Disciplina: Fabricação Mecânica
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO BAIANO–UFRBBACHARELADO EM CIENCIAS EXATAS
Prof.º: Jânia
Alunos: Matheus de Oliveira Souza Sérgio Carvalho Pereira Filho Rodrigo Macedo Silas Macedo
FORJAMENTO
OBJETIVO GERAL
O presente trabalho decorre da importância do entendimento dos processos de fundição no projeto de produtos como um fator tecnológico para a inovação e minimização de falhas de projetos. Em função do grande número de diferentes materiais existentes, este processo apresenta-se de forma complexa. Desse modo, a investigação realizada, sobre os diferentes meios de interpretação dos materiais, direcionou a pesquisa à abordagem nos métodos de forjamento.
SUMÁRIO 1. Introdução2. Tipos de forjamento3. Propriedades físicas e térmicas4. Aplicações dos materiais5. Processos de forjamento6. Equipamentos utilizados para forjar7. Defeitos no processo de Forjamento8. Vantagens e Desvantagens do Processo de Forjamento9. Conclusão10. Referências bibliográficas
INTRODUÇÃO
O forjamento é um processo de conformação mecânica pelo
martelamento ou pela prensagem de um metal, ou seja, mediante a aplicação
de esforços mecânicos altera-se plasticamente a formas dos materiais.Operações geralmente realizadas a quente, mas há processos
importantes a frio. Além de conferir a forma desejada da peça, o forjamento melhora as propriedades mecânicas do metal, refinando o grão.
O forjamento pode ser livre (matriz aberta) ou vinculado ou em matriz (matriz fechada).
2. TIPOS DE FORJAMENTO
Á quente
Á frio
Martelo queda livre
Prensagem
Prensa excêntrica
Prensa de parafuso
Prensa hidráulica
Forjamento simples
Forjamento em matriz
FORÇAS ATUANTES NA DEFORMAÇÃO▪ Essa parte é sua Matheus
PRODUTOS OBITIDOS POR FORJAMENTO
Atualmente cerca de 80% dos produtos manufaturados
sofrem uma ou mais operações de conformação para a obtenção
de peças com formas úteis, tais como tubos, barras, chapas finas
além de peças com seu formato final.
4. APLICAÇÃO DO MATERIAL
APLICAÇÃO
Produtos acabados ou semi acabados com alta
resistência mecânica destinados a sofrer grandes
esforços e solicitações em sua utilização
4. APLICAÇÃO DO MATERIAL
Corte
Aquecimento
Forjamento livre
Forjamento em matriz (em uma ou mais operações)
Tipicamente o forjamento cumpre as etapas:
6. ETAPAS DE FORJAMENTO
5. PROCESSOS DE FORJAMENTO
▪ Matriz aberta ou livre ▪ Matriz fechada ▪ Recalcagem
FORJAMENTO LIVRE OU DE MATRIZ ABERTA
● É uma operação preliminar em que, a partir de blocos, tarugos ou lingotes. Procura-se esboçar formas que, em deformaçoes posteriores por forjamento em matriz aberta ou outro processo, são transformados em objetos de formas mais complexas.
● O material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam. É usado geralmente para fabricar peças grandes, com forma relativamente simples (ex., eixos de navios, ganchos, correntes, âncoras) e em pequeno número.
● A peça é posicionada sobre uma bigornia ou matriz aberta. Depois recebe golpes de martelo ou pressão de uma prestã hidráulico.
5. PROCESSOS DE FORJAMENTO
5. PROCESSOS DE FORJAMENTO▪ Matriz aberta ou livre
A peça é posicionada sobre uma bigorna ou matriz aberta. Depois recebe golpes de martelo ou pressão de um pistão hidráulico.
ESMAGAMENTO
Produção de eixos, anéis, etc.
5. PROCESSOS DE FORJAMENTO
FORJAMENTO LIVRE COM ROTAÇÃO
6. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PRA FORJAR
▪ Prensas de fuso: ▪ Mecânicas:
▪ Hidráulica: ▪ Martelos:De queda livre com prancha(De duplo efeito)
PRENSAS EXCÊNTRICAS
As prensas excêntricas podem atingir até 12.000 toneladas
São compostas de um sistema mais simples que o das prensas hidráulicas.
FUNCIONAMENTOO princípio de funcionamento é baseado do
movimento de rotação em movimento linear. É um
sistema similar ao de virabrequim/biela. A capacidade
da prensa depende da potência e torque do motor.
Entretanto, o resultado final de atuação da prensa
depende das relações dos diâmetros das
engrenagens e das polias.
PRENSAS DE FUSO
● Prensas de fuso possuem golpes de alta velocidade. Apresentam boa produtividade. São preferidas para forjamento à quente, estampagem e outros. O mecanismo é mais simples tanto na fabricação quanto na manutenção, já que possuem componentes simples e em menor quantidade.
● Podem ser automatizadas, proporcionando controle automático do motor, e por consequência aumentando a precisão e o controle da prensa.
FUNCIONAMENTO● Os discos, tanto os laterais quanto o central
possuem um revestimento em couro. Quando um dos discos laterais está em contato com o disco central (volante), o fuso é rotacionado gerando o deslocamento vertical do quadro. Para mudar o sentido de giro do fuso deve-se deslocar axialmente os discos laterais para um ou para outro lado, por meio de uma alavanca seletora. Os dois discos nunca encostam ao mesmo tempo no disco central.
CONFORMAÇÃO ● Forjamento, Laminação, Trefilação, Extrusão,
repuxo, Estiramento, Dobramento, Corte por Cisalhamento, são alguns exemplos.
● Dobramento livre
● Dobramento em V
TIPOS DE DOBRAMENTO
● Dobramento em U
● Dobramento com● ressalto na ponta● do punção
PRENSAS DE FORJAMENTO▪ Um tipo especial são as prensas horizontais,
utilizadas na produção seriada de pequenas peças, como pregos e rebites parafusos (cabeça e, as vezes parte do corpo)
FORJAMENTO EM MATRIZ
▪ O material é conformado entre duas metades de matriz que possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com o formato que se deseja fornecer à peça.
MATRIZgrandes
solicitações mecânicas
solicitações térmicas
material forjado se encontra a temperaturas apreciáveis.
alta dureza,
elevada tenacidade,
resistência à fadiga,
alta resistência mecânica a quente
alta resistência ao desgaste
DEVIDO A ESSAS CONDIÇÕES DE TRABALHO, É NECESSÁRIO QUE ESSAS MATRIZES APRESENTEM:
MATRIZ
MATERIAL DA MATRIZ
Aço Ferramenta por terem carbono de médio e alto teor de liga como cromo tungstenio molibdenio.
Quanto maior for a porcentagem de ligas mais complexos serão os tratamentos termicos
PRELIMINARES DO PROJETO DA MATRIZ
Sobremetal
Conicidade
Concordancias dos cantos
tolerancias
FATORES QUE DEVEM SER LEVADOS EM CONTA :
PROJETO DA MATRIZContração do metal
Sistema de referencias entre as duas meias matrizes
Canais de rebarba
DEVEM SER CONSIDERADOS:
ETAPASCorte dos blanks
Aquecimento do Blank
conformado ou esboçado por forjamento livre
Colocado na metade inferior da matriz , e a parte superior presa ao materlo aplica golpes sucessivos até adquirir o
formado da peça
retirada da rebarba formada
PROCESSO▪ Preparo grosseiro da forma da peça é por intermédio de uma operação
de forjamento livre
▪ O Esboço Obtido é posto na parte inferior da matriz.
A outra parte do molde esta presa no martelo, que pela aplicação de golpes sucessivos da forma ao tarugo aquecido acima da temperatura de recristalização.
CARACTERISTICAS
Nos casos de matrizes fechadas,
sem zona de escape, é fundamental a
precisão na quantidade fornecida
de material:
uma quantidade:
insuficiente implica falta de enchimento da cavidade e falha
no volume da peça;
excesso de material causa sobrecarga no
ferramental, com probabilidade de
danos ao mesmo e ao maquinário.
CARACTERISTICAS
Devido dificuldade de dimensionar a quantidade
exata, deixa-se um pequeno excesso.
As matrizes são providas de uma zona oca especial para
recolher o material excedente
O material excedente forma uma faixa estreita de metal em torno da peça forjada.
( REBARBA)
As funções da rebarba são duas :
Atuar como "válvula de
segurança" para o excesso de metal na cavidade das
matrizes
Regular o preenchimento do metal, oferecendo
resistência ao escoamento do
metal , aumentando a
pressão.
FORJAMENTO EM MATRIZ
Produção de peças técnicas e utensílios diversos, como biela, chave de boca, martelo, etc.
UM POUCO DE HISTÓRIA
O forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas
origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos AC. A arte do forjamento
foi tilizada até a idade média para a fabricação de armas e armaduras.
A substituição do braço do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial.
Atualmente as técnicas produtivas são adotadas para se conseguir forjar
peças e melhorar as características metalúrgicas, onde é comum o uso de
softwares complexos, que proporcionam ganho de tempo e redução de
desperdício de energia e material, conhecidos como CAD/CAM. Que auxiliam
os variados maquinário de forjamento, capaz de produzir peças com
variados tamanhos.
VANTAGENS DOS FORJADOS
poucas restrições ao tamanho dos forjados
tolerâncias apertadas;
Alta taxa de produção e reprodutibilidade:
Boa resistência mecânica;
Boa ductilidade;
Boa tenacidade
Boa resistência à fadiga;
LIMITAÇÕESAlto custo do ferramental para pequenas quantidades
Necessidade frequente de Usinagem
▪ Video
RECALCAGEM▪ Matheus
2.1 A QUENTE
xxx
2.1.1 CARACTERISTICAS
•Formação de rebarba; •Exige acabamento final.
2.1.1.1 VANTAGENS
2.1.1.2 DESEVANTAGENS
EXEMPLOS DE APLICAÇÕES:
Peças da indústria petroquímica
2.2 A FRIO
xxx
2.1.1 CARACTERISTICAS 2.1.1.1 VANTAGENS
2.1.1.2 DESEVANTAGENS
EXEMPLOS DE APLICAÇÕES:
•Elevada precisão dimensional;•Precisão;•Rugosidade;•Matéria prima.
EixoParafusos
3. PROPRIEDADES FÍSICAS E TÉRMICAS DAS PEÇAS FORJADAS
Cilindro sendo forjado numa prensa hidráulica Conjunto de biela
3.2 OS PARÂMETROS TÉRMICOS
Imagem esquemática da zona de contato da peça com a ferramenta
Calor específico;
Condutividade térmica;
CTC por condução;
Coeficiente de emissividade;
CTC por convecção.
2.1.1 CARACTERISTICAS
Obs.: CTC = coeficiente de transferência de calor
3.1 OS PARÂMETROS FÍSICOS
Imagem esquemática do processo de forjamento
Densidade do material;
Módulo de elasticidade;
Coeficiente de atrito.
2.1.1 CARACTERISTICAS
PRENSAS DE FORJAMENTOIlustração esquemática de tipos de prensa
6. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PRA FORJAR
7. DEFEITOS NO PROCESSO DE FORJAMENTO
Falta de redução
Trincas superficiais
Trincas nas rebarbas
Trincas internas
Gotas frias
Incrustações de óxidos
8. VANTAGENSControlando a deformação durante o processo de forjamento, pode-se melhorar as propriedades mecânicas da peça produzindo um alinhamento direcional, melhorando assim propriedades de tensões, ductibilidade, impacto e resistência a fadiga.
As fibras podem ser alinhadas na direção em pontos onde ocorrem máximas tensões.
Menor custo de fabricação, pois se tem a mínima perda de material.
8. DESVANTAGENS
As peças a serem forjadas geralmente necessitam de usinagem antes do processo de forjamento
Os equipamentos são muito caros
9. CONCLUSÃOPOR QUE FORJAR UMA PEÇA?
De qualquer um dos processos de fabricação, o forjamento tem um fundamental papel
porque produz peças com excelentes propriedades (alta dureza, elevada tenacidade, resistência à
fadiga, alta resistência mecânica a quente e alta resistência ao desgaste), oferecendo um menor
custo de produção. A função primária é de torna a massa mais compacta, unido as pequenas
trincas internas.
A maioria das operações de forjamento é executada a quente; contudo, uma
grande variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens,
pinhões, etc., são produzidas por forjamento a frio. Na usinagem há perdas 74% em volume
do material, já na conformação por forjamento as perdas são de 6% em volume.
▪ Dependendo da aplicação de um perça forjada, suas propriedades mecânicas podem ser melhoradas por um tratamento térmico (Pré-aquecimento, recozimento, normalização, endurecimento) anterior ou posterior à operação de forjamento.
10. BIBLIOGRAFIALivros:
CALLISTER, Jr. William, Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais – 2ªEd, Ed. Editora LTC, 2006.
CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica. Volumes. I/II/III,Ed. ABM, São Paulo
SHACKELFORD, James. Ciências dos Materiais, Editora Pearson, 2008, 6ªEdiçã
CELTLIN, Paulo Roberto; HELMAN, Horácio. Fundamento da conformação mecânica dos materiais. 2. ed. São Paulo: Artliber Editora, 2005.
Sites:
Disponível em: <http://www.google.com.br >. Acesso em: 10.05.10
Disponível em: <http://www.metalmundi.com.br >. Acesso em: 15.05.10
Disponível em: <http://www.gefmat.furg.br >. Acesso em: 16.05.10
Disponível em: <http://pt.wikipedia.org >. Acesso em: 01.06.10
Disponível em: <http://www.youtube.com >. Acesso em: 01.06.10