacargadeconformaoimplicarnanecessidadedeseempregarprensasmaispotentese ferramentasmais resistentes.Os tarugosparaaconformao,porsuavez,podemrequererdecapagempararemoodecarepaeutilizaodelubrificantesduranteoprocesso.

    Em relao ao trabalho a frio o processo a morno apresenta reduo dosesforos de deformao, o que permite a conformao mais fcil de peas com formascomplexas, principalmente em materiais com alta resistncia. A conformao a mornomelhora ainda a ductilidade do material e elimina a necessidade de recozimentosintermediriosqueconsomemmuitaenergiaetempo.

    TrabalhoaQuenteOtrabalhoaquenteaetapainicialnaconformaomecnicadamaioriados

    metais e ligas. Este trabalho no s requer menos energia para deformar o metal eproporciona maior habilidade para o escoamento plstico sem o surgimento de trincascomo tambm ajuda a diminuir as heterogeneidades da estrutura dos lingotes fundidosdevido as rpidas taxas de difuso presentes s temperaturas de trabalho a quente. Asbolhas de gs e porosidades so eliminadas pelo caldeamento destas cavidades e aestrutura colunar dos gros grosseiros da pea fundida quebrada e refinada em grosequiaxiaisrecristalizadosdemenortamanho.Asvariaesestruturaisdevidoaotrabalhoaquenteproporcionamumaumentonaductilidadeena tenacidade, comparadoaoestadofundido.

  • 8

    Geralmente,aestruturaepropriedadesdosmetaistrabalhadosaquentenosotouniformesaolongodaseoretacomonosmetaistrabalhadosafrioerecozidos,jque a deformao sempre maior nas camadas superficiais. O metal possuir grosrecristalizados de menor tamanho nesta regio. Como o interior do produto estarsubmetido a temperaturas mais elevadas por um perodo de tempo maior durante oresfriamentodoqueassuperfciesexternaspodemocorrercrescimentodegronointeriordepeasdegrandesdimenses,que resfriamvagarosamenteapartirda temperaturadetrabalho.

    AmaioriadasoperaesdeTQexecutadaemmltiplospassesouestgios;emgeral,nospassesintermediriosatemperaturamantidabemacimadolimiteinferiordotrabalhoaquenteparasetirarvantagemdareduonatensodeescoamento,emboracomoriscodeumcrescimentodegro.Como,porm,desejaseusualmenteumprodutocom tamanho de gro pequeno, a temperatura dos ltimos passes (temperatura deacabamento) bem prxima do limite inferior e a quantidade de deformao relativamente grande. Pequenos tamanhos de gros daro origem a peas com melhorresistnciaetenacidade.

    VantagensedesvantagensdoTrabalhoaQuente:

    DeumpontodevistaprticooTQqueoestgio inicialda conformaodosmateriaiseligasapresentacertonmerodevantagens,mastambmdeproblemas,comolistadoemseguida.

    Vantagens:

    menor energia requerida para deformar o metal, j que a tenso de escoamentodecrescecomoaumentodatemperatura;

    aumentodacapacidadedomaterialparaescoarsemseromper(ductilidade); homogeneizao qumica das estruturas brutas de fuso (e.g., eliminao de

    segregaes)emvirtudedarpidadifusoatmicainterna;

    eliminaodebolhaseporosporcaldeamento; eliminao e refino da granulao grosseira e colunar do material fundido,

    proporcionadogrosmenores,recristalizadoseequiaxiais;

    aumentodatenacidadeeductilidadedomaterialtrabalhadoemrelaoaobrutodefuso.

  • 9

    Desvantagens:

    Necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores, etc.) e gasto deenergiaparaaquecimentodaspeas;

    Reaes do metal com a atmosfera do forno, levando as perdas de material poroxidaoeoutrosproblemasrelacionados(p.ex.,nocasodosaos,ocorretambmdescarbonetao superficial; metais reativos como o titnio ficam severamentefragilizados pelo oxignio e tem de ser trabalhados em atmosfera inerte ouprotegidosdoarporumabarreiraadequada);

    Formaodexidos,prejudiciaisparaoacabamentosuperficial; Desgastedasferramentasmaiorealubrificaodifcil; Necessidade de grandes tolerncias dimensionais por causa de expanso e

    contraotrmicas;

    EstruturaepropriedadesdoprodutoresultammenosuniformesdoqueemcasodeTF seguido de recozimento, pois a deformao sempre maior nas camadassuperficiaisproduznasmesmasumagranulaorecristalizadamaisfina,enquantoque as camadas centrais, menos deformadas e sujeitas a um resfriamento maislento,apresentamcrescimentodegros.

    ProcessosdeRecuperaoeRecristalizaoOefeitodoTFpodeserreduzidooumesmoeliminadopelamanutenodo

    material a uma temperatura suficientemente elevada para que a vibrao trmica dostomospermitamaiormobilidadedasdiscordncias.Em temperaturasde cercade0,30,5Tf, asdiscordncias sobastantemveispara formararranjos regularesemesmoseaniquilarem(somenteasdiscordnciasdesinaisopostos),formandoumaestruturacelular(subgros) com uma pequena defasagem de orientao cristalogrfica entre as clulas.EsteprocessochamadodeRECUPERAO.umprocessoquedependedotempo(figurab) e, embora no mude a microestrutura, restaura parcialmente a maciez (menorresistnciaemaiorductilidade).

    Amaciezoriginal inteiramenterestauradapeloaquecimentoacimadeT=0,5 Tf, quando se formam novos gros com baixa densidade de discordncias. Os groscrescem continuamente at que a estrutura toda esteja RECRISTALIZADA. Amicroestrutura resultante equiaxial, muito embora possa ser retida ou mesmodesenvolvida uma textura cristalogrfica (textura de recozimento). Tal processo derecozimentoenvolvedifuso,eportantograndementedependentedatemperaturaedotempo,figurac.

    ALTERAESNARESISTNCIA,DUCTILIDADEEMICROESTRUTURADURANTE(A)TRABALHOAFRIO,

    (B)RECUPERAOE(C)RECRISTALIZAO

  • 10

    A temperaturade0,5Tf apenasuma referncia aproximada, poismesmopequenos teores de elemento de liga podem retardar substancialmente a formao denovosgros,elevandoatemperaturaderecristalizao.

    Na prtica, a temperatura de recristalizao convencionalmente definidacomoaquelaemqueometalseveramenteencruadorecristaliza totalmentenoespaodeumahora.Atabelaabaixoapresentaastemperaturasderecristalizaoparaalgunsmetaiseligasdeusocomum.

    TemperaturasdeRecristalizaoparaalgunsMetaiseligasdeusocomum

    MATERIAL TemperaturadeRecristalizao

    CobreEletroltico(99,999%) 121Cu5%Zn 315Cu5%Al 288Cu2%Be 371

    AlumnioEletroltico(99,999%) 279Alumnio(99,0%) 288LigasdeAlumnio 315Nquel(99,99%) 571Monel(NiCu) 593

    LigasdeMagnsio 252FerroEletroltico 398

    AodeBaixoCarbono 538Zinco 10

    Chumbo 4Estanho 44

    Emalgunsmetaisoprocessoderecuperaoaumentaaductilidademaisdo

    quediminuiaresistncia,sendoentopossvelcontrolaraspropriedadesfinaisdoprodutodeformado por meio de um severo trabalho a frio, seguido de um recozimento derecuperaoquerestauragrandepartedaductilidadesemreduzirmuitoaresistncia.

    Emresumo,osprincipaisfatoresqueafetamarecristalizaoso:

    1. umaquantidademnimadedeformaoprvia:seotrabalhoafrioprviozero,nohenergiadeativaoparaarecristalizaoeficammantidososgrooriginais;

    2. quantomaioradeformaoprvia,menorseratemperaturaderecristalizao;

    3. quantomenoratemperatura,maiorotemponecessriorecristalizao;

    4. quantomaioradeformaoprvia,menorserotamanhodegroresultante(poissermaioronmerodencleosapartirdosquaiscresceroosnovosgros).OBS:Umaestruturadegrosgrosseirosapresentapropriedadesmecnicaspobres,aopassoqueumtamanhodegrofinoforneceaomaterialaltaresistnciasemdiminuirlhemuitoaductilidade.

  • 11

    5. adiesdeelementosdeligatendemaaumentaratemperaturaderecristalizao(poisretardamadifuso).

    OsefeitosdoTFprvioedatemperaturaderecozimentosobreotamanhodegrodomaterialrecozido,paraumtempoderecozimentoconstante,estoesquematizadosnafiguraabaixo.

    EFEITODOTRABALHOAFRIOPRVIOEDATEMPERATURADERECOZIMENTOSOBREOTAMANHODEGRODOMATERIAL

    RECOZIDO(PARAUMTEMPODERECOZIMENTOCONSTANTE).

    Embora os recozimentos aumentem o custo do processo (sobretudo com

    metaisreativos,quetmdeserrecozidosematmosferas inertesouemvcuo), fornecemtambmgrandeversatilidade,pois seajustandoadequadamenteo cicloTF recozimento,podeseobterqualquergraudesejadodeencruamentonoprodutofinal.

    Sefordesejadoumprodutofinalmaisresistentedoqueomaterialintegralmenterecozido,entoaoperaofinalumpassedeTFcomograudedeformaonecessrioparadararesistnciadesejada,seguindosegeralmenteumaquecimentoderecuperao(abaixodatemperaturaderecristalizao)apenasparaaliviarastensesresiduais;Obs.:esteprocedimentomaisadequadodoquetentarcontrolararesistnciadapeaencruadaporrecozimento,porqueoprocessoderecristalizaoavanarapidamenteemuitosensvelapequenasflutuaesdetemperaturanoforno.

    Sefordesejadoumprodutofinalcomomaterialinteiramenteamolecido,entoorecozimentoaoperaofinal.

    Os artigos trabalhados a frio usualmente produzidos (como tiras, chapas efios),agrupamsesegundoclassificaesquedependemdograudeencruamento,conformemostrado na tabela abaixo, para chapas de ao laminadas a frio. Cada estado (ingls"temper")indicaumadiferentepercentagemdetrabalhoafrioapsoltimorecozimento.Aclassificaovariaconformeometal,sendoemgeralbaseadaemvalorescomparativosdolimitederesistnciatrao,enoemvaloresdedurezadepenetrao.Observesequenem todas as ligas admitem os graus de encruamento correspondentes s classes maiselevadas.

  • 12

    TabelacomercialBrown&Sharpmostrandoasdiversasclassificaesemfunodoencruamento

    DesignaoComercial r% ClasseB&S

    ChapaRecozida SoftTemper 0 *Chapadura Quarterhard 11 1Chapameiodura Half(mdium)hard 21 2Chapadura hard 29 3Chapa(100%)dura (full)hardtemper 37 4Chapaextradura Extrahard 50 6Chapacomdurezademola Springtemper 60 8Chapaextramola Extraspring 68 10

    Nas aplicaes industriais, o grau de encruamento expresso

    freqentemente como uma medida convencional da deformao, como por exemplo: areduopercentualdareatransversaldapea,r.

    Onde,AoeAfsoasreasdeseotransversalanteseapsaconformao,

    respectivamente.Na laminaoa friodeumachapadeespessura inicialhoparaaespessura

    finalhf,areduopodeserobtidapelaexpresso2,vistoqueasualargurapraticamentenovariadurantealaminao.

    Normalmente, as operaes de trabalho a frio/recozimento so as etapas

    finaisdosprocessosdeconformaomecnica.Istodevidoprincipalmentesexcelentesqualidades superficiais e tolerncias dimensionais obtidas no produto final. Porm, osesforosdeconformaosomuitoelevados,oqueemcertoscasosrestringeo tamanhodaspeasproduzidas.Tambm,paraalgunsmateriaisdebaixaductilidade,aconformaonopodeserrealizada.

    Veja abaixo a animao mostrando as alteraes granulares narecristalizao.

    Figura01

  • 13

    Figura02

    FibramentoMecnico

    Fundamentos

    Comoresultadodo trabalhomecnico,as partculas de segunda fase incluses, vazios,segregaes, etc., tendemadistribuirseeassumirum formato, de forma grosseira, anlogo deformao da pea como um todo.Seaspartculaseinclusessodcteisemaismoles

    doqueamatriz,assumemformaalongada,elipsoidal(ex. MnS no ao), figura abaixo; se so frgeis,quebramseemfragmentosqueseorientamparalelamentedireoprincipaldetrabalho(ex.Al2O3noao);sesomaisdurasemaisresistentesdoqueamatriz,nosedeformam(ex.SiO2noao).

    Tal alinhamento de partculas de segunda fase,incluses, segregao,

    cavidadesetc.,duranteotrabalhoafrioouaquente,bemcomoadistoropreferencialdaforma dos gros no trabalho a frio, so responsveis pela estrutura fibrosa tpica dosprodutosconformados.Ofenmenoobservvelemmacrografias,comoaabaixo.

    MACROGRAFIADASEOLONGITUDINALDECHAPA.ESTRUTURAFIBROSA.ATAQUE:REAGENTEDEIODO

    INCLUSESALONGADASDEMNSOBSERVADASEMAOSLAMINADOSAQUENTE(MEV)

  • 14

    Efeitosdofibramentonaspropriedadesmecnicas

    O fibramento mecnico que no deve ser confundido com a texturacristalogrfica produz na pea um tipo de anisotropia que afeta principalmente aspropriedades de ductilidade, tenacidade fratura e resistncia fadiga do material.Praticamentenoinfluinolimitedeescoamento.

    Emgeral,aductilidade trao,aspropriedadesdefadigaea tenacidadefratura(medida,porex.,comensaiosdeimpacto)seromenoresnasdireestransversais(normaissfibras)doquenadireolongitudinal;daserimportanteaobtenodeumaorientaoadequadadasfibrasquandodafabricaodaspeas.

    A limpidez (nvel de incluses), e a microestrutura das chapas de ao soparmetros importantes na seleo dos aos. Aos com a mesma composio qumicabsica podem ter uma grande variao de propriedades mecnicas em funo dosprocessosutilizadosedasprticasdefabricao.Tratamentosdedessulfuraonapanela,escriasintticaedesgaseificaoavcuopodemproduziraoscomalta limpidez(baixonvel de incluses), necessrios para algumas aplicaes crticas, como na rea nuclear.Entretanto, este nvel de performance pode ser altamente conservativo e aumentarconsideravelmenteocustodefabricao.

    Aos com altos nveis de incluses ao contrrio, podem no ser seguros eocasionar fraturas catastrficas. Ento, para se ter estruturas com nveis aceitveis depropriedadesmecnicasdevemseconsideraraintegridadeestruturaleseucusto.

    1 2

    43

  • 15

    Laminao

    LaminaoIntroduoFundamentos

    Oquelaminao:oprocessodeconformaomecnicaqueconsisteemmodificaraseotransversaldeummetalnaformadebarra,lingote,placa,fio,outira,etc.,pelapassagementredoiscilindroscomgeratrizretilnea(laminaodeprodutosplanos)oucontendocanaisentalhadosdeformamaisoumenoscomplexa(laminaodeprodutosnoplanos),sendoqueadistnciaentreosdoiscilindrosdevesermenorqueaespessurainicialdapeametlica.

    Uso Vantagens: oprocessode transformaomecnicademetaismaisutilizados, pois, apresenta alta produtividade e um controle dimensional do produtoacabadoquepodeserbastantepreciso.

    Esforos envolvidos: na laminao o material submetido a tensescompressivaselevadas,resultantesdaaodeprensagemdosroloseatensescisalhantessuperficiais, resultantes do atrito entre os rolos e o material. As foras de atrito sotambmresponsveispeloatode"puxar"ometalparadentrodoscilindros.

    Etapas: A reduo ou desbaste inicial dos lingotes em blocos, tarugos ouplacasrealizadanormalmenteporlaminaoaquente. Depoisdessafasesegueseumanovaetapadelaminaoaquente,paratransformaroprodutoemchapasgrossas,tirasaquente,vergalhes,barras,tubos,trilhosouperfisestruturais.

    Alaminaoafrioqueocorreapsalaminaodetirasaquenteproduztirasa frio de excelente acabamento superficial, comboas propriedadesmecnicas e controledimensionaldoprodutofinalbastanterigoroso.

    LaminadoresUm laminador consiste basicamente de cilindros (ou rolos), mancais, uma

    carcaa chamada de gaiola ou quadro para fixar estas partes e ummotor para fornecerpotncia aos cilindros e controlar a velocidade de rotao. As foras envolvidas nalaminao podem facilmente atingir milhares de toneladas, portanto necessria umaconstruo bastante rgida, alm de motores muito potentes para fornecer a potncianecessria. O custo, portanto de uma moderna instalao de laminao da ordem demilhesdedlarese consomesemuitashorasdeprojetosumavezqueesses requisitossomultiplicadosparaassucessivascadeirasdelaminaocontnua(tandemmill).

    Utilizamsevariadasdisposiesdecilindrosnalaminao,omaissimplesconstitudo por dois cilindros de eixo horizontais, colocados verticalmente um sobre ooutro.Esteequipamento chamadode laminadorduoepodeser reversvelouno.Nosduosnoreversveis, figuraa),osentidodogirodoscilindrosnopodeserinvertidoeomaterial s pode ser laminado em um sentido. Nos reversveis, figura b), a inverso darotaodoscilindrospermitequealaminaoocorranosdoissentidosdepassagementreosrolos.Nolaminadortrio,figurac),oscilindrossempregiramnomesmosentido.Porm,o material pode ser laminado nos dois sentidos, passandoo alternadamente entre ocilindrosuperioreointermedirioeentreointermedirioeoinferior.

  • 16

    A medida que se laminammateriais cada vez mais finos, h interesse emutilizarcilindrosdetrabalhodepequenodimetro.(Estescilindrospodemfletir,edevemser apoiada por cilindros de encosto, figura d). Este tipo de laminador denominasequdruo,podendoserreversvelouno.Quandooscilindrosde trabalhosomuitofinos,podem fletir tanto na direo vertical quanto na horizontal e devem ser apoiados emambasasdirees;umlaminadorquepermiteestesapoiosoSendzimir,figurae).

    Umoutrolaminadormuitoutilizadoouniversal,quedispededoisparesdecilindrosdetrabalho,comeixosverticaisehorizontais,figuraf).Existemoutrostiposdelaminadoresmais especializados, comooplanetrio, passoperegrino,Mannesmann,debolas,etc.

    ARRANJOSTPICOSDECILINDROS:(a)laminadorduo;(b)laminadorduoreversvel;(c)laminadortrio;(d)

    laminadorqudruo,(e)laminadorSendzimire(f)laminadoruniversal.A figura (a) abaixo mostra uma vista esquemtica de um laminador duo,

    constitudo por um quadro, dois cilindros de trabalho e os mancais nos quais giram oscilindros.Neste laminador o cilindro inferior fixo e o cilindro superior podemoverse,duranteaoperao,atravsdeumsistemadeparafusos.Estemovimentotambmpodeteracionamentohidrulico.

    Os quadros so construdos de ao ou ferro fundido e podem ser do tipoaberto ou fechado.O quadro fechado constitudopor umapea inteiria e os cilindrosdevemsercolocadosouretiradosporummovimentoparaleloaoseueixo.Apartesuperiordoquadroabertoremovveledenominasechapu;nestecaso,oscilindrossoretiradosporummovimentovertical,apsaremoodochapu,figura(b).Oquadrofechadomaisresistentequeoaberto,masapresentamaioresproblemasparatrocadecilindros.

  • 17

    LAMINADORDUOTPICO

    a)Comcilindroregulvelduranteaoperao.LAMINADORDUOTPICO,

    b)Vistalateraldequadrosfechadoseabertos.

    Oscilindrosdelaminaosodeaofundidoouforjado,oudeferrofundido,coquilhadosouno; compemsede trspartes, figuraabaixo: amesa, onde se realiza alaminao, e pode ser lisa ou com canais; os pescoos, onde se encaixamosmancais; ostrevos ou garfos de acionamento. Os cilindros so aquecidos pelo material laminado aquenteedegrandeimportnciaumresfriamentoadequadodeles,usualmenteatravsdejatosdegua.

    Os mancais dos cilindros servem de apoio a estes cilindros; eventuaisdeformaes destas peas provocariam variaes dimensionais nos produtos, o que altamente indesejvel. Trs tipos de mancais so usados em laminadores: mancais defrico, onde o pescoo gira sobre casquilhos de bronze, madeira, etc., devidamentelubrificados;mancaisderolamento;mancaisafilmedeleosobpresso(tipoMorgoil).

    Partesdeumcilindrodelaminao

    LaminaoaquenteQuando o ao lingotado convencionalmente, a primeira operao de

    laminao ocorre em um laminador desbastador (blooming, slabbing mill), que usualmente um duo reversvel cuja distncia entre os rolos pode ser variada durante aoperao. Na operao de desbaste utilizase tambm laminadores universais, o quepermite ummelhor esquadrinhamento do produto. Os produtos desta etapa so blocos(blooms,seoquadrada)ouplacas(slab,seoretangular).

    Asplacassolaminadasatchapasgrossas(materialmaisespesso)outirasaquente. Na laminao de chapas grossas utilizamse laminadores duos ou qudruosreversveis,sendoesteltimoomaisutilizado.Nalaminaodetiras,comumenteutilizamlaminadoresduosouqudruosreversveisnumaetapapreparadoraeumtremcontnuodelaminadores qudruos. A figura abaixo mostra esquematicamente um trem contnuo delaminao. Omaterial, aps a laminao ento, bobinado a quente, decapado e oleadoindoaseguirparaomercadoouparaalaminaoafrio.

  • 18

    Devese observar que, como lingotamento contnuo, produzemse placas etarugos diretamente da mquina de lingotar, evitandose uma srie de operaes delaminao,emespecialalaminaodesbastadora.

    Asindstriasdetransformaodenoferrososoperamcomumadiversidademuito grande de produtos, portanto os equipamentos utilizados na laminao a quentedessesmateriais somuitomenos especializados do que os empregadosna laminao aquente de aos. Os lingotes de materiais no ferrosos so menores e as tenses deescoamentosonormalmentemaisbaixasdoqueasdosmateriaisferrosos,oquepermiteo uso de laminadores de pequeno porte. Laminadores duos ou trios so normalmenteusados para a maioria dos metais no ferrosos na laminao a quente, entretanto,laminadoresqudruoscontnuossousadosparaasligasdealumnio.

    Tremcontnuodelaminaoaquente

    Laminaoafrio

    Alaminaoafrioempregadaparaproduzirfolhasetirascomacabamentosuperficial e com tolerncias dimensionais superiores quando comparadas com as tirasproduzidasporlaminaoaquente.Almdisso,oencruamentoresultantedareduoafriopodeseraproveitadoparadarmaiorresistnciaaoprodutofinal.Osmateriaisdepartidapara a produo de tiras de ao laminadas a frio so as bobinas a quente decapadas. Alaminaoa friodemetaisno ferrosospode ser realizadaapartirde tirasaquenteou,comonocasodecertasligasdecobre,diretamentedepeasfundidas.

    Trensdelaminadoresqudruosdealtavelocidadecomtrsacincocadeirassoutilizadosparaalaminaoafriodoao,alumnioeligasdecobre.Normalmenteessestrensdelaminaosoconcebidosparateremtraoavanteea r.Alaminaocontnuatemaltacapacidadedeproduo,oqueresultanumcustodeproduobaixo.

    Areduototalatingidaporlaminaoafriogeralmentevariade50a90%.Quandoseestabeleceograudereduoemcadapasseouemcadacadeiradelaminao,desejase uma distribuio to uniforme quanto possvel nos diversos passes semhaveruma queda acentuada em relao reduo mxima em cada passe. Normalmente, aporcentagemdereduomenorfeitanoltimopasseparapermitirummelhorcontroledoaplainamento,bitolaeacabamentosuperficial.

    Aeliminaodolimitedeescoamentodescontnuonastirasdeaorecozidoum problema prticomuito importante, pois a ocorrncia deste fenmeno provoca umadeformaoheterogneaemposteriorprocessamento(linhasdeLders).Istodevidoaoalongamentodescontnuodo limitedeescoamento.Aprticanormaldarumapequenareduo final a frio no ao recozido, chamada de passe de encruamento superficial, que

  • 19

    elimina o alongamentodescontnuodo limite de escoamento. Essepasse de acabamentotambm resulta numa melhora da qualidade superficial e controle dimensional. Outrosmtodos podem ser utilizados na melhoria do controle dimensional das tiras ou folhaslaminadas,entreestesestooaplainamentoporroloseodesempenoportrao.

    LaminaodeBarrasePerfisBarras de seo circular e hexagonal e

    perfis estruturais como: vigas em I, calhas e trilhos soproduzidos em grande quantidade por laminao aquente com cilindros ranhurados, conforme mostradoabaixo.

    A laminao de barras e perfis difere dalaminao de planos, pois a seo transversal do metal reduzida em duas direes.Entretanto,emcadapasseometalnormalmentecomprimidosomenteemumadireo.Nopassesubseqenteomaterialgiradode90o.Umavezqueometalseexpandemuitomaisna laminaoaquentedebarrasdoquena laminaoa friode folhas,o clculodatolerncia necessria para a expanso um problema importante no planejamento dospasses para barras e perfis. Ummtodo tpico para reduzir um tarugo quadrado numabarraalternandosepassesatravsderanhurasovaisequadradas.Oplanejamentodospassesparaperfisestruturaismuitomaiscomplexoerequerbastanteexperincia.

    Amaioriadoslaminadoresdebarrasequipadacomguiasparaconduzirotarugoparaasranhuraserepetidoresparainverteradireodabarraeconduzilaparaoprximo passe. Os laminadores desse tipo podem ser normalmente duos ou trios. Ainstalao comumparaaproduodebarras consisteemumacadeiradedesbaste,umacadeiraformadoraeumacadeiradeacabamento.

    ProcessamentoTermomecnicoNaindstriadefabricaodoaoasdimensesexternasdemuitosprodutos

    comerciais so resultado da deformao a quente, comona laminao, enquanto que, aspropriedadesmecnicas so obtidas pela adio de elementos de ligas e por tratamentotrmicoapslaminaoaquente.Melhorianaspropriedadesmecnicasacimadasobtidaspeloefeitodoselementosdeligasofrequentementeobtidasportratamentotrmico.

    No processamento do ao, por exemplo, por laminao, algumas vezes soobtidas melhorias de propriedades mecnicas do material quando comparadas commateriaismecanicamente processados e normalizados. Almdesse fato, as propriedadesmecnicasobtidaspor tmpera imediatamenteaps laminaoe revenidosoalgumasvezesmelhores do que as domaterial laminado, resfriado ao ar e ento temperado erevenido. Nestes casos, a deformao a quente tornase um constituinte necessrio dotratamento trmico e mudanas metalrgicas ocasionadas pela deformao a quenteresultam em um efeito benfico adicional s propriedades mecnicas dos aos apsresfriamentoouapstratamentotrmico.

  • 20

    Oprocessamentotermomecnicoatcnicadesenvolvidaparamelhoraras

    propriedadesmecnicas dosmateriais atravs do controle doprocessodedeformao quente. Laminao controlada, resfriamento acelerado e tmpera direta, so exemplostpicos de processamentos termomecnicos. Estes processos economizam energia naproduodoaopelaminimizaoouatmesmoeliminaodotratamentotrmicoapsdeformaoquente,portanto,aumentamaprodutividadenafabricaodeaosdemaiorresistncia. Os tratamentos termomecnicos geralmente ocasionam uma mudana noprojeto de composio qumica do ao e reduo na produtividade do processo dedeformaoquente,mas,tornampossveisreduesnaquantidadetotaldeelementosdeliga,melhoramasoldabilidade,aumentamatenacidadeealgumasvezesproduzemnovasebenficascaractersticasnoao.

    Conformao de Chapas

    Oque: Conformao de chapas o processo de transformaomecnicaqueconsisteemconformarumdiscoplano("blank")formadeumamatriz,pelaaplicaodeesforostransmitidosatravsdeumpuno.

    Naoperaoocorrem:alongamentoecontraodasdimensesdetodososelementosdevolume,emtrsdimenses.Achapa,originalmenteplana,adquireumanovaformageomtrica.

  • 21

    ClassificaodosProcessos:Aconformaodechapasmetlicasfinaspodeserclassificadaatravsdotipodeoperaoempregada.Assimpodeseter:estampagemprofunda,corteemprensa,estiramento,etc.

    MtodosDeConformaoMquinaseFerramentas

    Mquinas utilizadas

    Amaiorpartedaproduoseriadadepartesconformadasapartirdechapasfinasrealizadaemprensasmecnicasouhidrulicas.

    Nasprensasmecnicasaenergiageralmente,armazenadanumvolanteetransferida para o cursormvel no mbolo da prensa. As prensasmecnicas so quasesempre de ao rpida e aplicam golpes de curta durao, enquanto que as prensashidrulicas so de ao mais lenta, mas podem aplicar golpes mais longos. As prensaspodemserdeefeitosimplesoudeduploefeito.

    Algumas vezes pode ser utilizado omartelodequedana conformao dechapasfinas.Omartelonopermitequeaforasejatobemcontroladacomonasprensas,porissonoadequadoparaoperaesmaisseverasdeconformao.OBS:Asmquinasdeconformarserotratadasmaisdetalhadamenteemseoespecfica. Ferramental Acessrio

    As ferramentasbsicasutilizadasemumaprensadeconformao depeasmetlicassoopunoeamatriz.O puno, normalmente o elementomvel, a ferramenta convexa que se acopla com amatrizcncava.Comonecessrioumalinhamentoacuradoentreamatrizeopuno,comummantlospermanentementemontados emuma subprensa, ouportamatriz, quepodeserrapidamenteinseridanaprensa.

    Geralmente,paraevitaraformaoderugasnachapaaconformarusamseelementosde fixaoouaaodegrampospara comprimiro "blank" contraamatriz.Afixao conseguida por meio de um dispositivo denominado antirugas ou prensachapas,ouainda,emprensasdeduploefeitoporumaneldefixao.

    A seguir especificamse alguns dos conjuntos tpicos do ferramental usadoem processos especficos, a saber: estampagem profunda, conformao progressiva(corte/perfurao),processoGuerinerepuxamento.

    A figura abaixo mostra esquematicamente uma prensa e o ferramental deestampagemprofunda.

  • 22

    Freqentemente, matrizes e punes so projetados para permitir que osestgiossucessivosdeconformaodeumapeasejamefetuadosnamesmamatriz,acadagolpedaprensa.Esteprocedimentoconhecidocomoconformaoprogressiva.

    Umexemploamatrizpararecorteeperfuraodearruelasplanas, figuraabaixo.Atirametlicaalimentada,deslizandoataprimeiraposiodecorte.Ofurodaarruelapuncionado.Segueseumsegundodeslizamento,apsoqueaarruelarecortada.Duranteocortedaarruelaopunoexecutaofurocentraldaprximapea

    O processo Guerin uma variao do processo convencional de matriz e

    puno. Neste processo, ver figura, uma "almofada" de borracha serve como matriz. Opunofixadobasedeumaprensahidrulicadeefeitosimplesacamadadeborrachaficanumacaixaretentora,natravesuperiordaprensa.Odisco(oublank)colocadosobreo bloco de modelar (puno), e pressionado contra a borracha. Uma pressoaproximadamenteuniformeconseguidaentreaborrachaeodisco(blank).Esteprocessopermiteafcilproduodepeasrasasflangeadas,comflangesestirados.

    O repuxamento ummtodo empregadopara a fabricaode fundospara

    tanquesdeaoeoutraspeasprofundasdesimetriacircular.O"blank"fixadocontraum

    bloco de modelagem que gira em alta velocidade. O blank conformado

    progressivamentecontraoblocoporintermdiodeumaferramentamanualouatravsde

    roletes,verfiguraabaixo:

  • 23

    CortedeChapas

    Caractersticas Destinaseobtenodeformasgeomtricas,apartirdechapassubmetidas

    aodepressoexercidaporumpunoouumalminadecorte.Quandoopunooualmina inicia a penetrao na chapa, o esforo de compresso convertese em esforocisalhante(esforocortante)provocandoaseparaobruscadeumaporodachapa.Noprocesso, a chapa deformada plasticamente e levada at a ruptura nas superfcies emcontatocomaslminas.

    A aresta de corte apresenta em geral trs regies: uma rugosa(correspondentesuperfcieda trincada fratura),uma lisa (formadapeloatritodapeacomasparedesdamatriz)eumaregioarredondada(formadapeladeformaoplsticainicial).Aqualidadedasarestascortadasnoamesmadasusinadas,entretantoquandoas lminassomantidasafiadaseajustadaspossvelobterarestasaceitveisparaumagrande faixa de aplicaes. A qualidade das bordas cortadas geralmentemelhora com areduodaespessuradachapa.

    Nocortepormatrizepuno(piercingoublanking)noexisteumaregrageralparaselecionarovalordafolga,poissovriososparmetrosdeinfluncia.Afolgapode ser estabelecida com base em atributos, como: aspecto superficial do corte,imprecises,operaesposterioreseaspectosfuncionais.Senohouvernenhumatributoespecfico desejado para superfcie do blank, a folga selecionada em funo da foramnimadecorte. Fora e Potncia de Corte

    Nafiguraabaixopodemseridentificadososparmetrosenvolvidosnocorte.Admitese o clculo simples da fora pelo produto da rea pela tenso de ruptura emcisalhamento. Observe que a profundidade (s) adotada para este clculo representa apenetraodopunonachapanomomentodaruptura.

    Apotncianecessriaparaocortecalculadapeloprodutoentreaforadopunoeavelocidadedalmina.

  • 24

    Tipos de Corte

    Dependendodotipodecorte,sodefinidosdiversosgruposdeoperaesdaprensa,conformelistagemabaixo:

    Aoperaodecorteusadaparaprepararomaterialparaposteriorestampagem("blank").Apartedesejadacortada(removida)dachapaoriginal.

    Afabricaodefurosemprensa(piercingoupunching)caracterizaumaoperaodecorteemqueometalremovidodescartado.

    A fabricao de entalhes (notching) nas bordas de uma chapa pode ser feita emprensaatravsdopuncionamentodestasregies.

    Ocorteporguilhotinaumaoperaoquenoretiramaterialdachapametlica. A rebarbao (trimming) uma operaoque consiste em aparar omaterial em

    excesso (rebarbas)dabordadeumapea conformada.A remoode rebarbasdeforjamentoemmatrizfechadaumaoperaodestetipo.

    Existeumprocessorelativamenterecentedecortefinode"blanks"(fineblanking),que se caracteriza pelo emprego de folgas muito pequenas (0,0002 pol.), comprensase jogodematrizesmuitorgidos(paraevitardobramentodachapa).Comeste equipamento possvel produzir "blanks" com superfcies de corte quaseisentasdedefeitos.Aspeasproduzidaspodemserempregadascomoengrenagens,cames,etc.,semquesejanecessriaausinagemdasbordascortadas.

    Dobramento

    Caractersticas

    Nesta operao, a tira metlica submetida a esforos aplicados em duasdireesopostasparaprovocaraflexoeadeformaoplstica,mudandoaformadeumasuperfcieplanaparaduassuperfciesconcorrentes,emngulo,comraiodeconcordnciaem sua juno. A figura mostra os esforos atuantes e a forma adquirida por uma tirasubmetidaadobramento.

    Esforos e Linha Neutra em Tira submetida a Dobramento

  • 25

    Raio de Dobramento

    Paraaoperaodedobramentoexisteumraiodedobramentoabaixodoqualometaltrincanasuperfcieexterna.oraiomnimodedobramento,expressogeralmenteemmltiplosdaespessuradachapa.

    Umraiodedobramentode3tindicaqueometalpodeserdobradoformandoumraiodetrsvezesaespessuradachapasemquehajaoaparecimentodetrincas.Oraiomnimo de dobramento , portanto um limite de conformao, que variamuito para osdiversosmetaisesempreaumentacomaprviadeformaoafriodometal.

    Algunsmetaismuitodcteisapresentamraiomnimodedobramentoigualazero.Istosignificaqueaspeaspodemserachatadassobresimesmas,masgeralmentenoseutilizaesteprocedimentoparaevitardanosnopunoounamatriz.

    Efeito mola

    Aoperaodedobramentoexigeque seconsidere a recuperao elstica do material (efeitomola), para que se tenham as dimenses exatas napea dobrada. A recuperao elstica da pea sertantomaiorquantomaior foro limitedeescoamento,menoromdulodeelasticidadeemaioradeformaoplstica.Estabelecidosestesparmetros,adeformaoaumenta com a razo entre as dimenses laterais dachapaesuaespessura.

    O efeito mola ocorre em todos osprocessosdeconformao,masnodobramentomaisfacilmente detectado e estudado. O raio de curvaturaantesdaliberaodacarga(Ro)menordoqueapsaliberao ( Rf ). O efeitomola ( ver figura ao lado) representadopelosmboloK.

    Estiramento

    Caractersticas

    aoperaoqueconsistenaaplicaodeforasdetrao,demodoaesticaromaterialsobreumaferramentaoubloco(matriz).Nesteprocesso,ogradientedetenses pequeno, o que garante a quase total eliminao do efeito mola. Como predominamtenses trativas, grandes deformaes de estiramento podem ser aplicadas apenas paramateriaismuito dcteis. Para estesmateriais, almejamse altos valores de coeficiente deencruamento.

    Ferramental: O equipamento de estiramento consiste basicamente de umpistohidrulico(usualmentevertical),quemovimentaopuno.Duasgarrasprendemasextremidadesdachapa.Naoperao,noexisteumamatrizfmea.Asgarraspodemsermveispermitindoqueaforadetraoestejasempreemlinhacomasbordasdachapa(figura).Garrasfixasdevemserusadassomenteparaconformaodepeascomgrandesraiosdecurvatura,evitandosecomistooriscoderupturadachapanaregiodasgarras.

  • 26

    O estiramento uma das etapas de operaes complexas de estampagem de chapas finas. Na conformao de peas como partes de automveis ou de eletrodomsticos, comum haver componentes de estiramento.

    A Estrico no Estiramento

    O limite de conformao no estiramento pode ser estabelecido pelofenmeno da estrico. A estrico a reduo das dimenses da seo transversal,provocadapelascargasdetraodoprocesso.Noestiramentodeveserevitadaestricolocalizada,comumenteconhecidaporempescoamento.

    BaseTericaEm um ensaio de trao uniaxial, a estrico localizada acontece quando

    (ds/s )=de,oque significaqueassumindouma leipotencialentre tensoedeformao(Equao de Hollomon, a maior deformao verdadeira igualase ao coeficiente deencruamento(n)).

    Nas operaes de estiramento uniaxial e biaxial, a estrico localizadaaconteceparaascondiesespecificadasabaixo:

    Assim,oempescoamentosacontecerquandou=2n.Ouseja,estricomuitomais difusa, implicando em um "amolecimento" geomtrico, com a diminuio deespessuraao longodetodaapea. Istonoconstitui limitaoparaaoperao.Contudo,assim que ocorre a estrico localizada, facilmente detectada nas superfcies expostas,segueseafratura.Logo,aestricolocalizadaumlimitedeconformao.

    comumhaver gradientesdedeformao emoperaesde estiramento.A

    regio que deforma mais se torna mais encruada e a deformao transferida para oelementodevolumevizinho.Seocoeficientedeencruamentoforsuficientementegrande,haver a redistribuio das deformaes ao longo de toda a pea e esta suportarmaisdeformaes,antesqueaestricolocalizadaseinicie.Ento,paraoperaesqueexigemaltosgrausdeestiramento,exigemsemateriaiscomaltosvaloresden.

  • 27

    OperaesDeEstampagemProfundaOuEmbutimento Caractersticas

    oprocessoutilizadoparafazercomqueumachapaplana(blank)adquiraa formadeumamatriz (fmea), impostapelaaodeumpuno (macho).Oprocessoempregadonafabricaodepeasdeusodirio(pralamas,portasdecarros;banheiras,rodas,etc.).

    A distino entre estampagem rasa (shallow) e profunda arbitrria. Aestampagem rasa geralmente se refere conformao de um copo com profundidademenordoqueametadedoseudimetrocompequenareduodeparede.Naestampagemprofundaocopomaisprofundodoqueametadedoseudimetro.

    Para melhorar o rendimento do processo, importante que se tenha boalubrificao.Comistoreduzemseosesforosdeconformaoeodesgastedoferramental.Osleosindicadosnormalmentesoparaextremapresso,devendogarantirboaproteocontra a corroso da chapa, ser de fcil desengraxe e no levar oxidao domaterial(devido s reaes de subprodutos dos gases formados no aquecimento do metal).Geralmente, soleosminerais comumasriedeaditivos (Cl,Pb,P, gordurasorgnicas,etc.).

    Outros Aspectos

    Deveseaindaestudarapressoaseraplicadanoprensachapas:seestaformuitopequena, surgemrugasnas lateraisdapea; se,poroutro lado, formuitoelevada,podeocorrerarupturadapeanaprensa.

    Cuidadodevesetercomoferramental,paraquehajafolgasuficienteentrea

    matrizeopunoquepermitaoescoamentodomaterialparaointeriordamatriz,semquesurjam tenses cisalhantes ocasionadas pelo atrito e que levem ruptura do metal emprensa.

    s vezes, o dimetro do "blank" muito superior ao dimetro da pea aestampar, sendo que esta deve atingir uma profundidade de copomuito elevada. Afabricaopoderexigirumasequnciadeoperaesdeestampagem,utilizandoumasriede ferramentas, com dimetros decrescentes (da matriz e do puno). O nmero deoperaesdependedomaterialdachapaedasrelaesentreodiscoinicialeosdimetrosdaspeasestampadas.

  • 28

    AEstampabilidadedosMateriaisMetlicosEstampabilidade a capacidade que a chapa metlica tem de adquirir

    forma de uma matriz, pelo processo de estampagem sem se romper ou apresentarqualqueroutrotipodedefeitodesuperfcieoudeforma.

    Aavaliaodaestampabilidadedeumachapametlicadependedemuitostestes,taiscomo:ensaiossimulativos(tipoErichsen,Olsen,Fukui,etc.),ensaiosdetrao(obtendoseolimitedeescoamentoederesistncia,arazoelstica,oalongamentototalatafratura,ocoeficientedeencruamento,oscoeficientesdeanisotropianormaleplanar),ensaiosdedureza,medidadarugosidadedomaterial,metalografia,etc.

    Aindaassim,aanliseincompleta,poisnasoperaesreaisdeestampagemocorre uma combinao complexa de tipos de conformao. A estampabilidade tornasefuno no somente das propriedades do material, mas tambm das condies dedeformaoedosestadosdetensoededeformaopresentes.

    Anisotropia CoeficientedeAnisotropia Influnciadaanisotropianaqualidadeeprecisodoembutimento

    Anisotropia

    Duranteosprocessosdeconformaodechapas,groscristalinosindividuaissoalongadosnadireodamaiordeformaodetrao.Oalongamentoconseqnciado processo de escorregamento do material durante a deformao. Nos materiaispolicristalinos os gros tendem a girar para alguma orientao limite devido a umconfinamento mtuo entre gros. Este mecanismo faz com que os planos atmicos edirees cristalinas dos materiais com orientao aleatria (materiais isotrpicos)adquiram uma textura (orientao preferencial). Os materiais conformados se tornamanisotrpicos.

    A distribuio de orientaes tem, portanto umoumaismximos. Se estesmximos so bem definidos so chamados de orientaes preferenciais, que iroocasionar variaesdaspropriedadesmecnicas coma direo, ou seja, anisotropia.Ummodo de avaliar o grau de anisotropia das chapas quando deformadas plasticamente atravsdocoeficientedeanisotropia.

    Coeficiente de Anisotropia

    Pordefinio,ocoeficientedeanisotropiaoucoeficientedeLankford(r)arazo entre a deformao verdadeira na largura ( w) e na espessura ( t) de um CP detrao,apsdeterminadadeformaolongitudinalprdefinida

  • 29

    Onde:

    ladeformaoverdadeiraaolongodocomprimento; w0ewfsoaslargurasinicialefinal,respectivamentee l0elfsooscomprimentosinicialefinal,respectivamente.

    Considerandoaanisotropianoplanodachapa,geralmentesodefinidosdoisparmetros:

    a) Coeficientedeanisotropianormal():

    onde:r0o,r45oer90osoosvaloresdermedidosa0o,45oe90ocomadireo

    delaminao.Esteparmetro indicaahabilidadedeumacerta chapametlica resistir ao

    afinamento,quandosubmetidaaforasdetraoe/oucompresso,noplano.

    b) Coeficientedeanisotropiaplanar(r):

    O coeficiente de anisotropia planar indica a diferena de comportamento

    mecnicoqueomaterialpodeapresentarnoplanodachapa.Ummaterial isotrpicotem=1e r=0.Nosmateriaisparaestampagem

    profunda um alto valor de desejado (maior resistncia ao afinamento da chapa). Arelaoentreearazolimitedeestampagemmostradanafigura.Essadefinidacomoamximarazopossvelentreodimetrodoblankedocopoembutido,semqueocorrafalha.

    Os valores de em aos efervecentes variam entre 0,8 e 1,2.Emaosacalmadosaoalumnio,adequadamenteproduzidos,podevariarentre1,5e1,8

  • 30

    Em alguns aos IF (Intersticial free) pode ser to alto quanto 2,2.Nadireooposta,a texturacbicadocobre oudeaos inoxidveisaustenticospodeoriginartobaixoquanto0,1.

    Atendnciaformaodeorelhasnaestampagemfunodaanisotropiaplanar.As"orelhas"seformama0e90comadireodelaminao,quandoocoeficientede anisotropiaplanar (r) maiorque zeroe a 45o e 135 comadireode laminao,quandoocoeficientedeanisotropiaplanarmenorquezero.

    RELAO ENTRE R E A RAZO LIMITE DE ESTAMPAGEM

    Influncia da anisotropia na qualidade e preciso do embutimento

    Os valores de coeficientes de anisotropia normal e planar so funes datexturacristalogrficadesenvolvidanomaterialapsorecozimentodatira.Atextura,porsuavez,funodevriosparmetrosdoprocesso:composioqumica,temperaturasdeacabamentoedebobinamentoapsolaminadordetirasaquente,quantidadedereduoafrio,taxadeaquecimento,tempoetemperaturadeencharquenorecozimento.

    AtexturacristalogrficapodesermedidaportcnicasespeciaisdedifraoderaiosX.

    A orientao cristalogrfica ideal paramaximizar (r) nosmetais CCC seriauma tira com textura [111] na sua direo normal, e com os planos {111} orientadosaleatoriamentenoplanodachapa.

    A anisotropia cristalogrfica tem menor influncia sobre operaes deestiramento. Inicialmente, esta propriedade foi considerada indesejvel em materiaisdestinadosaoperaesdeestampagem,devidochancedeformaodeorelhas.Contudo, de grande importncia no que se refere estampagem profunda, uma vez que nestaoperaonosedesejaadiminuiosignificativadaespessuradomaterial.

  • 31

    ForjamentoIntroduo

    O que : Forjamento o nome genrico de operaes de conformaomecnicaefetuadascomesforodecompressosobreummaterialdctil,detalmodoqueeletendeaassumirocontornoouperfildaferramentadetrabalho.

    Ferramentas: Na maioria das operaes de forjamento empregase umferramental constitudo por um par de ferramentas de superfcie plana ou cncava,denominadasmatrizesouestampos.

    Usos:Amaioriadasoperaesdeforjamentoexecutadaaquente;contudo,umagrandevariedadedepeaspequenas,taiscomoparafusos,pinos,porcas,engrenagens,pinhes,etc.,soproduzidasporforjamentoafrio.

    Histrico:Oforjamentoomaisantigoprocessodeconformarmetais,tendosuasorigensnotrabalhodosferreirosdemuitossculosantesdeCristo.AsubstituiodobraodoferreiroocorreunasprimeirasetapasdaRevoluoIndustrial.Atualmenteexisteumvariadomaquinriodeforjamento,capazdeproduzirpeasdasmaisvariadasformasetamanhos , desde alfinetes, pregos, parafusos e porcas at rotores de turbinas e asas deavio.

    Classificaodosprocessos:O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operaes:

    ForjamentoemmatrizabertaouForjamentolivreeForjamentoemmatrizfechada.

    TiposdeForjamentoeFerramentas

    Forjamento em Matriz Aberta Omaterialconformadoentrematrizesplanasoudeformatosimples,quenormalmentenosetocam(verfigura).

    usado geralmente para fabricar peas grandes, com forma relativamente

    simples (p. ex., eixos de navios e de turbinas, ganchos, correntes, ncoras, alavancas,excntricos, ferramentas agrcolas, etc.) e em pequeno nmero; e tambm para prconformar peas que sero submetidas posteriormente a operaes de forjamentomaiscomplexas. Forjamento em Matriz Fechada

    O material conformado entre duas metades de matriz que possuem,gravadas embaixorelevo, impresses como formatoque sedeseja fornecerpea (verfigura).

  • 32

    A deformao ocorre sob alta presso em uma cavidade fechada ou semifechada,permitindoassimobteremsepeascomtolernciasdimensionaismenoresdoquenoforjamentolivre.

    Noscasosemqueadeformaoocorredentrodeumacavidadetotalmente

    fechada, sem zona de escape, fundamental a preciso na quantidade fornecida dematerial:umaquantidadeinsuficienteimplicafaltadeenchimentodacavidadeefalhanovolume da pea; um excesso de material causa sobrecarga no ferramental, comprobabilidadededanosaomesmoeaomaquinrio.

    Dadaadificuldadededimensionaraquantidadeexatafornecidadematerial,maiscomumempregarumpequenoexcesso.Asmatrizessoprovidasdeumazonaocaespecial para recolher o material excedente ao trmino do preenchimento da cavidadeprincipal. O material excedente forma uma faixa estreita (rebarba) em torno da peaforjada.Arebarbaexigeumaoperaoposteriordecorte(rebarbao)pararemoo.

    Equipamentos e Mtodos

    Osequipamentoscomumenteempregadosincluemduasclassesprincipais:

    (a) Martelos de forja, que deformam o metal atravs de rpidosgolpesdeimpactonasuperfciedomesmo;e

    (b)Prensas,quedeformamometalsubmetendooaumacompressocontnuacomvelocidaderelativamentebaixa.

    Os processos convencionais de forjamento so executados tipicamente emdiversas etapas, comeando com o corte do material, aquecimento, prconformaomedianteoperaesdeforjamentolivre,forjamentoemmatriz(emumaoumaisetapas)erebarbao. Aplicaes

    Deummodogeral, todososmateriaisconformveispodemserforjados.Osmais utilizados para a produo de peas forjadas so os aos (comuns e ligados, aosestruturais, aos para cementao e para beneficiamento, aos inoxidveis ferrticos eaustenticos, aos ferramenta), ligas de alumnio, de cobre (especialmente os lates), de

  • 33

    magnsio,denquel(inclusiveaschamadassuperligas,comoWaspaloy,Astraloy,Inconel,Udimet700,etc.,empregadasprincipalmentenaindstriaaeroespacial)edetitnio.

    Omaterialdepartidageralmentefundidoou,maiscomumente, laminadocondioestaqueprefervel,porapresentarumamicroestruturamaishomognea.Peasforjadas emmatriz, com peso no superior a 2 ou 3 kg, so normalmente produzidas apartir de barras laminadas; as de maior peso so forjadas a partir de tarugos oupalanquilhas, quase sempre tambm laminados, e cortados previamente no tamanhoadequado. Peas delgadas, como chaves de boca, alicates, tesouras, tenazes, facas,instrumentoscirrgicos,etc.,podemserforjadasapartirderecortesdechapaslaminadas.

    ForjamentoLivre

    Operaes Unitrias

    O que so: So operaes relativamente simples de conformao porforjamento, empregando matrizes abertas ou ferramentas especiais, podendo ter asfinalidadesde:

    produzirpeasacabadasdefeitiosimples redistribuir amassa de umapea bruta para facilitar a obteno de umapea de

    geometriacomplexaporposteriorforjamentoemmatriz.

    OperaesunitriasmaiscomunsRecalqueourecalcamento

    Compressodiretadomaterialentreumpardeferramentasdefaceplanaoucncava, visando primariamente reduzir a altura da pea e aumentar a sua secotransversal.

    Estiramento

    Visaaumentarocomprimentodeumapeascustasdasuaespessura

  • 34

    Encalcamento (ingl.fullering)

    Variedade de estiramento em que se reduz a seco de uma porointermediriadapea,pormeiodeumaferramentaouimpressoadequada.

    Rolamento

    Operao de distribuio de massa ao longo do comprimento da pea,mantendose a seco transversal redonda enquanto a pea girada em torno do seuprprioeixo. Alargamento Aumentaalarguradeumapeareduzindosuaespessura.Furao

    Aberturadeum furoemumapea, geralmentepormeiodeumpunodeformatoapropriado.

  • 35

    Extruso

    Omaterial forado a passar atravs de um orifcio de seco transversalmenorqueadapea.

    Laminaodeforja

    Reduz emodifica a seco transversal deumabarrapassandoa entredoisrolos que giram em sentidos opostos, tendo cada rolo um ou mais sulcos de perfiladequado,quesecombinacomosulcocorrespondentedooutrorolo.

    Cunhagem

    Geralmente realizada a frio, empregando matriz fechada ou aberta, visaproduzir uma impresso bem definida na superfcie de uma pea, sendo usada parafabricar moedas, medalhas talheres e outras peas pequenas, bem como para gravardetalhesdediversostiposempeasmaiores

  • 36

    Fendilhamento

    Consiste em separar o material, geralmente aquecido, por meio de ummandrildefuraoprovidodegume;depoisqueaferramentafoiintroduzidaatametadedapea,estaviradaparaserfendilhadadoladooposto.

    Expanso

    Visa alargar uma fenda ou furo, fazendo passar atravs do mesmo umaferramentademaioresdimenses;geralmentesesegueaofendilhamento.

    Comoetapasdeforjamentopodemseraindaexecutadasoperaesdecorte,

    dobramento,curvamento,toro,entalhamento,etc.

    ForjamentoemMatriz

    Generalidades

    Peas de formas complexas ou de preciso no podem ser obtidas portcnicasdeforjamentolivre,exigindomatrizesespecialmentepreparadasquecontenhamonegativo (ou contorno) da pea a ser produzida. Tais matrizes so caras, exigindo namaioriadasvezes,altaproduoparajustificarseucusto.

    Aobtenodeumformatocomplexonormalmentenopossvelcomumanicaetapadetrabalho,exigindoumaoumaisetapasdeprforjamento.Asetapasdeprforjamentopodemser efetuadas como auxiliode superfcies especialmenteusinadasnoprprioblocodasmatrizes,ouemequipamentoseparado,oumesmopormeiodeoutrosprocessoscomoalaminao.

    O objetivo do prforjamento redistribuir o metal para posies maisadequadas ao forjamento subseqente. A prforma assim obtida pode ser conformada

  • 37

    paraumaconfiguraomaisprximadafinalemumamatrizdeesboo("blockerdie"),queasseguraumadistribuioadequadademetal,masaindanonaformafinal.

    Diantedadificuldadeparasedistribuirprecisamenteomaterialnasetapasdeoperaesunitrias,utilizasenamaioriadoscasosumcertoexcessodematerial,quejna etapadeesboamento sepermite escaparpor entre asduasmatrizes, formandoumarebarba que por vezes removida (cortada) antes do forjamento final nas matrizes deacabamento("finishingdies").

    Naetapadeacabamentooexcessodematerial tambmformarebarba,quetemdeserfinaparaasseguraropreenchimentototaldamatrizetolernciasrigorosas.Istoporqueumarebarbafina,empresenadeatrito,geraaltapressodeconformao.

    Paraevitarumaumentoexcessivodestapressoasmatrizessousualmente

    projetadasde talmodoquearebarba ficareduzidasuaespessuramnimasomenteemuma largura pequena (garganta ou costura flash land) sendo permitido ao restanteescoarlivrementedentrodacalhaoubacia("flashgutter").Verfiguraabaixo.

    A decomposio da conformao de uma pea complexa entre diversas

    etapasdetrabalhoeferramentaspermiteemmuitoscasoseconomizarenergiaematerial,reduzirodesgastedasferramentaseaumentaraprecisodoforjado.

  • 38

    Mtodos do Forjamento em Matriz

    Asoperaesdeobtenodasformasintermediriasdeumapeaconstituemaconformaointermediria,quesecompenormalmentedetrsetapas:

    distribuiodemassas; dobramento(seforocaso); formaodaseotransversal.

    Na etapa de distribuio de massas se procede retirada de material das

    pores nas quais a seo transversal deva ser reduzida, e o acmulo do material nasposiesondeaseodevaseraumentada(fase(b)dafiguraabaixo).Asoperaesmaisempregadas para esta etapa so: o estiramento, o encalcamento, o alargamento, alaminao, a extruso e o rolamento, sendo o recalque usado para aumentar a secotransversal.

    O dobramento (segunda etapa), pode ser executado durante o forjamento,sem um estgio especial, quando for paralelo ao movimento da ferramenta. Em casocontrrio,efetuadonumaetapaespecficadurante(fase(c)dafiguraabaixo)oumesmoapsoforjamentodapea.Podeenvolverounoumareduodaseotransversaldapeae uma defasagem do eixo da mesma como o caso do forjamento de virabrequins (verDobramentosIntermediriosaolado).

    A formao da seotransversal, ou esboamento altima etapa da conformaointermediria, na qual as seestransversais so aproximadas dassecesdefinitivasdapea,demodoque as ferramentas acabadorasimprimam a forma e dimensesexatas da pea, com um consumomnimo de energia. Esta etapaenvolve uma distribuio demassaperpendicularmenteaoeixolongitudinaldapea(verfase(d)dafiguraacima).

    Observao: Por vezes necessriomais de um estgio de esboo, quandouma nica ferramenta no capaz deestabelecer o fluxo adequado de metalou exige um consumo de energia almda capacidade do equipamentodisponvel.

  • 39

    Formao da Rebarba- Funes

    Na etapa de conformao final, ao iniciarse a formao da rebarba, emvirtudedapresenadoestrangulamentoougargantadarebarbaentreasduasmatrizes,astensescompressivasnacavidadedasmatrizeselevamseconsideravelmenteecausamopreenchimentodetodososrecessosdessacavidade.

    Asfunesdarebarba,portanto,soduas:

    Atuar como "vlvula de segurana" para o excesso de metal na cavidade dasmatrizes;e

    Regular o escapamento do metal, aumentando a resistncia ao escoamento dosistema de modo que a presso cresa at valores elevados, assegurando que ometalpreenchertodososrecessosdacavidade.Afiguraabaixoumacurvatpicadavariaodapressooucargadeforjamentoemfunodoavanodasmatrizes.

    Noprojetoabaixoprocurasedimensionararebarbademodoqueaextrusodometalatravsdagargantasejamaisdifcildoqueopreenchimentodomaisintrincadodetalhedasmatrizes;mas isto nodeve ser feito emexcessodemodo a criar cargas deforjamento intensasdemais, com os conseqentesproblemasdedesgaste ouquebradasmatrizes. O ideal projetar a relao de rebarba (b/h) mnima necessria para o totalpreenchimentodasmatrizes.

    A rebarba da forma final removida em uma operao posterior derebarbao,representandoumaperdainevitveldematerialnoprocesso.

    Na etapa de conformao final til distinguir dois processos bsicos demovimentaodematerial:

    Recalque: reduo da altura inicial com escoamento demetal perpendicularmente adireo do movimento das matrizes; chamase alargamento quando ocorre umagrandemovimentaotransversaldematerialsobatrito.

    Extruso: escoamento de material numa direo paralela ao do movimento dasmatrizes.Quandoosentidodomovimentodomaterialcontrarioaodotrabalho,temse a extruso inversa ou ascenso, que geralmente aumenta a altura da pea aenvolve um grande deslocamento de material sob atrito; neste caso so requeridas

  • 40

    tenses elevadas na garganta da rebarba, para possibilitar a ascenso completa domaterialnamatriz.Verfiguraabaixo:

    Trefilao

    Introduo

    O que : a trefilao uma operao em que a matriaprima estiradaatravsdeumamatrizemformadecanalconvergente(FIEIRAouTREFILA)pormeiodeumaforatrativaaplicadadoladodesadadamatriz.

    Oescoamentoplsticoproduzidoprincipalmentepelasforascompressivasprovenientesdareaodamatrizsobreomaterial.

    Formaresultante:simetriacircularmuitocomumempeastrefiladas,masnoobrigatria.

    Condiestrmicas:normalmenteafrio.UsoProdutosmaiscomuns:

    Os Tubos podem ser trefilados dos

    seguintesmodos:

    9 Sem apoio interno (REBAIXAMENTO ouAFUNDAMENTO)(fig.a)

    9 Commandrilpassante(fig.b)9 Complug(bucha)interno(fig.c)9 Combuchaflutuante(fig.d)

  • 41

    Vantagens:

    Omaterialpodeserestiradoereduzidoemsecotransversalmaisdoquecomqualqueroutroprocesso;

    Aprecisodimensionalobtenvelmaiordoqueemqualqueroutroprocessoexcetoalaminaoafrio,quenoaplicvelsbitolascomunsdearames;

    Asuperfcieproduzidauniformementelimpaepolida;

    Oprocessoinfluinaspropriedadesmecnicasdomaterial,permitindo,emcombinaocomumtratamentotrmicoadequado,aobtenodeumagamavariadadepropriedadescomamesmacomposioqumica

    DispositivoBsicoAFieira

    Afieiraodispositivobsicodatrefilaoecompetodososequipamentos

    trefiladores.Geometriadafieira:divididaemquatrozonas(verfiguraabaixo)

    deentrada dereduo(=ngulodeabordagem) (guia)decalibraozonacilndrica(acabamentocrtico) desada

    Material: osmateriaisdependemdas exignciasdoprocesso (dimenses, esforos) edomaterialasertrefilado.Osmaisutilizadosso:

    Carbonetossinterizados(sobretudoWC)widia, Metalduro,etc.(figuraabaixo) AosdealtoCrevestidosdeCr(cromagemdura) Aosespeciais(CrNi,CrMo,CrW,etc.) Ferrofundidobranco Cermicos(psdexidosmetlicossinterizados)

  • 42

    Diamante(p/fiosfinosoudeligasduras)

    EquipamentoBancadas,TrefiladorasdeTamboreComponentes

    Podeseclassificarosequipamentosparatrefilaoemdoisgruposbsicos: bancadasdetrefilaoutilizadasparaproduodecomponentesno

    bobinveiscomobarrasetubos trefiladorasdetamborutilizadaparaproduodecomponentesbobinveis,

    ouseja,arames BancadasdeTrefilao TrefiladorasdeTambor

    BancadasdeTrefilao

    Nafiguraabaixopodeseobservaroaspectoesquemticodeumabancadadetrefilao,comosrespectivoscomponentes.

    Trefiladoras de Tambor

    Astrefiladorasdetamborpodemserclassificadasemtresgrandesgrupos,asaber:

    Simples(1stambor)paraaramesgrossos Duplasparaaramesmdios Mltiplas(contnuas)paraaramesmdiosafinos.Vejaabaixoexemplosdestesmodelosdemquina

  • 43

    Oselementosdasmquinasdetrefilaodependemdascaractersticasde

    cadamquina.Existementretantocomponentesbsicosqueususalmentesempreestopresentesnastrefiladoras.Elesso:

    Carretelalimentador Portafieira Garraoumordaaparapuxaraprimeiraporodoarame Tamborparaenrolaroarametrefilado Sistemadeacionamentodotambor

  • 44

    TrefilaodeAramesdeAo

    Umdosusosmaiscorriqueirosdatrefilaoaproduodearamesdeao.Porestarazoespecificamseabaixoalgumasdasprincipaiscaractersticasdesteprocesso.

    Etapasdoprocesso Tratamentostrmicosdosarames Anlisedatrefilaodearames

    Etapas do processo

    Ospassosapercorrersodiscriminadosnoesquemaabaixo.Observequeatrefilao propriamente dita precedida por vrias etapas preparatrias que eliminamtodasasimpurezassuperficiais,pormeiosfsicosequmicos.

    Matriaprima:fiomquina(vergalholaminadoaquente) Descarepao: Mecnica (descascamento): dobramento e escovamento.

    Qumica(decapagem):comHClouH2S04diludos. Lavagem:emguacorrente Recobrimento: comumentepor imerso em leite de cal Ca(OH)2 a 100C a fimde

    neutralizar resduosde cido, proteger a superfciedo arame, e servir de suporteparaolubrificantedetrefilao.

    Secagem(emestufa)TambmremoveH2dissolvidonasuperfciedomaterial. Trefilao Primeirospassesaseco.Eventualmente:recobrimentocomCuouSne

    trefilaoamido.

    Tratamentostrmicosdosarames

    Depoisdatrefilaoosaramessosubmetidosatratamentostrmicosparaalviodetensese/ouobtenodepropriedadesmecnicasdesejadas.

    Abaixo,osprincipaistratamentosutilizados

    Recozimento

    Indicao:principalmenteparaaramesdebaixocarbono Tipo:subcritico,entre550a650C Objetivo:removerefeitosdoencruamento.

  • 45

    Patenteamento:

    Indicao:aosdemdioaaltocarbono(C>0,25%) Tipo:aquecimentoacimadatemperaturacrtica(regio)seguidoderesfriamento

    controlado,aoarouembanhodechumbomantidoentre450e550C. Objetivo:obterumamelhorcombinaoderesistnciaeductilidadequeaestrutura

    resultante(perlitafinaoubainita)fornece.

    AnlisedatrefilaodearamesCargadetrefilao

    Para cada passe de trefilao, a carga necessria pode ser estimada pelaseguinteexpresso:

    OBSERVAES:

    1Emtrefiladorasmltiplasoaramepodeficarsujeitoaumapequenatraorapartir

    dasegundatrefila;comistoatensodetrefilaotaumenta,masapressonainterfacedamatrizcomometalcai,diminuindoodesgastedafieira:

    2Paracadareduodadaexisteumvalortimodongulodetrefilao,*,queaquelequeminimizaacargaeconseqentementeotrabalhototaldetrefilao,Wt.

  • 46

    Modosespeciaisdedeformaonatrefilao

    a)Seongulodeabordagemdatrefilasuperioraumcertovalorcrticocr1ocorreumcisalhamento interno nomaterial, separandose uma zona que adere fieira e forma umafalsamatriz(ZONAMORTA)atravsdaqualprossegueatrefilao.Temseque:

    b)Seongulodeabordagemexcedeumoutrovalorcrtico:

    a zonamorta formada no adere fieira e sim desliza para trs (DESCASCAMENTO): acamada superficial da pea se destaca e o ncleo da mesma deixa de se deformar,atravessandoatrefilacomvelocidadedesadaigualdeentrada.

    Vejanafiguraascondiesdefluxoemrelaoaosnguloscrticos.

  • 47

    DefeitosemTrefiladosPodemresultar:

    Dedefeitosnamatriaprima(fissuras,lascas,vazios,incluses); Doprocessodedeformao.

    Exemplodedefeito:Trincasinternasempontadeflecha("chevrons")vejafiguraabaixo

    Quandoareduopequenaeongulodetrefilaorelativamentegrande

    (tipicamente, quandoD/L>2) a ao compressivada fieirano penetra at o centrodapea.

    Durante a trefilao as camadas mais internas da pea no recebemcompresso radial,mas so arrastadas e foradas a se estirar pelomaterial vizinho dascamadassuperficiais,quesofremaaodiretadafieira.

    Talsituao(deformaoheterognea)geratensessecundrias trativasnoncleodapea,quepodevirasofrerumtrincamentocaracterstico,empontadeflecha.

    AmelhorsoluodiminuirarelaoD/L,oquepodeserfeitoempregandoseumafieirademenorngulo(a),ouentoaumentandoseareduonopasse(emoutrafieiracomsadamaisestreita).

    ExtrusoIntroduo

    Oque:naextrusoomaterial foradoatravsdeumamatriz,de formasimilaraoapertodeumtubodepastadedentes.

    Formas resultantes: Praticamente qualquer forma de seo transversalvazadaoucheiapodeserproduzidaporextruso.Comoageometriadamatrizpermaneceinalterada,osprodutosextrudadostemseotransversalconstante.

    Caractersticas: dependodaductilidadedomaterial a extrudaroprocessopode ser feito a frio ou a quente, em altas temperaturas. Cada tarugo extrudadoindividualmente,caracterizandoaextrusocomoumprocessosemicontnuo.Oprodutoessencialmenteumapeasemiacabada.Aextrusopodesercombinadacomoperaesdeforjamento,sendonestecasodenominadaextrusofria.

  • 48

    Uso produtos mais comuns: quadros de janelas e portas, trilhos paraportasdeslizantes, tubosdevrias sees transversaise formasarquitetnicas.Produtosextrudados podem ser cortados nos tamanhos desejados para gerarem peas, comomaanetas, trancas e engrenagens, como mostrado na figura abaixo. Em operaocombinada com forjamento pode gerar componentes para automveis, bicicletas,motocicletas,maaquinriopesadoeequipamentodetransporte.

    Materiais: Aluminio, cobre, ao,magnsio e chumbo soosmateriaismaiscomumenteextrudados.

    TiposdeExtruso

    No processo bsico, denominado direto um tarugo cilndrico colocadonumacmaraeforadoatravsdeumaaberturadematrizatravsdeumpistohidrulico.Aaberturadamatrizpodesercircularoudeoutroformato.Aextrusotambmpodeserindireta,hidrostticaouporimpacto.

    Destacamseosmtodosmaisusuais:

    ExtrusoIndireta(reversa,invertida):amatrizsedeslocanadireodotarugo

  • 49

    ExtrusoHidrosttica:odimetrodotarugomenorqueodimetrodacmara,quepreenchidaporumfluido .Apressotransmitidaaotarugoatravsdeumpisto.Nohfriconasparedesdacmara.

    Extruso Lateral: o material do tarugo forado atravs de abertura lateral da

    cmara.Oseixosdopunoedapeatemdiferentesdirees(nguloreto).

    ParmetrosdaExtruso

    Parmetros Geomtricos

    Osparmetrosgeomtricosdaextrusoso: Ongulodamatriz Arelaodeextrusoqueoquocienteentreareasdasseestransversaisdo

    tarugoA0edoprodutoextrudadoAf

    OdimetrodocrculocircunscritoDCCqueodimetrodomenorcrculonoqualseinscreveaseotransversal.

    Vejailustraoabaixo:

    A complexidade da extruso medida pela relao entre o permetro da

    seodoprodutoextrudadoeareadaseotransversal.

  • 50

    Estarelaodemominadafatordeforma

    Parmetros Fsicos

    Foradeextruso

    A fora requerida para o processo depende da resistncia do material, darelao de extruso, da frico na cmara e na matriz, e outras variveis como atemperaturaeavelocidadedeextruso.

    Aforapodeserestimadapelafrmula:

    Osvaloresdeksodadosnafiguraabaixo,paraocampousualdetemperaturas.

  • 51

    Outras Variveis do Processo

    Tempapeldeinfluncianoprocessooutrasvariveis,entreasquaiscitamos:

    atemperaturadotarugo avelocidadededeslocamentodopistoe otipodelubrificante

    FluxodeMetal

    Ofluxodometaldeterminaaqualidadeeaspropriedadesmecnicasdoprodutofinal.

    O fluxo dometal comparvel ao escoamento de um fluido num canal. Osgros tendemaalongarse formandoumaestrutura comorientaopreferencial.O fluxoinadequadopodecausarinmerosdefeitos.

    Atcnicadeobservaodofluxoconsisteemseccionarotarugoaolongodeseu comprimento e marcar uma das faces com um quadriculado. As duas metades soentocolocadasjuntasnacmaraeextrudadas.Apsaextrusoaspartessonovamenteseparadasparaexame.

    Na figura abaixo pode ser observado o resultado desta tcnica, para trssituaestpicasdaextrusodiretaparamatrizquadrada(ngulodamatrizde900).

    Observeaszonasmortasnas figuras,b)ec)ondeometal fica praticamenteestacionrionos cantos. A situao similar ao escoamento de fluido num canal com cantos vivos ecurvas.

    VelocidadesAsvelocidadesdopistopodemchegarat0,5m/s.Geralmente,velocidadesmenoressorecomendadas para o alumnio, magnsio e cobre, e velocidades mais altas para aos,titnioeligasrefratrias.

    TolernciasAstolernciasnaextrusoestonafaixade0,252,5mmeaumentamcomasdimensesdaseotransversal.

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    Entre outros parametros a considerar salientase eas complexas poderorequerermatrizesespeciaiscomoailustradaabaixo,parapeasvazadas.

    ExtrusoaQuente

    feita em temperatura elevada para ligas que no tenham suficienteductilidadeatemperaturaambiente,deformaareduzirasforasnecessrias.

    Caractersticas ProjetodeMatrizeseMateriais

    Caractersticas

    A extruso a quente apresenta alguns problemas como todo o processo dealtatemperatura:

    Odegastedamatrizexcessivo. Oesfriamentodotarugonacmarapodegerardeformaesnouniformes. O tarugo aquecido coberto por filme de xido ( exceto quando aquecido em

    atmosfera inerte) que afeta o comportamento do fluxo do metal por suascaractersticasdefricoepodegerarumprodutodepobreacabamentosuperficial.

    Algumas medidas preventivas podem sanar ou minorar o efeito dosproblemasmencionadosacima:

    Parareduziroefeitodeesfriamentoeprolongaravidadaferramenta,amatrizpodeserpraquecida.

    Paramelhoraroacabamentosuperficial,acamadadexidoremovidaatravsdousodeumaplaca,comdimetroinferioraodacmara,posicionadasobreopisto.Aoextrudarotarugo,umacascacilndricacontendoacamadadexidopermanece"colada"parededacmara.Comistoeliminaseapresenadexidosnoproduto.Acascaposteriormenteremovidadacmara.

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    Vejaocampodetemperaturasparaextrusodevriosmetais:

    ProjetodeMatrizeseMateriais

    O projeto de matrizes requer experincia considervel. Dois exemplos deconfiguraessomostradosnafiguraabaixo.

    Osdiferentestiposdematrizestmsuascaractersticasclassificadasabaixo.Linhasgeraisparaumprojetoadequadosomostradasnafiguraabaixo.Destacamse:procurarsimetriadaseotransversal,evitarcantosvivose

    mudanasextremasnasdimensesdentrodaseotransversal.

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    Os materiais para matrizes de extruso a quente so usualmente aosferramentaparatrabalhoaquente.Revestimentoscomozirconiapodemseraplicadosparaprolongaravidadasmatrizes,especialmenteemmatrizesparaproduodetubosebarras.

    Lubrificao importante na extruso a quente. O vidro excelentelubrificante para ao, ao inox, metais e ligas para altas temperaturas. No processoSjournet,umapastilhadevidrocolocadanaentradadamatriz.Apastilhaatuacomoumreservatriodevidrofundido,quelubrificaainterfacedamatrizduranteaextruso.Vidropulverizadosobreotarugoreduzafricodainterfacecmaratarugo.

    Para metais com tendnca a aderir parede da matriz, podese usar umrevestimento fino de metal macio e de baixa resistncia, como cobre ou ao doce. Oprocedimento denominado jaquetamento ou enlatamento. Alm de formar umsuperfciedebaixafricootarugoficaprotegidocontracontaminaodoambiente,eviceversanocasodematerialtxicoouradioativo.

    ExtrusoaFrio

    Desenvolvidanosanos40oprocessoquecombinaoperaesdeextrusodireta, indireta e forjamento. O processo foi aceito na indstria particularmente paraferramentas e componentes de automveis , motocicletas, bicicletas, acessrios eequipamentoagrcola.

    Oprocessousatarugoscortadosdebarraslaminadas,fiosouchapas.Ostarugosmenoresque40mmdedimetrosocisalhadosetemsuasbordas

    ajustadas por retificao. Dimetros maiores so usinados a partir de barras, comcomprimentos especficos. Embora componentes extrudados a frio sejam em geral maisleves,fabricamsecomponentesdeat45kgecomcomprimentosdeat2m.

    Metaisobtidospormetalurgiadopsotambmextrudadosafrio.

    Vantagensemrelaoaextrusoaquente

    melhores propriedadesmecnicas resultantes do encruamento, desde que o calorgeradopeladeformaonorecristalizeometal

    controle das tolerncias, requerendo pouca ou nenhuma operao posterior deacbamento

    melhoracabamentosuperficial,devidoempartepelanoexistnciadecamadadexido,desdequealubrificaosejaeficiente

    eliminaodopraquecimentodotarugo

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    Taxas de produo e custos competitivos com outrosmtodos. Algumamquinassocapazesdeproduzirmaisde2000partesporhora.

    Desvantagens

    A magnitude da tenso no ferramental de extruso muito alta,especialmenteparatrabalharpeasdeao.Adurezadopunovariade60a65HRceadamatrizde58a62HRc.HRc=Unidadeutilizadaparamediradurezadosmetais.

    ExtrusoporImpacto

    similar a extruso indireta e freqentemente includa na categoria daextruso a frio. O puno desce rapidamente sobre o tarugo que extrudado para trs.Aespessuradaseoextrudadafunodafolgaentreopunoeacavidadedamatriz.

    Produtostpicossomostradosnafiguraabaixo.

    Incluemostubosdepastaseassemelhadosquesopeasdescartveis.Podemseobterdimetrosdeat150mm.Amaioriadosmetaisnoferrosos

    podemserextudadosporimpacto,usandoseprensasverticaisetaxasdeproduodeatduaspeasporsegundo.

    O processo permite produzir sees tubulares de paredes muito finas(relaesdedimetro/espessuradaordemde0,005)Porestarazoasimetriadapeaeconcentricidadedopunosofatoresimportantes.

  • 56

    ExtrusoHidrosttica

    Apressoparaaoperaodeextrusoprovenientedeummeiofluidoqueenvolveotarugo.Noexistefricoentreparedeetarugo.

    Aspressesusadassodaordemde1400MpaOmtodofoidesenvolvidonosanos50eevoluiuparaousodeumasegunda

    cmara pressurizadamantida a uma pressomais baixa. a chamada extruso fluido afluido,quereduzosdefeitosdoprodutoextrudado.

    A extruso por presso aumenta a ductilidade do material, portantomateriais frgeispodemsebeneficiardesta formadeextruso. Entretantoasvantagensessenciaisdomtodoso:

    baixafrico pequenosngulosdematriz altasrelaesdeextruso

    Podem ser extrudadospor estemtodouma grande variedadedemetais epolmeros,formasslidas,tuboseoutrasformasvazadascomofavodeabelhaeperfis.

    Aextrusohidrostticarealizadausualmenteatemperaturaambiente,emgeral usandoleo vegetal comomeio fluido, combinando as qualidades de viscosidade elubrificao.Podesetambmtrabalharemaltatemperatura.Nestecasoceras,polmerosou vidro so usados como fluido, que tambm tem a funo de manter o isolamentotrmicodotarugoduranteoprocedimentodeextruso.

  • 57

    DefeitosdaExtruso

    Dependendo das condies e domaterial extrudado podem ocorrer vriostiposdedefeitos,queafetamaresistnciaequalidadedoprodutofinal.

    Osprincipaisdefeitosso:

    trincasuperficial:ocorrequantoatemperaturaouavelocidademuitoalta.Estas

    causamumaumento significativoda temperatura da superfcie, causando tricas erasgos. Os defeitos so intergranulares. Ocorrem especialmente em ligas dealumnio,magnsioezinco,emborapossamocorrerem ligasdealta temperatura.Estes defeitos podem ser evitados reduzindose a velocidade de extruso ediminuindoatemperaturadotarugo.

    cachimbo:otipodepadrodefluxomostradonafiguracmostradaanteriormente(rever) tende a arrastar xidos e impurezas superficiais para o centro do tarugo,comonumfunil.Estedefeitoconhecidocomodefeitocachimbo(ourabodepeixe).Odefeitopodeseestenderatumterodocomprimentodaparteextrudadaedeveser eliminadopor corte.O defeito pode serminimizado alterandose o padrodefluxoparaumcomportamentomaisuniforme.,controlandoafricoeminimizandoos gradientes de temperatura. Alternativamente o tarugo pode ser usinado outratadoquimicamenteantesdaextruso,removendoseasimpurezassuperficiais.

    trinca interna: o centrodo tarugopodedesenvolver fissurasque so conhecidas

    comotrincascentrais,fraturatipopontadeflechaouchevron.Odefeitoatribudo tenso hidrosttica de trao na linha central , similar situao da regio deestrico em um corpo em ensaio de trao. A tendncia formao de fissurascentraisaumentacomocrescimentodafricoedarelaodeextruso.Estetipodedefeitotambmaparecenaextrusodetubos.

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    Equipamentos

    O equipamento bsico de extruso uma prensa hidrulica. possvelcontrolaravelocidadedeoperaoeocurso.Aforapodesermantidaconstanteparaumlongo curso, tornando possvel a extruso de peas longas, e aumentando a taxa deproduo.

    Matriz para extruso de Alumnio

    Exemplo de prensa de extruso vertical

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  • 60

    Prensas hidrulicas verticais so geralmente usadas para extruso a frio. Elas temusualmente menor capacidade daquelas usadas para extruso a q