03 - FORJAMENTO

5/27/2018 03 - FORJAMENTO

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PROCESSO DEFORJAMENTO

Mtodos e Processos de FabricaoProf. Helio Frana

Definio

o nome genrico de operaesde conformao mecnicaefetuadas com esforo decompresso sobre um materialdctil, de tal modo que ele tende aassumir o contorno ou perfil daferramenta de trabalho.

O processo de forjamento destaca-se por: Melhoria da microestrutura

Resistncia maior

Melhor acabamento superficial que a fundio.

Melhor distribuio das fibras


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Por que forjar?

Rosca produzida porforjamento.

Rosca usinada.

Exemplos de peas forjadas


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Forjamento X processos concorrentes

Mais resistentes

Possuem microestrutura mais refinada Mais confiveis (menos defeitos) Mais baratos para grandes lotes Suas plantas de produo so mais adaptveis a diferentes

produtos

FORJAMENTO FUNDIO

X


FORJAMENTOMONTAGENSSOLDADAS


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FORJAMENTOUSINAGEM

Histrico

Observava-se que as lminas de espadasexaustivamente deformadas ficavam maisfortes que as pouco deformadas.

Hoje sabemos que este resultado alcanado devido ao refino de gro e aoprprio direcionamento estrutural , almda reduo das impurezas e caldeamentode porosidades mais eficiente.


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ClassificaoEm funo da temperatura e do material utilizado a conformaomecnica pode ser classificada como:

trabalho a frio; trabalho a quente.

Cada um destes trabalhos fornecer caractersticas especiais aomaterial e pea obtida em funo:

da matria prima utilizada como:composio qumica;

estrutura metalrgica (natureza, tamanho, forma); das condies impostas pelo processo tais como:o tipo e o grau de deformao;a velocidade de deformao;a temperatura em que o material deformado.

Forjamento frio

uma deformao plstica de metais, sem aquecimento, ondeo material forado por compresso, a fluir entre umamatriz e um macho, resultando na obteno de peascom forma e tolerncias de preciso.

Suas aplicaes esto crescendo rapidamente e seupotencial e desenvolvimento para peas com formasgeomtricas mais complexas, fabricadas com matrias-primas que permitem maior grau de deformao.


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Forjamento frioPossibilita vantagens como:

propriedades mecnicas melhoradas;superfcie final com baixa rugosidade;tolerncia dimensional mais fechada;economia de matria-prima, j que

para uma dada pea;o peso inicial do tarugo para esse

processo de conformao bem

menor quando comparado aoforjamento a quente.

Forjamento frio

Desvantagens do forjamento frio

Necessidade de prensas de maiorcapacidade;

Presses elevadas nas

ferramentas, necessitando assimde materiais especiais egeralmente de alto custo;

Necessidade de recozimentosintermedirios para obterem-segrandes deformaes;

Vivel economicamente apenaspara lotes grandes de peas;

Tempos de preparao demquinas e ajuste do ferramental,maiores.


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Forjamento quenteGeralmente, a estrutura e propriedades dos metais

trabalhados a quente no so to uniformes ao longo daseo reta como nos metais trabalhados a frio e recozidos, jque a deformao sempre maior nas camadas superficiais.

Como o interior do produto estar submetido atemperaturas mais elevadas por um perodo de tempomaior durante o resfriamento do que as superfciesexternas, pode ocorrer crescimento de gro no interior de

peas de grandes dimenses, que resfriam vagarosamente apartir da temperatura de trabalho.

Forjamento quentePara se obter peas forjadas com boa qualidade, o processo precisa sercompletado a uma temperatura definida para cada tipo de material.

Alcancedatemperatura dosdiferentesmetais:


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Forjamento quente Na conformao a quente deve-se se tomar cuidado com as

quedas de temperatura, no deixando ultrapassar o limiteinferior da tabela 01.

Esta queda de temperatura pode ocorrer devido aoesfriamento da pea em contato com o ar (radiao) e atransmisso de calor da pea para a ferramenta fria. Sendoque os fatores que influem na transmisso do calor sotempo de contato pea-ferramenta e a superfcie da pea.

Durante a conformao ocorre tambm um aquecimentoda pea devido energia de deformao, porem menosimportante do que as perdas acima mencionadas.

Forjamento quente

Apresenta como vantagens:

Menor energia requerida para deformar o metal, j que a tenso deescoamento decresce com o aumento da temperatura;

Aumento da capacidade do material para escoar sem se romper(ductilidade);

Homogeneizao qumica das estruturas brutas de fuso emvirtude da rpida difuso atmica interna;

Eliminao de bolhas e poros por caldeamento;Eliminao e refino da granulao grosseira e colunar do material

fundido, proporcionado gros menores, recristalizados e equiaxiais; Aumento da tenacidade e ductilidade do material trabalhado em

relao ao bruto de fuso.


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Forjamento quenteApresenta como desvantagens:

Necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores,etc.) e gasto de energia para aquecimento das peas;

Reaes do metal com a atmosfera do forno, levando a perdasde material por oxidao e outros problemas relacionados

Formao de xidos

Desgaste das ferramentas maior e a lubrificao difcil;

Necessidade de grandes tolerncias dimensionais por causa deexpanso e contrao trmica;

Processo de forjamento

O processo de forjamento pode ser de tais tipos:

prensagem:o esforo de deformao aplicado de forma gradual;

forjamento simples, matriz aberta ou livre: o esforo de

deformao aplicado mediante golpes repetidos, com o empregode matrizes abertas ou ferramenta simples;

forjamento em matriz fechada: deformao vinculada, obtidamediante o emprego de matrizes fechadas;

recalcagem:quando se submete uma barra cilndrica deformaode modo a transform-la numa pea determinada.


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Prensagem

O metal fica sujeito ao dafora de compresso em baixavelocidade e a presso atingeseu valor mximo pouco antes deser retirada, de modo que ascamadas mais profundas daestrutura do material soatingidas no processo de

conformao.

Forjamento matriz aberta ou livreO esforo de deformao aplicado mediante golpesrepetidos, com o emprego dematrizes abertas ou ferramentasimples.

As matrizes tm geometria ouformatos bastante simples. Essetipo de forjamento usado quandoo nmero de peas que se desejaproduzir pequeno e seu tamanho grande. o caso de eixos denavios, turbinas, virabrequins eanis de grande porte.


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Forjamento matriz aberta ou livreA operao iniciada com uma matriz de pequena largura.O estiramento acontece por meio de golpes sucessivos e

avanos da barra (b, c, d, e).A barra girada 90e o processo repetido (f).

Forjamento matriz fechadaNo forjamento em matrizes fechadas, o metal adquire o formato dacavidade esculpida na matriz e, por causa disso, h forte restrio aoescoamento do material para as laterais.


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Forjamento matriz fechada

Forjamento matriz fechadaPodem ser de dois tipos:

Com rebarba; Sem rebarba

Matriz fechada com rebarba Matriz fechada sem rebarba


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Forjamento matriz fechadaMatriz fechada com rebarba Matriz fechada sem rebarba

A rebarba tem duas funes:

"vlvula de segurana" para o excesso de metal na cavidade da matriz,garantindo quantidade de metal suficiente para encher toda a cavidade damatriz.

De maior importncia que a rebarba regula o escape do metal, portantouma rebarba muito fina aumenta muito a resistncia de escoamento dosistema de maneira que a presso sobe para valores bem altos, assegurandoque o metal preencha todos os espaos da cavidade da matriz.

Forjamento matriz fechadaO fluxo de material dentro da matriz se d segundo trs modosbsicos:


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Forjamento matriz fechada

Forjamento por recalqueCorresponde a compresso direta do material entre um par de ferramentas deface plana ou cncava, visando primariamente reduzir a altura da pea eaumentar a sua seco transversal.


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Projeto forjamentoEngloba a definio de todas as atividades, etapas, dimenses,sequncia de operaes, materiais e tratamentos relacionados com afabricao de uma dada pea.O projeto se baseia nas informaes iniciais do que se deseja produzir.

Exemplo:

- Desenho da pea

- Material- Quantidade- Tratamento trmico

Projeto forjamentoA partir destas informaes possvel definir:

Tipo de forjamento (equipamento); Nmero de matrizes e suas dimenses (ferramentaria); Tratamento trmico das matrizes Massa, forma e dimenses iniciais do material ser forjado;

Equipamentos auxiliares; Fornos e temperaturas de aquecimento e reaquecimento dasdiversas etapas;

Etc...

O projeto deve prever:sobremetal para usinagem;ngulos de sada para as superfcies que forem paralela a

direo de forjamento;raios de concordncia para os cantos


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Projeto forjamentoO projeto deve prever: sobremetal para usinagem;

ngulos de sada para as superfcies que forem paralela a direode forjamento;

raios de concordncia para os cantos.

Projeto matriz de forjamento

No forjamento em matriz fechada so empregados aos para trabalhoa quente, aos altamente ligados, como o ao H13, uma vez quedurante o processo de forjamento, o ferramental submetido a vriostipos de solicitaes:

1. solicitao mecnica,

Ex.: solicitaes de amortecimento em martelo de forja.

2. solicitao trmica

3. Oxidao

4. Desgaste atravs do atrito entre pea e ferramenta.


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Tolerncias dos processos de forjamento

Forjamento a quente 2,50 mm a 1,25 mm Forjamento a Frio 0,1 mm Fundio - 1,5 mm Fundio de Preciso 0,03 mm Sinterizado 0,1 mm 0,01 mm Usinado 0,01 mm 0,0005 mm

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