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Diogo Francisco da Silva de Oliveira nº9

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INTRODUÇÃO

A trefilação é um processo de conformação plástica que se realiza pela operação de conduzir um fio (ou barra ou tubo) através de uma ferramenta denominada fieira, de formato externo cilíndrico e que contém um furo em seu centro, por onde passa o fio. Esse furo, com diâmetro decrescente apresenta um perfil na forma de funil curvo ou cônico.

A passagem do fio pela fieira provoca a redução de sua secção e, como a operação é

comumente realizada a frio, ocorre o encruamento com alteração das propriedades mecânicas do

material do fio. Esta alteração se dá no sentido da redução da ductilidade e aumento da

resistência mecânica. Portanto, o processo de trefilação comumente é um trabalho de deformação

mecânica realizado a frio, isto é, a uma temperatura de trabalho abaixo da temperatura de

recristalização (O que não elimina o encruamento) e tem por objetivo obter fios (ou barras ou

tubos) de diâmetros menores e com propriedades mecânicas controladas.

Entre as diversas etapas da trefilação (isto é, entre as diversas passagens por sucessivas

fieiras de diâmetros finais decrescentes), pode-se tornar conveniente a realização de um

tratamento térmico de recozimento de ductilidade necessária ao prosseguimento do processo ou

ao atendimento de requisitos finais de propriedades mecânicas específicas para o uso do produto

trefilado.

TREFILAÇÃO. O processo de trefilação ocorre pela tração do produto através da matriz (figura 2.7), sendo normalmente realizado a frio, com sucessivos passes que provocam pequenas reduções de seção transversal. Tais características fazem com que esse processo seja indicado para a produção de fios, arames e fios-máquina de materiais como o aço, ligas de alumínio, cobre e materiais nobres. Outra aplicação do processo refere-se à obtenção de barras de diversos perfis com comprimentos limitados às dimensões das instalações. Como característica peculiar, tais barras apresentam elevada qualidade em termos de forma de sua seção transversal, de duas dimensões e acabamento superficial, garantida pela rigidez do equipamento utilizado e pelas características de construção das matrizes e da qualidade dos materiais nelas empregados. A observação do quadro I permite comparar os graus de qualidade conseguidos para barras laminadas a quente e decapadas e para barras trefiladas. Dessa observação, conclui-se que as condições de processamento influem diretamente na qualidade de produtos similares obtidos por processos distintos ressaltando-se que a escolha de um produto (no caso, um semi acabado) de melhor qualidade só se justifica pela análise de sua aplicação posterior, considerando que essa qualidade (obtida com maiores custos) pode auxiliar na produção de uma peça com melhores características e o que também é importante, a custos mais reduzidos.

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Trefilação a Frio.

Esse tipo de trefilação é usado para metais de rede CFC (Cúbico de Face Centrado).

O fio é preparado de forma que se prenda na tarraxa da trefila, sendo então ‘puxado’. À medida que o fio é puxado através da tarracha, o seu volume permanece o mesmo, o diâmetro diminui e o seu comprimento aumenta. Geralmente, são usadas mais de uma tarracha seguidas umas das outras, reduzindo sucessivamente o diâmetro. A área de redução da seção transversal de fios finos varia entre 15 e 25 % e fios grossos entre 20 e 45 %.

É importante que a tarracha gire eventualmente deixando o fio deslizar com menos resistência a uma velocidade constante com o objetivo de não deixar que o fio agarre, o que poderia enfraquecer ou até mesmo quebrar o fio. A velocidade em que o fio deve ser trefilado varia de acordo com o material e a dimensão da redução. O fato de ‘puxar’ o material sem aquecimento prévio exige maior força da máquina. Logo, pode causar exaustão antecipada do equipamento e fadigas no metal. Pra diminuir os efeitos da exaustão, existe a lubrificação. Além de garantir mais durabilidade para as tarrachas, a lubrificação faz com que o acabamento da trefilagem fique melhor.

A seguir, alguns tipos de lubrificação: trefilação úmida: as fieiras e o fio ficam completamente imersos no lubrificante. Trefilação seca: o fio ou barra passa entre um reservatório de lubrificante o que deixa a superfície preparada para a trefilação. Cobertura metálica: o fio é coberto com uma camada de metal que funciona como um lubrificante sólido. Vibração ultrasônica: as fieiras e os mandris, ou carcaças de aço, são vibrados, o que ajuda a reduzir os esforços mecânicos e permitir maiores reduções por passada. Existem vários tipos de lubrificantes.

Um dos métodos é mergulhar o fio numa solução de Sulfato de cobre (II) fazendo com que uma camada de cobre fique depositada formando uma espécie de lubrificante. Em alguns tipos de fio, o cobre continua envolvendo o fio prevenindo contra oxidação ou então para permitir uma boa separação dos fios.

Trefilação a Quente.

Essa trefilação aplica-se a metais de rede CCC (Cúbico de Corpo Centrado) e raramente em metais de rede HC (Hexagonal Compacto).

Por esses metais serem pouco maleáveis, é necessário aquecê-los até uma temperatura adequada em que obterão empacotamento igual às redes CFC, para poderem, então, serem trefiladas. Após resfriamento recuperam sua característica original.

Fieiras para a trefilagem As fieiras, ou trefilas, utilizadas na trefilação são compostas de uma carcaça de aço e um núcleo feito de material bastante duro. O núcleo em geral é feito de Carbeto de tungstênio ou diamante industrial. O diamante sintético, ou industrial, é usado geralmente nas etapas iniciais de trefilagem enquanto que as fieiras feitas de diamante natural são utilizadas nas etapas finais. Para trefilar fios muito finos um cristal simples de diamante é utilizado.

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MECÂNICA DA TREFILAÇÃO

Os esforços preponderantes na deformação são esforços de compressão exercidos pelas

paredes do furo da ferramenta sobre o fio, quando de sua passagem, por efeito de um esforço de

tração aplicado na direção axial do fio e de origem externa. Como o esforço externo é de tração, e

o esforço que provoca a deformação é de compressão, o processo de trefilação é classificado

como um processo de compressão indireta.

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MÁQUINAS DE TREFILAÇÃO.

As máquinas de trefilar podem ser classificadas segundo três critérios:

Quanto ao modo com que exercem o esforço de trefilação; Quanto aos sistemas de lubrificação adotados; Quanto aos diâmetros dos fios trefilados.

A classificação, quanto ao modo com que exercem o esforço de trefilação, dá-se segundo dois tipos:

Máquina de trefilar sem deslizamento; Máquina de trefilar com deslizamento.

MÁQUINAS DE TREFILAR SEM DESLIZAMENTO.

A máquina de trefilar sem deslizamento contém um sistema de tração do fio, para conduzi-lo através do furo da fieira, constituído de um anel tirante que primeiro acumula o fio trefilado para depois permitir o seu movimento em direção a uma segunda fieira. Nesta, o fio trefilado passa tracionado por um segundo anel tirante que também acumula fio trefilado. O processo prossegue de igual modo para as fieiras seguintes nos tradicionais sistemas de trefilação múltiplos e contínuos, ou seja, com diversas fieiras em linha na mesma máquina.

Devido ao aumento de comprimento do fio após a passagem por cada fieira, as velocidades dos anéis são diferentes e de valor crescente, para a compensação desse aumento de comprimento. Contudo, essas diferenças de velocidade nem sempre são facilmente atingidas com precisão, o que torna necessário a acumulação do fio nos anéis para atuar como reserva de fio, se os anéis seguintes atuarem a uma velocidade maior, até o reajuste necessário para manter novamente a proporção ideal entre as velocidades dos anéis. Se a quantidade do fio acumulado num anel for aumentando, deve-se reduzir a velocidade desse anel ou aumentar a velocidade do anel seguinte como segue na figura abaixo.

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MÁQUINAS DE TREFILAR COM DESLIZAMENTO.

Para a trefilação de fios metálicos de pequenos diâmetros, as máquinas com deslizamento são as

mais utilizadas.

Essas máquinas têm o seguinte princípio de funcionamento:

1ª O fio parte de uma bobina, num recipiente denominado desbobinadeira, passa por uma

roldana e se dirige alinhado à primeira fieira;

2ª Na saída da fieira, o fio é tracionado por um anel tirante, no qual ele dá certo número de

voltas, em forma de hélice cilíndrica de passo igual ao diâmetro do fio, de tal modo que no inicio

da hélice o fio fique alinhado com a primeira fieira e no fim da hélice com a segunda fieira;

3ª Número de voltas ou espirais de fio no anel depende da força de atrito necessária para

tracionar o fio através da primeira fieira; o movimento do fio na forma de hélice provoca o seu

deslizamento lateral no anel;

4ª Segundo anel faz o fio passar pela segunda fieira, porém girando a uma velocidade

maior do que a do primeiro anel, para compensar o aumento do comprimento do fio;

5ª O sistema prossegue dessa forma para as demais fieiras e anéis.

Devido às variações das condições de trefilação, principalmente referentes ao aumento do

diâmetro do fio trefilado causado pelo desgaste da fieira, o anel tirante pode ter também um

movimento relativo de deslizamento tangencial (na direção das espirais ao redor de um eixo), pois

sua velocidade de rotação é estabelecida com base nas condições ideais de trefilação.

A máquina trefiladora com deslizamento tenderia a ter um comprimento grande para as

condições de fieiras múltiplas. Para resolver esse problema, utilizam-se duas árvores de eixos

paralelos com anéis de diâmetros crescentes à medida que os diâmetros dos fios decrescem

(pois, como as velocidades angulares são as mesmas, pelo fato dos anéis se localizarem

solidariamente no mesmo eixo, as velocidades tangenciais dos anéis maiores devem ser

maiores). Esse conjunto de anéis presos a um eixo denomina-se tirante; a máquina opera com

dois cones, um para a ida e outro para a volta do fio que passa pelas fieiras colocadas entre os

cones.

O deslizamento lateral ou tangencial do fio sobre o anel provoca o seu gradativo desgaste,

exigindo uma operação periódica de retificação, de modo a manter a relação estabelecida entre as

velocidades do conjunto de anéis. Os anéis são fabricados em aço não temperado, mas com um

revestimento de metal-duro ou metal cerâmico (o material cerâmico é particularmente usado

quando se trefila fios capilares).

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Na operação final de bobinamento deve-se fazer variar continuamente a velocidade

angular do carretel para cada camada de fio enrolado, pois a velocidade periférica deve ser

mantida constante. Esse controle de velocidade tem que ser muito parecido para os fios finos

(diâmetros menores de 1,5 mm), pois as variações de velocidades são muito pequenas. Além do

controle da velocidade variável para cada camada, no entanto, deve-se ainda controlar a

colocação do fio em cada camada com um movimento de velocidade lateral constante, de acordo

com cada diâmetro de fio trefilado a ser bobinado.

Mantém-se o passo constante quando o movimento de distribuição está ligado ao

movimento do carretel, de modo que o primeiro diminui à medida que o segundo também diminui.

O passo diminui, porém, à medida que aumenta o diâmetro de bobina, se a velocidade de

distribuição for constante e independente da crescente velocidade tangencial do carretel para

cada camada. Na operação de recozimento, quando necessário, a parte mais externa da bobina

tende a comprimir a parte mais interna, e o fato do passo interno ser maior permite uma melhor

acomodação das pressões, sem o perigo de danificar as camadas internas.

Métodos de Trefilação.

Trefilação em fieira.

A trefilação por deslizamento é um processo de trefilação de perfil maciço ou vazado (trefilado tubular) confinado em uma ferramenta sólida e convergente (fieira). Ex: barra trefilada, perfil trefilado, tubo trefilado e estirados.

Trefilação por laminação.

No lugar da fieira de trefilação se usa trefilação por laminação um par de cilindros rotativos apoiados em mancais. Comparada com a trefilação em fieira, a trefilação por laminação têm a vantagem de que a força no punção é de 10 a 30 % menor devido ao atrito reduzido. Ao contrário da extrusão, na trefilação a peça é puxada e conduzida através da trefila (fieira de trefilação). Na zona de deformação domina compressão e tração.

O processo de trefilação quando feito a temperatura ambiente, resultará em um encruamento do material. Isto ocorre antes de tudo com materiais como o alumínio e o cobre puro, resultando em um aumento de suas resistências mecânicas, que para estes materiais só pode ser obtido via conformação plástica.

Tipos de trefilação.

- Trefilação de corpos maciços em fieira: barras redondas ou perfiladas bem como

arames, trefilados planos de chapas.

- Trefilação de corpos ocos em fieira: diferenciação adicional em processos com e

sem ferramentas interna (mandril).

- Trefilação de corpos ocos em fieira sem mandril: inclui trefilados comuns com

espessura de parede irregular e superfície interna rugosa. Visa obter uma redução na seção transversal da peça, sem que isto implique em uma alteração na espessura de parede do trefilado.

- Trefilação de corpos ocos em fieira com mandril: neste processo é possível uma

trefilação com diferentes espessuras de parede. Pelo que possibilita a fabricação de tubos com espessura precisa e superfícies lisas e regulares.

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Tipos de trefilação de corpos oco com fieira e mandril. - Fieira fixa (mandril) O mandril é mantido dentro da fieira por uma haste. As limitações do processo são o máximo comprimento da haste do mandril. Quando a haste do mandril é muito grande, a velocidade de trefilação fica muito alta, podendo resultar em vibração, e implicam numa superfície defeituosa e marcada. - Fieira livre flutuante Um corpo oco é puxado através do orifício de fieira com um mandril interno solto. Neste caso o mandril é mantido centrado e posicionado em seu lugar através das forças de compressão e pelas forças de atrito atuando em sentido contrário. Isto possibilita a fabricação de um dado projeto de tubo com qualquer geometria teoricamente imaginada, uma vez que o comprimento de trefilação só está limitado pela haste do mandril. - Com mandril acompanhante neste processo um corpo oco junto com uma haste é trefilado através da fieira. Não ocorre nenhum atrito entre a peça e a ferramenta interna, uma vez que os dois estão à mesma velocidade. A desvantagem é que a haste está embutida na peça e após a trefilação terá de ser removida. Para obter-se uma superfície interna lisa, a haste (mandril) precisa estar completamente retificada e cromada. Além disto, o comprimento de trefilação está limitado ao comprimento do mandril. Outro processo de trefilação em fieira é a trefilação por estiramento. Neste caso a peça, um corpo oco com flange, é puxada junto com um punção através da fieira de trefilação. A espessura da parede da peça passa por uma redução e comprimento é aumentado. Ao contrário dos outros processos de trefilação, este processo permite a fabricação de peças ou produto final.

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DEFEITOS DE TREFILAÇÃO. Os defeitos podem ser resultantes de defeitos da barra original, fissuras, lascas e vazios, ou do processo de deformação. O tipo de defeito mais comum é a fenda interna no centro da barra ou trincamento estriado ou chevrons.

A fratura estriada central ocorrerá para matrizes com ângulos de inclinação pequenos e

para reduções pequenas, sendo que, á medida que o ângulo cresce a redução crítica para a

ausência do defeito também aumenta.

A zona morta formada não adere à fieira e sim desliza para trás (DESCASCAMENTO): a

camada superficial da peça se destaca e o núcleo da mesma deixa de se deformar, atravessando

a fieira com velocidade de saída igual à de entrada.

Os defeitos relacionados à fieira que podem provocar marcas nos fios são:

Anéis de trefilação (marcas circunferências e transversais) decorrentes do desgaste na região do cone de trabalho, provocado pela operação com fios de metais moles;

Marcas de trefilação (marcas longitudinais) decorrentes do desgaste na região do cone de trabalho, provocado pela operação com fios de metais duros;

Trincas, que variam desde quebras de parte da ferramenta até fissuramentos superficiais, provocadas por diversos fatores como impurezas do material do fio e do lubrificante, defeito de fiação do núcleo da fieira em seu montante e redução excessiva;

Rugosidades decorrentes de erros na operação de polimento ou de lubrificação deficiente no uso;

Riscos decorrentes de erros na operação de polimento.

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Ruptura Tipo Estricção.

Normalmente a matéria-prima não é a causadora deste tipo de ruptura. A ruptura é

ocasionada por uma forte tensão em relação à seção do fio.

Ruptura tipo borra

Um acúmulo de metal se forma na entrada do cone da fieira e o fio rompe-se como por estricção,

por um esforço superior a carga de ruptura.

Ruptura Tipo Cone.

São rupturas bem características e aparecem com freqüência. Estas rupturas indicam que

houve um esforço anormal na deformação do metal dentro da fieira (de coesão causada por

escoamento anormal do metal).

Ruptura Tipo Palha.

O fio divide-se em 2 ou apresenta na região de ruptura um sulco alongado mais ou menos

profundo e irregular, característico de um defeito de superfície oriundo das operações precedentes

ou de matéria-prima.

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TENSÕES RESIDUAIS.

Para reduções por passe inferiores a 1%, as tensões residuais longitudinais são

compressivas na superfície e trativas no eixo, e as tensões radiais são trativas no eixo e caem à

zero na superfície livre.

Para reduções maiores, a distribuição de tensões residuais é exatamente o inverso do

caso anterior. Neste caso as tensões longitudinais são trativas na superfície e compressivas no

eixo do vergalhão e as tensões radiais são compressivas no eixo.

Para uma dada deformação as tensões residuais longitudinais aumentam com o ângulo de

inclinação da fieira. Os valores máximos de tensão residual são obtidos para reduções na faixa de

15 a 35%.

Para tubos produzidos sem suporte de diâmetro interno, em condições em que a

deformação é relativamente uniforme através da parede do tubo, as tensões residuais

longitudinais são trativas na superfície externa e compressiva na superfície interna do tubo.

FIEIRAS

As fieiras ou trefilas, utilizadas na trefilação são compostas de uma carcaça de aço e um

núcleo feito de material bastante duro. O núcleo é geralmente feito de carboneto de tungstênio,

diamante ou diamante industrial monocristalino. O diamante ou industrial é usado geralmente nas

etapas iniciais de trefilagem enquanto que as fieiras feitas de diamante natural são utilizadas nas

etapas finais. Para trefilar fios muito finos um cristal simples de diamante é utilizado.

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A qualidade e o custo do produto da trefilação, barras ou fios, dependem muito da natureza

da fieira. A fieira, ou ferramenta de trefilar, é constituída de quatro regiões distintas, ao longo do

furo interno Na figura abaixo, pode ser observada uma fieira atuando junto à redução de um fio

máquina.

Dos materiais usados para a fabricação da ferramenta de trefilar, são exigidas as seguintes características:

Permitir a trefilação de grande quantidade de fios sem que ocorra um desgaste acentuado da fieira

Permitir a trefilação a altas velocidades para produzir elevadas quantidades por unidade de tempo;

Permitir a adoção de elevadas reduções de secção;

Conferir calibração constante do diâmetro do fio;

Conferir longa vida à ferramenta, sem necessidade de paradas da máquina de trefilar para controle de dimensões e substituição da ferramenta;

Permitir a obtenção de superfície lisa e brilhante no fio durante longo período de uso.

Os materiais comumente empregados para os fios são:

Diamante, para fios de diâmetro até ou menor que 2 mm;

Metal-duro, para fios de diâmetro maior que 2 mm.

As fieiras fabricadas com metal-duro são obtidas pelas seguintes etapas de fabricação:

Mistura dos pós metálicos;

Compressão dos pós em matriz com forma próxima da forma final;

Correção da forma por raspagem;

Sinterização a uma temperatura elevada e em atmosfera controlada;

Polimento final.

Durante a sinterização, as dimensões da fieira sofrem redução e a densidade do material

se eleva. A mudança de dimensões deve ser prevista para deixar um sobre metal, da ordem de

décimos de milímetros, necessário para a etapa final de polimento que confere à superfície do furo

da fieira um aspecto especular.

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O metal-duro empregado é constituído essencialmente de cerca de 95% de carboneto de

tungstênio e 5% de cobalto, podendo conter ainda cromo e tântalo. A composição depende do tipo

de metal a ser trefilado que exigira determinadas propriedades físicas da fieira. Para se alcançar

propriedade de resistência ao desgaste próximas do diamante procura-se obter metal-duro com

dureza de 95 RA e densidade de 15,5.

As fieiras de metal-duro são constituídas de um núcleo de metal-duro e um suporte de aço

de dimensões que dependem do diâmetro do fio a trefilar.

LUBRIFICAÇÃO NA TREFILAÇÃO.

O fenômeno do atrito é muito importante no processo de trefilação devido ao movimento relativo entre o fio e a fieira. O aumento do atrito provoca maior desgaste da ferramenta e pode causar o aparecimento de defeitos superficiais no fio, além de exigir maior esforço de trefilação e elevar a temperatura de trabalho.

O coeficiente de atrito entre o fio e a fieira depende da natureza das superfícies em contato e das condições de lubrificação. O calor gerado por este atrito será controlado pela ação do agente lubrificante, que tem também uma ação refrigerante: a temperatura na superfície do fio tenderá a permanecer constante, devido à ação refrigerante, e a temperatura no interior do fio decrescerá para o centro.

Além desta ação refrigerante, a lubrificação na trefilação tem a finalidade de criar entre as superfícies de contato uma película contínua de fluido lubrificante para reduzir o atrito. Como conseqüência da ação lubrificante, consegue-se reduzir o desgaste da fieira, dar bom acabamento superficial ao fio e reduzir o esforço de trefilação. A necessidade de formação da película de fluido exige do agente lubrificante as seguintes características:

Capacidade de evitar o engripamento, ou seja, a soldagem entre as duas superfícies em contato, que resulta da falta de continuidade da película fluida intermediária, conservando, assim, a vida da fieira e o bom acabamento superficial do fio;

Resistência à deteriorização às temperaturas de trefilação;

Resistência química à ação desagregadora de eventuais óleos minerais presentes;

Capacidade de manter a superfície do fio isenta de resíduos carbônicos provenientes das operações de tratamento térmico de recozimento.

Os agentes lubrificantes para a trefilação são geralmente compostos de produtos líquidos

ou sólidos emulsionáveis em água cuja concentração decresce com a diminuição do diâmetro do

fio a trefilar. A ausência de compostos de origem mineral é necessária para evitar a formação de

resíduos carbônicos nas operações intermediárias de recozimento, eventualmente necessárias.

Nessas condições, comumente empregam-se soluções de sabões, de óleos vegetais ou de

graxas animais fracamente aciduladas, com temperaturas de trabalho entre 40 e 60º C. Em

temperaturas menores, a viscosidade do fluido se altera a ponto de não acompanhar o fio para

dentro da fieira e, em temperaturas maiores, a emulsão perde a ação lubrificante e refrigerante (na

região de contato onde a temperatura é maior) devido à evaporação da água e alteração química

da emulsão.

Em condições de velocidade elevada de trefilação, onde ocorre paralelamente um aumento de temperatura, pode surgir o efeito de engripamento, com a emissão de um ruído característico.

A seleção do agente lubrificante é experimental e baseiam-se em informações tais como o tipo de máquina de trefilar, a velocidade de trefilação, a intensidade de fluxo e de volume de agente disponível e, ainda, a qualidade de água de emulsificação empregada.

Outro fator de influência no processo de trefilação é relacionado ao sistema de lubrificação,

a formação de pó metálico em suspensão no fluido proveniente do metal do fio. Esse pó não pode

penetrar, com o fluido e o fio, para dentro da fieira, pois, se o fizer, contribuirá para aumentar o

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efeito de atrito, A sua retirada do circuito do fluido é feita por decantação no reservatório ou por

filtragem.

TRATAMENTOS QUÍMICOS MECÂNICOS.

A preparação da matéria-prima para a trefilação se dá em operações de trabalho a quente.

O aquecimento do metal a trefilar provoca a formação de camadas de óxidos em sua superfície.

Esses óxidos devem ser retirados, pois, caso contrário, reduzem a vida da fieira e ficam inclusos

no produto trefilado, prejudicando a sua qualidade.

O processo de retirada dos óxidos por meio químico é denominado decapagem e o

processo de retirada mecânica é denominado rebarbação. A adoção de um ou outro processo

depende dos custos envolvidos e da qualidade exigida do fio. A rebarbação, que é essencialmente

um processo de usinagem com retirada de cavaco, é mais custosa, mas conduz à obtenção de

um produto de qualidade melhor que o obtido com a decapagem. O processo de decapagem

consiste de três etapas básicas:

1ª Imersão dos fios em tanque de solução ácida decapante;

2ª Lavagem com jato de água fria,

3ª Lavagem adicional em tanques com água aquecida, contendo aditivos neutralizantes da

ação ácida.

A composição das soluções decapantes e neutralizantes e as suas temperaturas de

trabalho dependem da natureza química do metal do fio.

O jato de água fria aplicado aos rolos de fios decapados tem a finalidade de retirar os

restos de ácidos e resíduos de pó metálico. A solução neutralizante tem por objetivo eliminar a

ação de resíduos de ácido e tornar a superfície de metal do fio mais resistente à ação oxidante do

meio ambiente. As operações de decapagem podem apresentar graus diferentes de

automatização.

Na operação de rebarbação, a retirada de uma fina camada de metal da superfície do fio é

feita com uma ferramenta de usinagem circular, de gume cortante e semelhante a uma fieira

invertida. Essa ferramenta pode ter a seu redor um dispositivo de quebra-cavaco para facilitar a

retirada do cavaco da zona de usinagem. Após operação de usinagem, na qual não é possível

manter tolerâncias muito estreitas para o diâmetro do fio devido ao desgaste da ferramenta, o fio

passa por fieiras calibradoras do diâmetro. O fio proveniente desse processo, melhor chamado de

barra ou fio-máquina, possui um diâmetro de cerca de 6 a 5 mm.

TRATAMENTO TÉRMICO DE RECOZIMENTO.

O controle das propriedades mecânicas do fio durante o processo de trefilação e muito

importante para que este possa ter prosseguimento, sem ruptura do fio, e para que o fio, ao final,

apresente as características dimensionais, mecânicas e metalúrgicas exigidas por sua utilização.

Além das propriedades mecânicas, dependendo da natureza do metal do fio e do seu uso, são

controladas as propriedades de resistência a corrosão e as propriedades elétricas.

Durante a trefilação, que é realizado abaixo da temperatura de recristalização, o fio sofre

um efeito de aumento da sua resistência mecânica e de redução da sua ductilidade, devido à

deformação plástica, caracterizando o denominado efeito de encruamento.

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Acima de certo grau de encruamento não é mais possível trabalhar o fio, sendo então

necessária, para o prosseguimento do processo de trefilação, a aplicação de um tratamento

térmico de recozimento. Além disso, muitas utilizações do fio exigem características de elevada

ductilidade, o que também conduz à necessidade desse tratamento térmico Para se evitar o

ataque da superfície do metal na operação de aquecimento, por ocasião do tratamento térmico,

deve-se realizar o recozimento em fornos de atmosfera protetora isenta da presença de oxigênio

ou de outros gases contaminantes. A atmosfera protetora pode ser neutra ou redutora ou, ainda, o

meio ambiente pode ser vácuo. As condições de aquecimento podem se dar de dois modos, com

bons resultados:

Tempos curtos a temperaturas mais elevadas;

Tempos longos a temperaturas mais baixas.

Os fornos de recozimento podem ser também do tipo contínuo, onde ocorre o tratamento

do fio à medida que passa pelo interior do forno (ao contrário dos fornos mencionados

anteriormente onde os fios são conduzidos em rolos ou bobinas, conforme o diâmetro do fio, para

seu interior). O recozimento continua acoplado à máquina trefiladora pode se dar também da

seguinte forma: o fio é recozido, após a passagem pela última fieira e antes do bobinamento final,

pela passagem de corrente elétrica através de certo comprimento de fio. A principal variável de

controle é a velocidade do fio, pois a tensão e a corrente elétrica são mantidas constantes.

O PROCESSO PRODUTIVO.

Matéria-prima: Fio - maquina (vergalhão laminado a quente)

Descarepação:

- Mecânica (descascamento), dobramento e escovamento.

- Química (decapagem): com Hcl ou H2S04 diluídos.

Lavagem: em água corrente.

Recobrimento: comumente por imersão em leite de cal Ca (OH)2 a 100°C a fim de neutralizar resíduos de acido, proteger a superfície do arame, e servir de suporte para o lubrificante de trefilacao.

Secagem (em estufa) - Também remove H2 dissolvido na superfície do material.

Trefilação - Primeiros passes a seco. Eventualmente: recobrimento com Cu ou Sn e trefilação a úmido.

Equipamentos

Podem-se classificar os equipamentos para trefilação em dois grupos básicos:

Bancadas de trefilação – utilizadas para produção de componentes não bobináveis como barras e tubos

Trefiladoras de tambor – utilizada para produção de componentes bobináveis, ou seja, arames.

Bancadas de Trefilação

Na figura pode-se observar o aspecto esquemático de uma bancada de trefilação, com os

respectivos componentes.

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Bancada de trefilação

Trefiladoras de Tambor

As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grandes grupos, a saber:

Simples (um só tambor):- para arames grossos (figura 35)

Duplas: para arames médios.

Múltiplas (contínuas): para arames médios a finos.

As figuras são exemplos de modelos de maquinas de trefilar a tambor.

Maquina simples de trefilação com tambor vertical

Figura 36 - Maquina dupla de trefilar

Maquina de trefilar continua do tipo acumulativo