Aula 07 - Forjamento

Aula 07 ForjamentoProf. Eng. Wendel Souza

2 Semestre 2014

Engenharia de Produo 7 srieProcessos de Fabricao II

2Prof. Eng. Wendel Souza

Forjamento

O forjamento (juntamente com a estampagem) um dos processos de

conformao plstica mais antigo no campo de trabalho de metais e data de

aproximadamente de 5000 AC.

Este processo empregado para produzir peas de diferentes tamanhos e

formas, constitudo de materiais variados (ferrosos e no ferrosos). As

peas tpicas que so produzidas na atualidade so: eixo manivelas, bielas,

discos de turbinas, engrenagens, rodas, cabeas de parafusos, esferas,

ferramentas manuais e uma grande variedade de componentes estruturais

para mquinas operatrizes e equipamentos de transporte.


Forjamento

Exemplos de peas forjadas.


Forjamento

Basicamente, o forjamento um processo de conformao plstica atravs

do qual se obtm a forma desejada da pea ou objeto por martelamento ou

aplicao gradativa de uma presso. A maioria das operaes de

forjamento efetuada a quente, embora certos metais possam ser forjados

a frio, tais como os produtos obtidos por recalque a frio (parafusos como

exemplo) e por cunhagem. Atravs da deformao plstica produzida pelo

forjamento, pode-se conseguir dois efeitos: dar a forma desejada pea e

melhorar as propriedades mecnicas do metal (refinando o gro e

modificando e distribuindo os seus constituintes). O processo de forjamento

pode ser dividido em forjamento livre (matriz aberta) e forjamento em matriz

(matriz fechada).


Forjamento Livre

No forjamento livre o material deformado entre ferramentas planas ou de

formato simples. O processo de deformao efetuado por compresso

direta e o material escoa perpendicularmente direo de aplicao da

fora. Este processo usado geralmente para grandes peas ou quando o

nmero a ser produzido pequeno, no compensando a confeco de

matrizes caras.


Forjamento LivreAs operaes bsicas de forjamento livre so o recalque, o estiramento e o

alargamento.

No recalque o material escoa numa direo transversal da pea. Devidoao elevado atrito entre a superfcie da pea com a ferramenta e tambm ao

resfriamento da pea aquecida pelo contato da superfcie com a ferramenta

fria, ocorre uma restrio de escoamento da pea na superfcie, em

comparao com a regio central, de maneira que ocorre um abaulamento.


Forjamento Livre No estiramento, devido a pancadas sucessivas, o material escoa na

direo do eixo da pea, alongando-a. Normalmente, as ferramentas iniciais

so abauladas e somente a seguir que so utilizadas ferramentas planas

para realizar o alisamento.

Um exemplo de estiramento a transformao de uma barra redonda em

uma barra de seo quadrada ou hexagonal.


Forjamento Livre

O alargamento ocorre como uma expanso perpendicular ao eixo da pea

durante o estiramento. necessrio, na maioria das vezes, ter que girar a

pea durante o forjamento para se obter a geometria desejada.


Forjamento em Matriz Fechada

No forjamento em matriz fechada, o material deformado entre duas

metades de matrizes que fornecem a forma desejada a pea. A deformao

ocorre sob alta presso em uma cavidade fechada e assim, pode-se obter

peas forjadas com tolerncias dimensionais mais estreitas. Para o

emprego deste tipo de forjamento, exige-se que se tenha uma alta

produo para justificar o custo elevado.

importante utilizar material suficiente para preencher completamente a

cavidade da matriz. Como difcil calcular a exata quantidade para

preenchimento desta cavidade, utiliza-se geralmente um excesso que

alojado numa cavidade extra da matriz, denominada de bacia de rebarba.

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A bacia de rebarba tem duas funes:

vlvula de escape para o excesso de

material e controle do escape do material,

pois quanto mais fina a rebarba, maior ser

a resistncia do escoamento do material.

Esta funo de controle de escape do

material regula a presso e proporciona um

preenchimento adequado da cavidade da

matriz. Entretanto, a rebarba no deve ser

muito fina, pois pode criar altas cargas de

forjamento e proporcionar deformao ou

quebra da matriz.

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forjamento a partir de tarugos: utilizado para peas de maiores

dimenses em comparao com o forjamento a partir de barras. O tarugo

cortado na dimenso adequada para a seguir ser aquecido para forjamento,

porm no ocorre normalmente a manipulao do operador durante a

aplicao dos golpes de martelo ou atuao da prensa de forjamento.

forjamento de elementos estampados: neste processo as peas forjadas

esto posicionadas com o eixo longitudinal perpendicular ao eixo de

aplicao da carga. Um exemplo tpico a produo de chaves sextavadas

para parafusos.

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No forjamento para peas demasiadamente complexas, so aplicadas as

seguintes etapas de trabalho: corte, aquecimento, forjamento livre,

forjamento em matriz, rebarbao e tratamento trmico.

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Forjamento: Aspectos Metalrgicos

As peas forjadas so submetidas a tratamentos trmicos posteriores com

as seguintes finalidades:

remoo das tenses internas introduzidas durante o forjamento e o

esfriamento do forjado;

homogeneizao da estrutura da pea forjada;

melhoria de sua usinabilidade e de suas propriedades mecnicas.

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Forjamento: Aspectos MetalrgicosOs principais tratamentos trmicos empregados so o recozimento e a

normalizao. O recozimento consiste no aquecimento do ao forjado a

uma temperatura de 750 a 9000C (dependendo do seu teor de carbono)

seguido por resfriamento lento (comumente dentro de forno). A finalidade

deste tratamento refinar os gros, remover as tenses internas e provocar

uma diminuio da dureza, melhorando a usinabilidade.

A normalizao consiste do aquecimento do ao forjado em um forno, numa

temperatura da ordem da temperatura do recozimento, realizando porm o

resfriamento ao ar livre (com maior velocidade de resfriamento). O resultado

um refino de gro com maior intensidade, relativo ao recozimento. As

propriedades mecnicas so melhoradas (boa resistncia e tenacidade) e

as tenses internas so removidas.

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No forjamento muito importante a definio da temperatura inicial de

trabalho, considerando as perdas e os ganhos de temperatura ao longo do

processo. O metal que se deseja formar precisa ser aquecido a uma

temperatura que lhe confira elevada plasticidade tanto no incio quanto no

final do processo de forjamento. No final do forjamento, a temperatura no

pode estar abaixo da estabelecida porque o material pode encruar,

aumentando a carga requerida para o forjamento e a possibilidade de

surgirem fissuras.

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Forjamento: Aplicao e defeitos

Os defeitos que podem ser encontrados em peas forjadas so: falta de

reduo, trincas superficiais (devido concentrao excessiva de enxofre

na atmosfera do forno), trincas nas rebarbas, trincas internas, gotas frias,

incrustaes de xidos e descarbonetao e queima.

Tenses residuais produzidas no forjamento (como um resultados das

heterogeneidades de deformao) so comumente bem pequenas, porque

a deformao ocorre normalmente na regio de transformao a quente.

O controle das variaes dimensionais das peas forjadas realizado de

acordo com algumas normas tcnicas nacionais e internacionais. A preciso

das dimenses das peas forjadas depende essencialmente dos

procedimentos de fabricao, do estado de conservao das mquinas e

das matrizes de forjamento do material da pea (forjabilidade).

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Bibliografias:

CHIAVERINI.., Vicente. Tecnologia Mecanica. 8

ed. So Paulo: Pearson - Prentice Hall, 2000.

CALLISTER JR, William D.. Fundamentos da

cincia e engenharia de materiais. 2 ed. : Rio

de Janeiro, 2010.

CHIAVERINI, Vicente. Aos e ferros fundidos.

7 ed. So Paulo: ABM, 2012.

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Deus abenoe a todos

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