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Cursos Gerais ·
Gestão de Produção
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Tema 3 Forjamento Extrusão e Trefilação FORJAMENTO Operação de conformação mecânica para dar forma aos metais através de martelamento ou esforço de compressão Pode ser feita A QUENTE A MORNO A FRIO Representação da temperatura homóloga e das faixas de temperatura trabalho a frio TF a morno TM e a quente TQ Temperatura Quente x Frio Ver diagrama de fases FeC FORJAMENTO Classificação em função da temperatura de trabalho Temperatura Frio 03 T fusão Morno 03 a 05 T fusão Quente 06 T fusão Deformação à quente e Deformação à frio Deformação à quente quando a deformação ou trabalho mecânico é realizado acima da temperatura de recristalização do material Deformação à frio quando a deformação ou trabalho mecânico é realizado abaixo da temperatura de recristalização do material Deformação à quente VANTAGENS Permite o emprego de menor esforço mecânico para a mesma deformação necessitase então de máquinas de menor capacidade se comparado com o trabalho a frio Promove o refinamento da estrutura do material melhorando a tenacidade Elimina porosidades Deforma profundamente devido a recristalização Deformação à quente DESVANTAGENS Exige ferramental de boa resistência ao calor o que implica em custo O material sofre maior oxidação formando casca de óxidos Não permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas Deformação à frio Aumenta a dureza mecânica dos materiais e a resistência mas a ductilidade diminui Permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas Produz melhor acabamento superficial 9 c2003 BrooksCole a division of Thomson Learning Inc Thomson Learning is a trademark used herein under license Diagrama de Fases FeFe3C Aços Ferros Fundidos Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Claudio Shyinti Kiminami Walman Benício de Castro Marcelo Falcão de Oliveira Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Claudio Shyinti Kiminami Walman Benício de Castro Marcelo Falcão de Oliveira Atrito Entre ferramenta e peça Entre os átomos do material Chega a 50 da energia Indesejado Pode causar fratura no material Desgaste nas ferramentas Lubrificação Na interface ferramenta peça Serve como isolante térmico Minimiza corrosão Sólidos e líquidos Teste do anel Atrito e Lubrificação Teste do Anel prático Lubrificantes comuns óleos minerais saponáceos grafite bissulfeto de molibdênio etc Figura 15 Gráfico com exibição dos coeficientes de atrito médio FOSFATO DE ZINCO FOSFATO DE MANGANÊS FOSFATO ORGÂNICO AÇO E SABÃO AÇO Teoria elementar da plasticidade Onde Pr força de forjamento D diâmetro do cilindro h altura do cilindro y limite de escoamento do metal sob compressão simples µ coeficiente de atrito na interface metalmatriz r distância de um ponto do cilindro até seu eixo Coeficientes de atrito obtidos pela aplicação da Teoria Elementar da Plasticidade Lubrificantes para Conformação CAL Usado em reduções pequenas na conformação a frio de aços Usase mistura com água e 90 ºC com 8 de cal SABÕES São usados com mistura em água com 4 a 8 também em mistura a 80 ºC com tempo de banho de 2 a 3 minutos Usado para pressões médias ÓLEOS MINERAIS São usados para pressões altas e servem também para refrigeração das peças DISSULFETO DE MOLIBDÊNIO MoS2 Tipo ou Classificação Temperatura de trabalho Coeficiente de atrito Trabalho a frio 03 Tf 01 Trabalho morno 03 Tf 05 Tf 02 Trabalho a quente 05 Tf 075 Tf 04 05 Forjamento Conformação por esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora chamada matriz ou estampo O Forjamento subdividese basicamente em dois grandes grupos Forjamento em matriz aberta Fig 51a Forjamento em matriz fechada Fig 51b VF velocidade da ferramenta h altura Vf 1 2 524 Temperatura durante o processo de forjamento 5241 Aumento de temperatura devido o trabalho de conformação Durante o forjamento ocorre uma transformação do trabalho de conformação em um aumento de temperatura Esse aumento de temperatura Δϑc devido ao trabalho de conformação ϑc pode ser calculado por Δϑc kf φ cM ρ a 58 Onde a Parcela de energia não transformada em calor 09 kf Tensão de Escoamento Nmm² φ Deformação Verdadeira cM Calor Específico do Material JgºC ρ Densidade do Material massa específica gm3 gm³ Forjamento a quente Forjamento a frio Produção de peças Produção de peças Grande importância técnicoeconômica Inclui os processos extrusão recalque cunhagem troquelagem Tensões reduzidas Pouco ou nenhum encruamento Microestrutura mais homogênea Tensões elevadas e encruamento alta solicitação da ferramenta Alta forjabilidade Forjabilidade limitada Retrabalho de peças grandes Peças pequenas de aço ou metais não ferrosos Tolerância de fabricação de ruim a média Pouco retrabalho Superfície com carepa Boa qualidade superficial Temperaturas de forjamento Aço 1000 C até 1050 C Ligas de alumínio 360 C 520 C Ligas de cobre 700 C 800 C Tipo de forjamento equipamento Número de matrizes e suas dimensões ferramentaria Tratamento térmico das matrizes Massa forma e dimensões iniciais do material a ser forjado Equipamentos auxiliares Fornos e temperaturas de aquecimento e reaquecimento das diversas etapas etc Avaliações FORJAMENTO SIMPLES Operações Básicas Corte da Matéria Prima serra disco abrasivo cisalhamento chama etc Aquecimento feito em fornos a óleo gás elétricos etc a uma temperatura adequada para facilitar a deformação Conformação pode ser feita em mais de uma operação algumas preparatórias usandose forjamento aberto ou em matrizes fechadas Rebarbamento remoção do material que normalmente fica em excesso na peça se necessário Acabamento limpeza e tratamento térmico eou superficial CONFORMAÇÃO FINAL F GOLPE MATRIZ SUPERIOR INTERMEDIÁRIA MATRIZ INFERIOR FINAL MESA SEQUÊNCIA DAS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO DO FORJAMENTO peça rebarba Geratriz Prensado Rebarba Préforjado Forjado final sem rebarba Fig 54 Exemplo de peça forjada com origem de préforma recortada de chapa metálica 53 Fonte Kugler pg 289 PEÇAS FORJADAS TÍPICAS Matriz Aberta ou Fechada Forjamento livre Simples sem relação entre a forma da peça e a da ferramenta meta preparação de tarugos formas tubulares para a fabricação final forjamento parcial em matriz usinagem Forjamento em matriz fechada Matriz relacionada com a forma peça meta possibilita boa precisão dimensional e de formas Forjamento em matriz aberta ou livre matriz superior tarugo matriz inferior matriz superior peça forjada matriz inferior MATRIZ ABERTA FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA No text detected sela bigorna punção arredondado Refugorebarba Estiramento puncionamento mandrill Torção mandrilagem Campo de aplicação Geração de peças para o forjamento de matriz peça única ou séries pequenas eixo de turbinas laminadores reservatórios forjamento Manipulador Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Claudio Shyinti Kiminami Walman Benício de Castro Marcelo Falcão de Oliveira FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA Peças com maior grau de complexidade e com tolerâncias mais apertadas Fig 55 Fluxo do material durante o forjamento em matriz fechada com rebarba Fonte Kugler pg 290 Forjamento Fechado com recalque simples recalque com alargamento ascensão extrusão inversa recalque simples recalque com alargamento ascensão extrusão inversa Detalhes da formação da rebarba bacia da rebarba matriz superior superfície de impacto matriz inferior garganta da rebarba rebarba Forjamento em matriz fechada sem rebarba Modos básicos de fluxo do material forjado Recalque Expansão com extrusão Etapas subseqüentes de fabricação calibração tratamento térmico retirada da carepa usinagem de acabamento Expansão Figura 27 Forjamento em matriz fechada II FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA Forjamento convencional a quente ou a morno para fabricação de peças com complexidade de forma e tolerâncias geométricas Forjamento de precisão a frio ou a morno utilizado para produzir grandes séries de peças na forma final ou quase final Componentes obtidos por forjamento de precisão sem rebarba Vantagens dos componentes forjados Os forjados são produzidos a partir de préformas simples Quase todos os metais e ligas metálicas podem ser forjados Existem poucas restrições ao tamanho dos componentes Vantagens dos Componentes forjados Assegura a fabricação de peças com excelentes propriedades mecânicas Boa resistência mecânica boa ductilidade boa tenacidade boa resistência à fadiga Aproveitamento de matériaprima sem desperdícios O controle da sequência de fabricação assegura uma elevada repetibilidade Componentes da indústria automotiva obtidos por forjamento de precisão Sequência de fabricação de um eixo de seção variável FORJAMENTO Na indústria automotiva Cerca de 50 destinase ao mercado dos veículos automóveis caminhões máquinas agrícolas máquinas de movimentação de terras etc 25 para a indústria aeroespacial Indústria metalmecânica em geral 80 da produção mundial do forjamento de precisão tem por destino o automóvel No Brasil 80 Automotiva 10 Agricultura 5 Petrolífera 3 Ferroviária 2 Outros 15 Exportação No text in the image FORJAMENTO Na indústria do automóvel Em média um automóvel incorpora mais de 250 componentes Componentes do motor Válvulas árvore de cames virabrequins bielas etc Componentes da transmissão Engrenagens cônicas anéis sincronizadores juntas eixos cubos de embreagem etc Componentes do chassis e da suspensão cubos da roda braços e triângulos de suspensão etc Componentes da direção Colunas rótulas barras de torsão Próximo da forma final Lotes pequenos 100 pcs Lotes médios 500 pcs Lotes grandes 500 pcs Custo Peça acabada Projeto Usinagem Prod Material Ferramenta Usinagem Prod Material Ferramenta Usinagem Prod Material Ferramenta Recomendações de forma para peças forjadas Prever raios suficientes Prever ângulo de saída Prever transição entre seções as maiores possíveis Evitar Trinca devido raio insuficiente preferir raio correto igura 28 Recomendações de forma para peças forjadas em matriz fechada Automóvel Eixo da caixa de marchas forjado distribuição das fibras Em função ao fluxo de material a fig 515 mostra a influência da linha de repartação em combinação com a linha de rebarba Observa se que o posicionamento da linha de repartação tem influência nas linhas de fluxo da peça acabada Tabela 51 Ângulos de saída para forjamento de aço em matriz fechada 515 Fig 516 Ângulos de saida 515 Contração dos materiais forjados a quente A tabela 55 mostra alguns valores de referência para diferentes materiais Trabalho a quente Solicitação no ferramental 1Solicitação mecânica 2Solicitação térmica 3Oxidação 4Desgaste High Speed Milling HSM Usinagem rápida em aços temperados Produção de matrizes de forjamento Processo High Speed Milling Vantagens do processo Redução tempo de processo até 50 Redução do custo de total de 30 Eliminação do eletrodo e processo de eletroerosão Melhor qualidade não apresenta desgaste do eletrodo Menor manutenção sistema de filtragem de eletroerosão Processo mais limpo pó grafite Menor inventário matrizes FATORES QUE DETERMINAM A OPÇÃO PELO FORJAMENTO Material Tamanho do lote Forma Redução de peso Integridade do produto MATERIAL Praticamente todos os materiais metálicos podem ser forjados desde que a liga seja ajustada para obter a necessária conformabilidade Aplicações que demandam elevada resistência mecânica tenacidade ductilidade e resistência à fluência necessitam de aços titânio ou alumínio de alta resistência em temperaturas elevadas usamse aços inox austeníticos titânio ou superligas TAMANHO DO LOTE Processos com baixo custo de ferramentaria geralmente demandam grandes gastos de tempo e mão de obra logo somente se justificam para pequenos lotes Lote grandes o forjamento se transforma numa opção mais econômica FORMA Alguns não têm limitações quanto à geometria final contudo costumam necessitar de muito trabalho e mão de obra para alcançar a forma final além de proporcionarem menor resistência mecânica Algumas vezes uma montagem de partes fabricadas por um processo menos intensivo em mão de obra pode ser mais barata REDUÇÃO DE PESO Em alguns segmentos a minimização do peso é essencial O fato do forjamento produzir componentes com forma muito próxima à forma final evita a presença de material onde não há solicitação Além disso a resistência mecânica específica é favorecida pelo forjamento INTEGRIDADE DO PRODUTO Boas práticas de componentes sem internas forjamento porosidade garantem ou falhas FORJADOS X FUNDIDOS Mais resistentes Possuem microestrutura mais refinada Mais confiáveis menos defeitos Mais baratos para grandes lotes Suas plantas de produção são mais adaptáveis a diferentes produtos FORJADOS X PEÇAS SOLDADAS Mais resistentes Mais baratos para grandes lotes Inspeção simplificada em relação aos componentes soldados Menor susceptibilidade a defeitos FORJADOS X USINADOS Maior flexibilidade quanto ao tamanho da peça já que não existe limitação com respeito ao tamanho da placa ou barra disponível Grãos orientados com respeito à forma aumentando a resistência no sentido de solicitação Uso mais econômico e ambiental dos materiais Menor número de operações FORJADOS X SINTERIZADOS Mais resistentes Ausência de porosidade Maior flexibilidade no projeto Matéria prima mais barata e disponível FORJAMENTO Estudo de Caso Virabrequim para motor V6 Processo de fabricação Forjamento em matriz fechada a quente Comprimento 510 mm Peso 26 kg Material Aço microligado Tensão de ruptura 825 MPa Tensão limite de escoamento 495 MPa Operações secundárias Acabamento por Usinagem e furação Processo de fabricação alternativo Fundição FORJAMENTO Estudo de Caso Biela Processo de fabricação Forjamento em matriz fechada a quente sem rebarba Comprimento 210 mm Peso 29 kg Material Aço SAE 4340 Tensão de ruptura 1240MPa Tensão limite de escoamento 1095 MPa Operações secundárias Acabamento por Usinagem Tratamento térmico Recozimento ou esfriamento controlado Processo de fabricação alternativo Metalurgia do Pó Produção anual 2 000 000 peças Etapas de Forjamento a Morno de Peças automotivas Etapas de Forjamento a Morno de Peças Automotivas Martelos de queda livre acionados por correia ou tábua mecânicos pneumáticos Prensas mecânicas hidráulicas MARTELOS E PRENSAS alta taxa de deformação alta energia limitada pela energia cinética do martelo capacidade de deformação controlada pelo curso e força disponível em determinadas posições Martelos Prensas MARTELO COM TÁBUA ROLO TÁBUA MARTELO DE QUEDA LIVRE ACOPLAMENTO TAMBOR MOTOR CINTA MARTELO DE QUEDA LIVRE COM ACIONAMENTO POR CINTA MARTELO DE QUEDA LIVRE COM ACIONAMENTO POR AR COMPRIMIDO MARTELO PNEUMÁTICO AR COMPRIMIDO OU VAPOR SOBE AR COMPRIMIDO OU VAPOR DESCE CILINDRO PNEUMÁTICO MASSA MARTELOS DE ALTA ENERGIA Triggergas inlet and outlet Firing gas inlet or outlet Triggergas seal Firing chamber Floating piston Lowpressure gas cylinder Firinggas inlet or outlet Drive piston Outer frame Inner frame Upper die Ram Gas seal Lower gas chamber Lower die Workpiece Trigger Upper ram Upper die Workpiece Lower die Hydraulic jack Floor line Rod Lower ram Air spring Firing chamber PRENSAS Operação da Prensa Excêntrica Mecânica PRENSA MECÂNICA Motor Clutch on main Main motor Motor pulley Motor sprocket Motor brake Pawl Pressure shaft Pawl shaft housing Principal components of a mechanical forging press Clutch base Brake disc Brake shoes Brake cylinders Bottom strutcual rod Bottom wedge Bottom strutcual wear PRENSA HIDRÁULICA Plunger Lifting plunger Press cylinder Crosshead Draw rod Stuffing box Crown Lifting cylinder Stuffing box Slide Post Ram Die seat Press bed Extrusão Processo em que a peça é empurrada contra a matriz conformadora com redução da sua seção transversal A parte ainda não extrudada fica contida num recipiente ou cilindro container o produto pode ser uma barra perfil ou tubo As vantagens do processo de extrusão são Economia de matéria prima tendo em vista que não há perdas por usinagem ou rebarbas Excelentes propriedades mecânicas devido a uma microestrutura formada pelo fibramento contínuo do material Dimensões forma e peso absolutamente exatos quando comparado com acabamentos finais de usinagem Possibilidades de uma produção contínua com economia de tempo e com consequente aumento de rendimento devido à coordenação e à combinação das várias etapas do processo Extrusão Construção Civil 60 Transporte 15 Bens de Consumo 13 Ind Elétrica 6 Máquinas 4 Outros 2 Gráfico 61 Mercado da extrusão Extrusão Direta Matriz fixa Fluxo do material no sentido da força aplicada Material extrudado passa pela matriz Melhor acabamento superficial Maiores valores de atrito Extrusão Indireta Matriz móvel Fluxo do material contrário ao da força aplicada Embolo oco e móvel Acabamento superficial não tão bom Extrusão direta e indireta combinadas Extrusão a Frio direta e inversa Extrusão a Frio punção superior tarugo matriz punção inferior punção superior tarugo matriz punção inferior Extrusão Direta Extrusão Direta pressão matriz tarugo câmara Extrusão Direta pressão perfil extrudado matriz tarugo câmara Extrusão Indireta Extrusão indireta tarugo camara matriz Extrusão indireta tarugo câmara matriz Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Claudio Shyinti Kiminami Walman Benício de Castro Marcelo Falcão de Oliveira Variáveis do Processo Outras variáveis têm papel de influência no processo como a temperatura do tarugo a velocidade de deslocamento do pistão o tipo de lubrificante Extrusão a Quente A extrusão a quente apresenta alguns problemas de processo O desgaste da matriz é excessivo O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações nãouniformes O tarugo aquecido é coberto por filme de óxido exceto quando aquecido em atmosfera inerte que afeta o comportamento do fluxo do metal por suas características de fricção e pode gerar um produto de pobre acabamento superficial Faixas de Temperatura de Extrusão para Vários Metais METAL TEMPERATURA C Chumbo 200 250 Alumínio e suas Ligas 375 475 Cobre e suas Ligas 650 950 Aços 875 1300 Ligas Refratárias 975 2200 Extrusão a frio Vantagens em relação a extrusão a quente melhores propriedades mecânicas resultantes do encruamento desde que o calor gerado pela deformação não recristalize o metal melhor acabamento superficial devido em parte pela não existência de camada de óxido desde que a lubrificação seja eficiente Vantagens em relação a extrusão a quente controle das tolerâncias requerendo pouca ou nenhuma operação posterior de acabamento eliminação do préaquecimento do tarugo Taxas de produção e custos competitivos com outros métodos Alguma máquinas são capazes de produzir mais de 2000 partes por hora Desvantagens A magnitude da tensão no ferramental de extrusão é muito alta especialmente para trabalhar peças de aço A dureza do punção varia de 60 a 65 HRC e a da matriz de 58 a 62 HRC Estado de Tensões Tanto na extrusão direta como na indireta existe na zona de deformação um estado triaxial de tensões Na conformação de peças com simetria axial as três tensões principais são Tensão axial Tensão radial Tensão tangencial z t r Deformação na Extrusão No caso da extrusão direta é calculada por No caso da extrusão indireta é calculada por Deformações recomendadas na extrusão Cálculo da Força A força na extrusão direta ou indireta é calculada por No caso em que a matriz apresenta ângulos a força pode ser calculada por Sendo diâmetro da geratriz mm diâmetro após a deformação mm diâmetro de punçãomm secção antes da conformação mm² secção após a deformação mm² tensão de escoamento média Nmm² rendimento curso do punção mm altura inicial da geratriz mm altura não extrudada mm espessura do fundo mm secção do punção coeficiente de atrito espessura da parede mm 0 d 1 d p d 0 A 1 A fm k F W S 0 h k h f h Ap p Exemplos de Cálculo Desejase extrudar a frio uma peça segundo a figura 55 de um aço DIN 16MnCr5 esferoidizado Dados 06 0 90785 0220 f k f 0 340 k Exemplo de um componente extrudado 8 kh Exemplo 1 1 Cálculo da Deformação 2 Cálculo da tensão média Nmm2 Nmm2 128 7 22 43 2 2 1 0 n A n A f 0 340 k 0220 1 90785 128 9585 kf 220 0 1 90785 kf 4 Ângulo α 60π180 105 rad 5 Cálculo da Força F A₀ kᶠᵐ φ1 2μsen 2α 23 αφ π d₀ μ kf₀ hₖ F 145220 64925 128 1 2006sen 260 23 105128 π 43 006 340 8 F 2056169 N 20561 kN 2056 ton Calcular a força ideal de extrusão direta segundo a figura 107 sem considerar o atrito Dados Exemplo de extrusão direta do Diâmetro externo do punção di Diâmetro do punção interno d1 Diâmetro externo do componente após a passagem pela matriz Exemplo 2 hk 52 mm 1Cálculo das áreas Ao 41037 mm2 A1 20617mm2 Cálculo do fator dop 10 dop 429 não tem paredes finas 2Cálculo da deformação Exemplo 3 Desejase fabricar por extrusão indireta cartuchos de latão 7030 cujas dimensões estão especificadas na figura Dados Fig 67 Cartucho extrudado a Geratriz Vg di²4πSb do² di²4πh Vg 28²4π15 30² 28²4π60 Vg 63867 mm³ Acréscimo para perdas por oxidação 1 Vp 63867 100 64 mm³ Volume da geratriz V Vg Vp 63867 64 6451 mm³ a2 Dimensões da geratriz d₀ 30 mm A₀ 7065 mm² h₀ Vg A₀ 6451 7065 913 mm h₀ 9 mm escolhido 2 Força b1 Deformação dqp 10 d₀1 10 30 10 Paredes Finas Para o cálculo da deformação usase a equação 63 φ lnd₀ d₀ d₁ 016 ln30 30 28 016 φ ln15 016 269 b2 Tensão de escoamento kfa 145 Nmm² kfa 720 φ⁰²⁵⁹ 103721 Nmm² kfm 145 103721 2 5911 Nmm² b3 Força F d₁²4πkfm np2 025h₀p F 28²4π5911 072 02591 F 2209802 N 2209 kN 2209 ton 3 Trabalho c1 Deslocamento do punção F 2209802 N 2209 kN 2209 ton c2 Cálculo da trabalho de conformação Tr FSw 220900075 1656 kNm TREFILAÇÃO Trefilação DEFINIÇÃO Redução da seção transversal de uma barra fio ou tubo puxandose a peça através de uma ferramenta fieira ou trefila com forma de canal convergente A figura mostra os principais parâmetros geométricos na trefilação Trefilação Detalhe construtivo de uma fieira com núcleo de metal duro NÚCLEO DE METAL DURO EMBUTIDO ESTOJO DE AÇO Considerações Gerais Processo explicado por meio de modelos teóricos há apenas 60 anos Possível atualmente prever as forças necessárias para executar uma operação de trefila Podese avaliar o efeito da geometria da ferramenta fieira ou as tensões que atuam na zona de conformação Figura 42 Simplificação do estado de tensões na trefilação sem atrito e sem encruamento42 Deformações na Trefilação As três direções principais são sentido radial sentido tangencial e sentido longitudinal As deformações nestas três direções principais são Radial Deformação tangencial φt Sendo p o perímetro e r o raio na zona de conformação ver fig 41 Usase a Lei da Constância de Volume para justificar a substituição da deformação longitudinal pela deformação em área Ou seja Então Neste caso φA é a deformação em área Pela equação anterior ou Fica mais fácil calcular a relação em área do que a relação em comprimento pois ambas se igualam em módulo Força de Trefilação Fz Optase pela expressão desenvolvida por Pomp Siebel e Hondremont Nesse caso kfm é Tensão de Escoamento média kf0 é a Tensão na entrada kf1 é Tensão na saída A1 é a área na saída após a passagem pela fieira mm2 φA é a deformação em área μ é o coeficiente de atrito α é o meio ângulo da fieira rd Ângulo de Inclinação da Fieira O ângulo de inclinação da fieira α pode ser calculado por Onde A0 e A1 são as áreas de entrada e saída da barra ou arame na fieira Redução Máxima Grau de Esforço Limitada de tal maneira que a tensão que faz com que o arame saia da fieira não seja maior que a tensão de escoamento kf1 do material tensão do material deformado após a fieira Em consequência disso se definiu um grau de esforço a não deve ultrapassar a 75 já que o material nunca é homogêneo ou seja Consequentemente as maiores reduções verificadas são da ordem de 45 a 50 Valores maiores podem provocar microfissuramentos no interior do material denominados de chevrons Trefilação Esquema de Formação de Trincas Centrais chevrons D Di Df 2 Trefilação de Tubos A trefilação de tubos consiste na redução de componentes já vazados em forma de tubo Os principais parâmetros geométricos podem ser vistos na figura Fig 43 Parâmetros geométricos na trefilação de tubos b Sem variação do diâmetro interno Diferentes Processos de Trefilação A figura mostra esquematicamente diferentes tipos de processos de trefilação Vista frontal Vista lateral A inserção de mandril interno garante o dimensional interno do tubo polias guia tambor tambor tambor 138215 Trefilação Etapas de preparação do processo de produção de arames de aço lubrificação Trefilação de barras perfis matriz de metal duro caixa de aço da matriz garra carro de estiramento bancada de estiramento lubrificante retentor da matriz Referencias Bibliográficas SCHAEFFER L Manufatura por Conformação Mecânica Projetar Fabricar Utilizar 1ª Ed Porto Alegre Imprensa Livre 2016 TSCHAETSCH H Metal Forming Practise Vieweg VerlagWiesbaden 2005
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material melhorando a tenacidade Elimina porosidades Deforma profundamente devido a recristalização Deformação à quente DESVANTAGENS Exige ferramental de boa resistência ao calor o que implica em custo O material sofre maior oxidação formando casca de óxidos Não permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas Deformação à frio Aumenta a dureza mecânica dos materiais e a resistência mas a ductilidade diminui Permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas Produz melhor acabamento superficial 9 c2003 BrooksCole a division of Thomson Learning Inc Thomson Learning is a trademark used herein under license Diagrama de Fases FeFe3C Aços Ferros Fundidos Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Claudio Shyinti Kiminami Walman Benício de Castro Marcelo Falcão de Oliveira Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Claudio Shyinti Kiminami Walman Benício de Castro Marcelo Falcão de Oliveira Atrito Entre ferramenta e peça Entre os átomos do material Chega a 50 da energia Indesejado Pode causar fratura no material Desgaste nas ferramentas Lubrificação Na interface ferramenta peça Serve como isolante térmico Minimiza corrosão Sólidos e líquidos Teste do anel Atrito e Lubrificação Teste do Anel prático Lubrificantes comuns óleos minerais saponáceos grafite bissulfeto de molibdênio etc Figura 15 Gráfico com exibição dos coeficientes de atrito médio FOSFATO DE ZINCO FOSFATO DE MANGANÊS FOSFATO ORGÂNICO AÇO E SABÃO AÇO Teoria elementar da plasticidade Onde Pr força de forjamento D diâmetro do cilindro h altura do cilindro y limite de escoamento do metal sob compressão simples µ coeficiente de atrito na interface metalmatriz r distância de um ponto do cilindro até seu eixo Coeficientes de atrito obtidos pela aplicação da Teoria Elementar da Plasticidade Lubrificantes para Conformação CAL Usado em reduções pequenas na conformação a frio de aços Usase mistura com água e 90 ºC com 8 de cal SABÕES São usados com mistura em água com 4 a 8 também em mistura a 80 ºC com tempo de banho de 2 a 3 minutos Usado para pressões médias ÓLEOS MINERAIS São usados para pressões altas e servem também para refrigeração das peças DISSULFETO DE MOLIBDÊNIO MoS2 Tipo ou Classificação Temperatura de trabalho Coeficiente de atrito Trabalho a frio 03 Tf 01 Trabalho morno 03 Tf 05 Tf 02 Trabalho a quente 05 Tf 075 Tf 04 05 Forjamento Conformação por esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora chamada matriz ou estampo O Forjamento subdividese basicamente em dois grandes grupos Forjamento em matriz aberta Fig 51a Forjamento em matriz fechada Fig 51b VF velocidade da ferramenta h altura Vf 1 2 524 Temperatura durante o processo de forjamento 5241 Aumento de temperatura devido o trabalho de conformação Durante o forjamento ocorre uma transformação do trabalho de conformação em um aumento de temperatura Esse aumento de temperatura Δϑc devido ao trabalho de conformação ϑc pode ser calculado por Δϑc kf φ cM ρ a 58 Onde a Parcela de energia não transformada em calor 09 kf Tensão de Escoamento Nmm² φ Deformação Verdadeira cM Calor Específico do Material JgºC ρ Densidade do Material massa específica gm3 gm³ Forjamento a quente Forjamento a frio Produção de peças Produção de peças Grande importância técnicoeconômica Inclui os processos extrusão recalque cunhagem troquelagem Tensões reduzidas Pouco ou nenhum encruamento Microestrutura mais homogênea Tensões elevadas e encruamento alta solicitação da ferramenta Alta forjabilidade Forjabilidade limitada Retrabalho de peças grandes Peças pequenas de aço ou metais não ferrosos Tolerância de fabricação de ruim a média Pouco retrabalho Superfície com carepa Boa qualidade superficial Temperaturas de forjamento Aço 1000 C até 1050 C Ligas de alumínio 360 C 520 C Ligas de cobre 700 C 800 C Tipo de forjamento equipamento Número de matrizes e suas dimensões ferramentaria Tratamento térmico das matrizes Massa forma e dimensões iniciais do material a ser forjado Equipamentos auxiliares Fornos e temperaturas de aquecimento e reaquecimento das diversas etapas etc Avaliações FORJAMENTO SIMPLES Operações Básicas Corte da Matéria Prima serra disco abrasivo cisalhamento chama etc Aquecimento feito em fornos a óleo gás elétricos etc a uma temperatura adequada para facilitar a deformação Conformação pode ser feita em mais de uma operação algumas preparatórias usandose forjamento aberto ou em matrizes fechadas Rebarbamento remoção do material que normalmente fica em excesso na peça se necessário Acabamento limpeza e tratamento térmico eou superficial CONFORMAÇÃO FINAL F GOLPE MATRIZ SUPERIOR INTERMEDIÁRIA MATRIZ INFERIOR FINAL MESA SEQUÊNCIA DAS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO DO FORJAMENTO peça rebarba Geratriz Prensado Rebarba Préforjado Forjado final sem rebarba Fig 54 Exemplo de peça forjada com origem de préforma recortada de chapa metálica 53 Fonte Kugler pg 289 PEÇAS FORJADAS TÍPICAS Matriz Aberta ou Fechada Forjamento livre Simples sem relação entre a forma da peça e a da ferramenta meta preparação de tarugos formas tubulares para a fabricação final forjamento parcial em matriz usinagem Forjamento em matriz fechada Matriz relacionada com a forma peça meta possibilita boa precisão dimensional e de formas Forjamento em matriz aberta ou livre matriz superior tarugo matriz inferior matriz superior peça forjada matriz inferior MATRIZ ABERTA FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA No text detected sela bigorna punção arredondado Refugorebarba Estiramento puncionamento mandrill Torção mandrilagem Campo de aplicação Geração de peças para o forjamento de matriz peça única ou séries pequenas eixo de turbinas laminadores reservatórios forjamento Manipulador Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Claudio Shyinti Kiminami Walman Benício de Castro Marcelo Falcão de Oliveira FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA Peças com maior grau de complexidade e com tolerâncias mais apertadas Fig 55 Fluxo do material durante o forjamento em matriz fechada com rebarba Fonte Kugler pg 290 Forjamento Fechado com recalque simples recalque com alargamento ascensão extrusão inversa recalque simples recalque com alargamento ascensão extrusão inversa Detalhes da formação da rebarba bacia da rebarba matriz superior superfície de impacto matriz inferior garganta da rebarba rebarba Forjamento em matriz fechada sem rebarba Modos básicos de fluxo do material forjado Recalque Expansão com extrusão Etapas subseqüentes de fabricação calibração tratamento térmico retirada da carepa usinagem de acabamento Expansão Figura 27 Forjamento em matriz fechada II FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA Forjamento convencional a quente ou a morno para fabricação de peças com complexidade de forma e tolerâncias geométricas Forjamento de precisão a frio ou a morno utilizado para produzir grandes séries de peças na forma final ou quase final Componentes obtidos por forjamento de precisão sem rebarba Vantagens dos componentes forjados Os forjados são produzidos a partir de préformas simples Quase todos os metais e ligas metálicas podem ser forjados Existem poucas restrições ao tamanho dos componentes Vantagens dos Componentes forjados Assegura a fabricação de peças com excelentes propriedades mecânicas Boa resistência mecânica boa ductilidade boa tenacidade boa resistência à fadiga Aproveitamento de matériaprima sem desperdícios O controle da sequência de fabricação assegura uma elevada repetibilidade Componentes da indústria automotiva obtidos por forjamento de precisão Sequência de fabricação de um eixo de seção variável FORJAMENTO Na indústria automotiva Cerca de 50 destinase ao mercado dos veículos automóveis caminhões máquinas agrícolas máquinas de movimentação de terras etc 25 para a indústria aeroespacial Indústria metalmecânica em geral 80 da produção mundial do forjamento de precisão tem por destino o automóvel No Brasil 80 Automotiva 10 Agricultura 5 Petrolífera 3 Ferroviária 2 Outros 15 Exportação No text in the image FORJAMENTO Na indústria do automóvel Em média um automóvel incorpora mais de 250 componentes Componentes do motor Válvulas árvore de cames virabrequins bielas etc Componentes da transmissão Engrenagens cônicas anéis sincronizadores juntas eixos cubos de embreagem etc Componentes do chassis e da suspensão cubos da roda braços e triângulos de suspensão etc Componentes da direção Colunas rótulas barras de torsão Próximo da forma final Lotes pequenos 100 pcs Lotes médios 500 pcs Lotes grandes 500 pcs Custo Peça acabada Projeto Usinagem Prod Material Ferramenta Usinagem Prod Material Ferramenta Usinagem Prod Material Ferramenta Recomendações de forma para peças forjadas Prever raios suficientes Prever ângulo de saída Prever transição entre seções as maiores possíveis Evitar Trinca devido raio insuficiente preferir raio correto igura 28 Recomendações de forma para peças forjadas em matriz fechada Automóvel Eixo da caixa de marchas forjado distribuição das fibras Em função ao fluxo de material a fig 515 mostra a influência da linha de repartação em combinação com a linha de rebarba Observa se que o posicionamento da linha de repartação tem influência nas linhas de fluxo da peça acabada Tabela 51 Ângulos de saída para forjamento de aço em matriz fechada 515 Fig 516 Ângulos de saida 515 Contração dos materiais forjados a quente A tabela 55 mostra alguns valores de referência para diferentes materiais Trabalho a quente Solicitação no ferramental 1Solicitação mecânica 2Solicitação térmica 3Oxidação 4Desgaste High Speed Milling HSM Usinagem rápida em aços temperados Produção de matrizes de forjamento Processo High Speed Milling Vantagens do processo Redução tempo de processo até 50 Redução do custo de total de 30 Eliminação do eletrodo e processo de eletroerosão Melhor qualidade não apresenta desgaste do eletrodo Menor manutenção sistema de filtragem de eletroerosão Processo mais limpo pó grafite Menor inventário matrizes FATORES QUE DETERMINAM A OPÇÃO PELO FORJAMENTO Material Tamanho do lote Forma Redução de peso Integridade do produto MATERIAL Praticamente todos os materiais metálicos podem ser forjados desde que a liga seja ajustada para obter a necessária conformabilidade Aplicações que demandam elevada resistência mecânica tenacidade ductilidade e resistência à fluência necessitam de aços titânio ou alumínio de alta resistência em temperaturas elevadas usamse aços inox austeníticos titânio ou superligas TAMANHO DO LOTE Processos com baixo custo de ferramentaria geralmente demandam grandes gastos de tempo e mão de obra logo somente se justificam para pequenos lotes Lote grandes o forjamento se transforma numa opção mais econômica FORMA Alguns não têm limitações quanto à geometria final contudo costumam necessitar de muito trabalho e mão de obra para alcançar a forma final além de proporcionarem menor resistência mecânica Algumas vezes uma montagem de partes fabricadas por um processo menos intensivo em mão de obra pode ser mais barata REDUÇÃO DE PESO Em alguns segmentos a minimização do peso é essencial O fato do forjamento produzir componentes com forma muito próxima à forma final evita a presença de material onde não há solicitação Além disso a resistência mecânica específica é favorecida pelo forjamento INTEGRIDADE DO PRODUTO Boas práticas de componentes sem internas forjamento porosidade garantem ou falhas FORJADOS X FUNDIDOS Mais resistentes Possuem microestrutura mais refinada Mais confiáveis menos defeitos Mais baratos para grandes lotes Suas plantas de produção são mais adaptáveis a diferentes produtos FORJADOS X PEÇAS SOLDADAS Mais resistentes Mais baratos para grandes lotes Inspeção simplificada em relação aos componentes soldados Menor susceptibilidade a defeitos FORJADOS X USINADOS Maior flexibilidade quanto ao tamanho da peça já que não existe limitação com respeito ao tamanho da placa ou barra disponível Grãos orientados com respeito à forma aumentando a resistência no sentido de solicitação Uso mais econômico e ambiental dos materiais Menor número de operações FORJADOS X SINTERIZADOS Mais resistentes Ausência de porosidade Maior flexibilidade no projeto Matéria prima mais barata e disponível FORJAMENTO Estudo de Caso Virabrequim para motor V6 Processo de fabricação Forjamento em matriz fechada a quente Comprimento 510 mm Peso 26 kg Material Aço microligado Tensão de ruptura 825 MPa Tensão limite de escoamento 495 MPa Operações secundárias Acabamento por Usinagem e furação Processo de fabricação alternativo Fundição FORJAMENTO Estudo de Caso Biela Processo de fabricação Forjamento em matriz fechada a quente sem rebarba Comprimento 210 mm Peso 29 kg Material Aço SAE 4340 Tensão de ruptura 1240MPa Tensão limite de escoamento 1095 MPa Operações secundárias Acabamento por Usinagem Tratamento térmico Recozimento ou esfriamento controlado Processo de fabricação alternativo Metalurgia do Pó Produção anual 2 000 000 peças Etapas de Forjamento a Morno de Peças automotivas Etapas de Forjamento a Morno de Peças Automotivas Martelos de queda livre acionados por correia ou tábua mecânicos pneumáticos Prensas mecânicas hidráulicas MARTELOS E PRENSAS alta taxa de deformação alta energia limitada pela energia cinética do martelo capacidade de deformação controlada pelo curso e força disponível em determinadas posições Martelos Prensas MARTELO COM TÁBUA ROLO TÁBUA MARTELO DE QUEDA LIVRE ACOPLAMENTO TAMBOR MOTOR CINTA MARTELO DE QUEDA LIVRE COM ACIONAMENTO POR CINTA MARTELO DE QUEDA LIVRE COM ACIONAMENTO POR AR COMPRIMIDO MARTELO PNEUMÁTICO AR COMPRIMIDO OU VAPOR SOBE AR COMPRIMIDO OU VAPOR DESCE CILINDRO PNEUMÁTICO MASSA MARTELOS DE ALTA ENERGIA Triggergas inlet and outlet Firing gas inlet or outlet Triggergas seal Firing chamber Floating piston Lowpressure gas cylinder Firinggas inlet or outlet Drive piston Outer frame Inner frame Upper die Ram Gas seal Lower gas chamber Lower die Workpiece Trigger Upper ram Upper die Workpiece Lower die Hydraulic jack Floor line Rod Lower ram Air spring Firing chamber PRENSAS Operação da Prensa Excêntrica Mecânica PRENSA MECÂNICA Motor Clutch on main Main motor Motor pulley Motor sprocket Motor brake Pawl Pressure shaft Pawl shaft housing Principal components of a mechanical forging press Clutch base Brake disc Brake shoes Brake cylinders Bottom strutcual rod Bottom wedge Bottom strutcual wear PRENSA HIDRÁULICA Plunger Lifting plunger Press cylinder Crosshead Draw rod Stuffing box Crown Lifting cylinder Stuffing box Slide Post Ram Die seat Press bed Extrusão Processo em que a peça é empurrada contra a matriz conformadora com redução da sua seção transversal A parte ainda não extrudada fica contida num recipiente ou cilindro container o produto pode ser uma barra perfil ou tubo As vantagens do processo de extrusão são Economia de matéria prima tendo em vista que não há perdas por usinagem ou rebarbas Excelentes propriedades mecânicas devido a uma microestrutura formada pelo fibramento contínuo do material Dimensões forma e peso absolutamente exatos quando comparado com acabamentos finais de usinagem Possibilidades de uma produção contínua com economia de tempo e com consequente aumento de rendimento devido à coordenação e à combinação das várias etapas do processo Extrusão Construção Civil 60 Transporte 15 Bens de Consumo 13 Ind Elétrica 6 Máquinas 4 Outros 2 Gráfico 61 Mercado da extrusão Extrusão Direta Matriz fixa Fluxo do material no sentido da força aplicada Material extrudado passa pela matriz Melhor acabamento superficial Maiores valores de atrito Extrusão Indireta Matriz móvel Fluxo do material contrário ao da força aplicada Embolo oco e móvel Acabamento superficial não tão bom Extrusão direta e indireta combinadas Extrusão a Frio direta e inversa Extrusão a Frio punção superior tarugo matriz punção inferior punção superior tarugo matriz punção inferior Extrusão Direta Extrusão Direta pressão matriz tarugo câmara Extrusão Direta pressão perfil extrudado matriz tarugo câmara Extrusão Indireta Extrusão indireta tarugo camara matriz Extrusão indireta tarugo câmara matriz Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos Claudio Shyinti Kiminami Walman Benício de Castro Marcelo Falcão de Oliveira Variáveis do Processo Outras variáveis têm papel de influência no processo como a temperatura do tarugo a velocidade de deslocamento do pistão o tipo de lubrificante Extrusão a Quente A extrusão a quente apresenta alguns problemas de processo O desgaste da matriz é excessivo O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações nãouniformes O tarugo aquecido é coberto por filme de óxido exceto quando aquecido em atmosfera inerte que afeta o comportamento do fluxo do metal por suas características de fricção e pode gerar um produto de pobre acabamento superficial Faixas de Temperatura de Extrusão para Vários Metais METAL TEMPERATURA C Chumbo 200 250 Alumínio e suas Ligas 375 475 Cobre e suas Ligas 650 950 Aços 875 1300 Ligas Refratárias 975 2200 Extrusão a frio Vantagens em relação a extrusão a quente melhores propriedades mecânicas resultantes do encruamento desde que o calor gerado pela deformação não recristalize o metal melhor acabamento superficial devido em parte pela não existência de camada de óxido desde que a lubrificação seja eficiente Vantagens em relação a extrusão a quente controle das tolerâncias requerendo pouca ou nenhuma operação posterior de acabamento eliminação do préaquecimento do tarugo Taxas de produção e custos competitivos com outros métodos Alguma máquinas são capazes de produzir mais de 2000 partes por hora Desvantagens A magnitude da tensão no ferramental de extrusão é muito alta especialmente para trabalhar peças de aço A dureza do punção varia de 60 a 65 HRC e a da matriz de 58 a 62 HRC Estado de Tensões Tanto na extrusão direta como na indireta existe na zona de deformação um estado triaxial de tensões Na conformação de peças com simetria axial as três tensões principais são Tensão axial Tensão radial Tensão tangencial z t r Deformação na Extrusão No caso da extrusão direta é calculada por No caso da extrusão indireta é calculada por Deformações recomendadas na extrusão Cálculo da Força A força na extrusão direta ou indireta é calculada por No caso em que a matriz apresenta ângulos a força pode ser calculada por Sendo diâmetro da geratriz mm diâmetro após a deformação mm diâmetro de punçãomm secção antes da conformação mm² secção após a deformação mm² tensão de escoamento média Nmm² rendimento curso do punção mm altura inicial da geratriz mm altura não extrudada mm espessura do fundo mm secção do punção coeficiente de atrito espessura da parede mm 0 d 1 d p d 0 A 1 A fm k F W S 0 h k h f h Ap p Exemplos de Cálculo Desejase extrudar a frio uma peça segundo a figura 55 de um aço DIN 16MnCr5 esferoidizado Dados 06 0 90785 0220 f k f 0 340 k Exemplo de um componente extrudado 8 kh Exemplo 1 1 Cálculo da Deformação 2 Cálculo da tensão média Nmm2 Nmm2 128 7 22 43 2 2 1 0 n A n A f 0 340 k 0220 1 90785 128 9585 kf 220 0 1 90785 kf 4 Ângulo α 60π180 105 rad 5 Cálculo da Força F A₀ kᶠᵐ φ1 2μsen 2α 23 αφ π d₀ μ kf₀ hₖ F 145220 64925 128 1 2006sen 260 23 105128 π 43 006 340 8 F 2056169 N 20561 kN 2056 ton Calcular a força ideal de extrusão direta segundo a figura 107 sem considerar o atrito Dados Exemplo de extrusão direta do Diâmetro externo do punção di Diâmetro do punção interno d1 Diâmetro externo do componente após a passagem pela matriz Exemplo 2 hk 52 mm 1Cálculo das áreas Ao 41037 mm2 A1 20617mm2 Cálculo do fator dop 10 dop 429 não tem paredes finas 2Cálculo da deformação Exemplo 3 Desejase fabricar por extrusão indireta cartuchos de latão 7030 cujas dimensões estão especificadas na figura Dados Fig 67 Cartucho extrudado a Geratriz Vg di²4πSb do² di²4πh Vg 28²4π15 30² 28²4π60 Vg 63867 mm³ Acréscimo para perdas por oxidação 1 Vp 63867 100 64 mm³ Volume da geratriz V Vg Vp 63867 64 6451 mm³ a2 Dimensões da geratriz d₀ 30 mm A₀ 7065 mm² h₀ Vg A₀ 6451 7065 913 mm h₀ 9 mm escolhido 2 Força b1 Deformação dqp 10 d₀1 10 30 10 Paredes Finas Para o cálculo da deformação usase a equação 63 φ lnd₀ d₀ d₁ 016 ln30 30 28 016 φ ln15 016 269 b2 Tensão de escoamento kfa 145 Nmm² kfa 720 φ⁰²⁵⁹ 103721 Nmm² kfm 145 103721 2 5911 Nmm² b3 Força F d₁²4πkfm np2 025h₀p F 28²4π5911 072 02591 F 2209802 N 2209 kN 2209 ton 3 Trabalho c1 Deslocamento do punção F 2209802 N 2209 kN 2209 ton c2 Cálculo da trabalho de conformação Tr FSw 220900075 1656 kNm TREFILAÇÃO Trefilação DEFINIÇÃO Redução da seção transversal de uma barra fio ou tubo puxandose a peça através de uma ferramenta fieira ou trefila com forma de canal convergente A figura mostra os principais parâmetros geométricos na trefilação Trefilação Detalhe construtivo de uma fieira com núcleo de metal duro NÚCLEO DE METAL DURO EMBUTIDO ESTOJO DE AÇO Considerações Gerais Processo explicado por meio de modelos teóricos há apenas 60 anos Possível atualmente prever as forças necessárias para executar uma operação de trefila Podese avaliar o efeito da geometria da ferramenta fieira ou as tensões que atuam na zona de conformação Figura 42 Simplificação do estado de tensões na trefilação sem atrito e sem encruamento42 Deformações na Trefilação As três direções principais são sentido radial sentido tangencial e sentido longitudinal As deformações nestas três direções principais são Radial Deformação tangencial φt Sendo p o perímetro e r o raio na zona de conformação ver fig 41 Usase a Lei da Constância de Volume para justificar a substituição da deformação longitudinal pela deformação em área Ou seja Então Neste caso φA é a deformação em área Pela equação anterior ou Fica mais fácil calcular a relação em área do que a relação em comprimento pois ambas se igualam em módulo Força de Trefilação Fz Optase pela expressão desenvolvida por Pomp Siebel e Hondremont Nesse caso kfm é Tensão de Escoamento média kf0 é a Tensão na entrada kf1 é Tensão na saída A1 é a área na saída após a passagem pela fieira mm2 φA é a deformação em área μ é o coeficiente de atrito α é o meio ângulo da fieira rd Ângulo de Inclinação da Fieira O ângulo de inclinação da fieira α pode ser calculado por Onde A0 e A1 são as áreas de entrada e saída da barra ou arame na fieira Redução Máxima Grau de Esforço Limitada de tal maneira que a tensão que faz com que o arame saia da fieira não seja maior que a tensão de escoamento kf1 do material tensão do material deformado após a fieira Em consequência disso se definiu um grau de esforço a não deve ultrapassar a 75 já que o material nunca é homogêneo ou seja Consequentemente as maiores reduções verificadas são da ordem de 45 a 50 Valores maiores podem provocar microfissuramentos no interior do material denominados de chevrons Trefilação Esquema de Formação de Trincas Centrais chevrons D Di Df 2 Trefilação de Tubos A trefilação de tubos consiste na redução de componentes já vazados em forma de tubo Os principais parâmetros geométricos podem ser vistos na figura Fig 43 Parâmetros geométricos na trefilação de tubos b Sem variação do diâmetro interno Diferentes Processos de Trefilação A figura mostra esquematicamente diferentes tipos de processos de trefilação Vista frontal Vista lateral A inserção de mandril interno garante o dimensional interno do tubo polias guia tambor tambor tambor 138215 Trefilação Etapas de preparação do processo de produção de arames de aço lubrificação Trefilação de barras perfis matriz de metal duro caixa de aço da matriz garra carro de estiramento bancada de estiramento lubrificante retentor da matriz Referencias Bibliográficas SCHAEFFER L Manufatura por Conformação Mecânica Projetar Fabricar Utilizar 1ª Ed Porto Alegre Imprensa Livre 2016 TSCHAETSCH H Metal Forming Practise Vieweg VerlagWiesbaden 2005