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

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