GIANPAULO ALVES MEDEIROS - gianpaulo.medeiros@ufrgs.brLÍRIO SCHAEFFER - schaefer@ufrgs.br

Forjamento em matriz aberta: aspectos de cálculo

entendimento dos aspectos básicos do forjamento em matriz aberta, principalmente de suas Oequações, são fundamentais para que o processo resulte em produtos de qualidade e custos adequados.

Figura 1 - Forjamento emmatriz aberta de eixos degrande dimensão [3]

1Aerogerador: gerador elétrico integrado ao eixo de um cata-vento que con-verte energia eólica em energia elétrica. É um equipamento que tem se popu-larizado rapidamente por ser uma fonte de energia renovável e não poluente.2MW: unidade de Megawatts. Mega (M) é um prefixo do Sistema Internacional de Unidades (SI) que indica que a unidade padrão foi multiplicada por um milhão. Adotado em 1960, o prefixo vem do grego ìÝãáò e significa grande. Watt (W) é a unidade de potência do SI. É equivalente a um joule por segundo (1 J/s). A unidade do Watt recebeu o nome de James Watt pelas suas contribuições para o desenvolvimento do motor a vapor.

Figura 2 - Eixos maciços semi-acabados [3]

.F = Ad kw Equação 1

Equação 2.Ad = S b para seções retangularesb o

.Ad = S db o para seções circulares

Equação 3.kw = k ( 1 + )f 3 h1

Sbm

Equação 4.kw = k ( 1 + )f .2 h1 .4 d0

h1.mSb

Equação 5.kw = k ( 1 – )f .2 h1

.mSb

Equação 6.j = ln h h0

h1

.j = ln b b0

b1

.j = ln l l0

l1

Equação 7j =

h

Vf

b - largura inicial da geratriz (mm)0

b - largura da barra após deformação (mm)1

h - altura inicial do bloco (geratriz) (mm)0

h - altura do bloco após deformação (mm)1

S - largura de contato matriz-peça, b

denominado de avanço ou mordida (mm)S - alargamento final (mm)b1

B - largura da ferramenta (mm)F - força de forjamento (N)R - raio da ferramenta (mm)l - comprimento inicial da geratriz (mm)0

l - comprimento da barra após a 1

deformação (mm)V - velocidade de ferramenta (mm/s)f

Figura 3 - Relações geométricas em matriz aberta [2]

j + j + j = 0h b l Equação 8

s.b = b g1 0 Equação 9

(1 – s).Sb = b g1 0Equação 10

Equação 11S = S +bb 0

Sb

Equação 12g =

h1

h0

Figura 4 - (a) Curvas tensão de deformação a 1.000°C e 1.100°C;(b) Curvas tensão de deformação a 900°C [8]

Equação 15

hi

Vfj =

Figura 6 - Esquema de forjamento feito em três etapas em prensascontroladas por capacidade de trabalho ou energia [1]

Figura 7 - Representação esquemática de uma prensa hidráulica elimite de força [1]

Figura 8 - Representação esquemática de uma prensa de manivela elimites de força [1]

Figura 9 - Esquema de uma prensa de manivela [2]

Equação 16

h

VFj = -1[ ]S

Equação 17V = V 1– 1–F t R

h –h0

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Gianpaulo Alves Medeiros - Engenheiro de Materiais. Mestrando em engenharia na área de processos de fabricação pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Lírio Schaeffer - Engenheiro Mecânico e Mestre em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e Doutor na área de Conformação Mecânica pela Universidade Técnica de Aachen na Alemanha (Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule - RWTH). Coordenador do Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM) do Centro de Tecnologia da Escola de Engenharia da UFRGS. Pesquisador na área de Mecânica, Metalurgia e Materiais do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), professor das disciplinas relacionadas aos processos de fabricação por conformação mecânica e vinculado ao programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Minas e Energia (PPGEM) da UFRGS. Consultor ad-hoc da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, na Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Autor de vários livros sobre conformação mecânica.