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EXTRUSÃO O que é: Processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou lingote (de secção circular), colocado dentro de um recipiente,

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1 EXTRUSÃO O que é: Processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou lingote (de secção circular), colocado dentro de um recipiente, pela abertura existente no meio de uma ferramenta, colocada na extremidade do recipiente, por meio da ação de compressão de um pistão acionado pneumática ou hidraulicamente. O que é: Processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou lingote (de secção circular), colocado dentro de um recipiente, pela abertura existente no meio de uma ferramenta, colocada na extremidade do recipiente, por meio da ação de compressão de um pistão acionado pneumática ou hidraulicamente. Na extrusão o material é forçado através de uma matriz, de forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes. Na extrusão o material é forçado através de uma matriz, de forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes.

2 O metal é comprimido e forçado a passar através da matriz para formar um produto com uma seção transversal constante O pistão avança até a extremidade da matriz e faz o metal fluir plasticamente através da matriz

3 Realizada a quente ou a frio dependendo da ductilidade do material Realizada a quente ou a frio dependendo da ductilidade do material Produto é essencialmente uma peça semi-acabada Produto é essencialmente uma peça semi-acabada Cada tarugo é extrudado individualmente – processo semi-contínuo Cada tarugo é extrudado individualmente – processo semi-contínuo EXTRUSÃO - características A extrusão pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste caso denominada extrusão fria A extrusão pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste caso denominada extrusão fria Visa obter perfis metálicos com propriedades mecânicas controladas e de comprimento limitado pelo volume inicial do lingote. Visa obter perfis metálicos com propriedades mecânicas controladas e de comprimento limitado pelo volume inicial do lingote.

4 EXTRUSÃO MATÉRIA PRIMA Lingotes ou tarugos de alumínio, cobre, aço, magnésio e chumbo são os materiais mais comumente extrudados.

5 EXTRUSÃO Produtos mais comuns: quadros de janelas e portas, trilhos para portas deslizantes, barras e tubos de várias seções transversais e formas arquitetônicas.

6 Produtos mais comuns:

7 Produtos extrudados podem ser cortados nos tamanhos desejados para gerarem peças, como maçanetas, trancas e engrenagens, como mostrado na figura abaixo.

8 Em operação combinada com forjamento pode gerar componentes para automóveis, bicicletas, motocicletas, maquinário pesado e equipamento de transporte. Praticamente qualquer forma de seção transversal vazada ou cheia pode ser produzida por extrusão. Produtos mais comuns: Produtos mais comuns:

9 No processo básico, denominado direto um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara e forçado (empurrado) através de uma abertura de matriz através de um pistão hidráulico. A abertura da matriz pode ser circular ou de outro formato. A extrusão também pode ser indireta, hidrostática ou por impacto. Tipos de Extrusão

10 Extrusão Indireta (reversa, invertida) : Emprega-se uma haste oca que empurra a matriz contra o metal a extrudar. A matriz se desloca na direção do tarugo

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12 Extrusão indireta - vantagens e desvantagens em relação a Extrusão direta Menor esforço de deformação e menor atrito Menor esforço de deformação e menor atrito Obtenção de produto mais homogêneo Obtenção de produto mais homogêneo maior complexidade do equipamento – pistão oco (menor resistência à flambagem para grandes componentes maior complexidade do equipamento – pistão oco (menor resistência à flambagem para grandes componentes

13 Extrusão Lateral : o material do tarugo é forçado através de abertura lateral da câmara. Os eixos do punção e da peça tem diferentes direções ( ângulo reto).

14 PARÂMETROS DA EXTRUSÃO Parâmetros geométricos O ângulo da matriz O ângulo da matriz A relação de extrusão que é o quociente entre a áreas das seções transversais do tarugo A 0 e do produto extrudado A f A relação de extrusão que é o quociente entre a áreas das seções transversais do tarugo A 0 e do produto extrudado A f

15 O diâmetro do círculo circunscrito DCC que é o diâmetro do menor círculo no qual se inscreve a seção transversal. O diâmetro do círculo circunscrito DCC que é o diâmetro do menor círculo no qual se inscreve a seção transversal. Parâmetros geométricos A complexidade da extrusão é medida pela relação entre o perímetro da seção do produto extrudado e a área da seção transversal. Esta relação é demominada fator de forma A complexidade da extrusão é medida pela relação entre o perímetro da seção do produto extrudado e a área da seção transversal. Esta relação é demominada fator de forma

16 EXTRUSÃO Parâmetros físicos – mecânica da extrusão Força de extrusão A força requerida para o processo depende da resistência do material, da relação de extrusão, do atrito na câmara e na matriz, e outras variáveis como a temperatura e a velocidade de extrusão. A força pode ser estimada pela fórmula:

17 Os valores de k são dados na figura abaixo, para o campo usual de temperaturas

18 A lubrificação é importante para reduzir o atrito e age como uma barreira térmica Força de extrusão

19 Escoamento do metal na extrusão: –O fluxo do metal determina a qualidade e as propriedades mecânicas do produto final e pode ser complexo O fluxo do metal é comparável ao escoamento de um fluido num canal. Os grãos tendem a alongar-se formando uma estrutura com orientação preferencial. O fluxo inadequado pode causar inúmeros defeitos. b e c – zona morta (metal fica estacionário nos cantos) Matriz: Ângulo 90º

20 EXTRUSÃO Outras variáveis que influenciam o processo: Outras variáveis que influenciam o processo: a temperatura do tarugo a temperatura do tarugo velocidade de deslocamento do pistão – as velocidades do pistão podem chegar até 0,5 m/s. Geralmente, velocidades menores são recomendadas para alumínio, magnésio e cobre, e velocidades mais altas para aços, titânio e ligas refratárias. velocidade de deslocamento do pistão – as velocidades do pistão podem chegar até 0,5 m/s. Geralmente, velocidades menores são recomendadas para alumínio, magnésio e cobre, e velocidades mais altas para aços, titânio e ligas refratárias. o tipo de lubrificante o tipo de lubrificante

21 EXTRUSÃO A QUENTE É feita em temperatura elevada para ligas que não tenham suficiente ductilidade a temperatura ambiente, de forma a reduzir as forças necessárias. É feita em temperatura elevada para ligas que não tenham suficiente ductilidade a temperatura ambiente, de forma a reduzir as forças necessárias. Características: O desgaste da matriz é excessivo O desgaste da matriz é excessivo O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não-uniformes O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não-uniformes O tarugo aquecido é coberto por um filme de óxidos que afeta o fluxo de metal por suas características de atrito e pode gerar um acabamento superficial pobre O tarugo aquecido é coberto por um filme de óxidos que afeta o fluxo de metal por suas características de atrito e pode gerar um acabamento superficial pobre

22 EXTRUSÃO A QUENTE Medidas preventivas Para reduzir o efeito do esfriamento e prolongar a vida da ferramenta, a matriz pode ser pré-aquecida Para reduzir o efeito do esfriamento e prolongar a vida da ferramenta, a matriz pode ser pré-aquecida Para melhorar o acabamento superficial, a camada de óxido é removida através do uso de uma placa, com diâmetro inferior ao da câmara, posicionada sobre o pistão. Ao extrudar o tarugo, uma casca cilíndrica contendo a camada de óxido permanece " colada " à parede da câmara. Com isto elimina-se a presença de óxidos no produto. A casca é posteriormente removida da câmara.

23 EXTRUSÃO A QUENTE

24 Projeto de matrizes

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27 Perfis ocos

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29 EXTRUSÃO A QUENTE Linhas gerais para um projeto adequado são mostradas na figura abaixo. Destacam-se: procurar simetria da seção transversal, evitar cantos vivos e mudanças extremas nas dimensões dentro da seção tansversal. Linhas gerais para um projeto adequado são mostradas na figura abaixo. Destacam-se: procurar simetria da seção transversal, evitar cantos vivos e mudanças extremas nas dimensões dentro da seção tansversal.

30 Materiais para matrizes de extrusão a quente São usualmente aços ferramenta para trabalho a quente. São usualmente aços ferramenta para trabalho a quente. Revestimentos como zirconia podem ser aplicados para prolongar a vida das matrizes, especialmente em matrizes para produção de tubos e barras. Revestimentos como zirconia podem ser aplicados para prolongar a vida das matrizes, especialmente em matrizes para produção de tubos e barras. EXTRUSÃO A QUENTE Lubrificação Lubrificação é importante na extrusão a quente. O vidro é excelente lubrificante para aço, aço inox, metais e ligas para altas temperaturas. Lubrificação é importante na extrusão a quente. O vidro é excelente lubrificante para aço, aço inox, metais e ligas para altas temperaturas. Uma pastilha de vidro é colocada na entrada da matriz. A pastilha atua como um reservatório de vidro fundido, que lubrifica a interface da matriz durante a extrusão. Vidro pulverizado sobre o tarugo reduz a fricção da interface câmara-tarugo. Uma pastilha de vidro é colocada na entrada da matriz. A pastilha atua como um reservatório de vidro fundido, que lubrifica a interface da matriz durante a extrusão. Vidro pulverizado sobre o tarugo reduz a fricção da interface câmara-tarugo.

31 Para metais com tendência a aderir à parede da matriz, pode-se usar um revestimento fino de metal macio e de baixa resistência, como cobre ou aço doce. O procedimento é denominado jaquetamento ou enlatamento. Para metais com tendência a aderir à parede da matriz, pode-se usar um revestimento fino de metal macio e de baixa resistência, como cobre ou aço doce. O procedimento é denominado jaquetamento ou enlatamento. Além de formar um superfície de baixa fricção o tarugo fica protegido contra contaminação do ambiente, e vice-versa no caso de material tóxico ou radioativo. Além de formar um superfície de baixa fricção o tarugo fica protegido contra contaminação do ambiente, e vice-versa no caso de material tóxico ou radioativo. Lubrificação EXTRUSÃO A QUENTE

32 EXTRUSÃO A FRIO O processo que combina operações de extrusão direta, indireta e forjamento. O processo foi aceito na indústria particularmente para ferramentas e componentes de automóveis, motocicletas, bicicletas, acessórios e equipamento agrícola. Vantagens e desvantagens

33 EXTRUSÃO A FRIO

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35 EXTRUSÃO POR IMPACTO É similar a extrusão indireta e freqüentemente incluída na categoria da extrusão a frio. O punção desce rapidamente sobre o tarugo que é extrudado para trás. É similar a extrusão indireta e freqüentemente incluída na categoria da extrusão a frio. O punção desce rapidamente sobre o tarugo que é extrudado para trás. A espessura da seção extrudada é função da folga entre o punção e a cavidade da matriz. A espessura da seção extrudada é função da folga entre o punção e a cavidade da matriz.

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37 EXTRUSÃO POR IMPACTO

38 A pressão para a operação de extrusão é proveniente de um meio fluido que envolve o tarugo. Não existe fricção entre parede e tarugo. EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA

39 As pressões usadas são da ordem de 1400 Mpa. As vantagens essenciais do método são: baixa fricção baixa fricção pequenos ângulos de matriz pequenos ângulos de matriz altas relações de extrusão altas relações de extrusão

40 Podem ser extrudados por este método uma grande variedade de metais e polímeros, formas sólidas, tubos e outras formas vazadas como favo de abelha e perfis. Podem ser extrudados por este método uma grande variedade de metais e polímeros, formas sólidas, tubos e outras formas vazadas como favo de abelha e perfis. A extrusão hidrostática é realizada usualmente a temperatura ambiente A extrusão hidrostática é realizada usualmente a temperatura ambiente Usa óleo vegetal como meio fluido, combinando as qualidades de viscosidade e lubrificação. Usa óleo vegetal como meio fluido, combinando as qualidades de viscosidade e lubrificação. Pode-se também trabalhar em alta temperatura. Neste caso ceras, polímeros ou vidro são usados como fluido, que também tem a função de manter o isolamento térmico do tarugo durante o procedimento de extrusão. Pode-se também trabalhar em alta temperatura. Neste caso ceras, polímeros ou vidro são usados como fluido, que também tem a função de manter o isolamento térmico do tarugo durante o procedimento de extrusão. EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA

41 EXTRUSÃO DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS: Devidos a defeitos nas ferramentas (desgaste, desvios de forma) Devidos a irregularidades na matéria-prima (desvios de forma, textura irregular, vazios internos, inclusões, fissuras) Trinca superficial – ocorre quando a temperatura e a velocidade são altas Trinca superficial – ocorre quando a temperatura e a velocidade são altas Cachimbo/vazio – ocorre quando oxidos/material são arrastados para o centro do tarugo, como num funil, devido a fluxo com zona morta Cachimbo/vazio – ocorre quando oxidos/material são arrastados para o centro do tarugo, como num funil, devido a fluxo com zona morta Fraturas chevron internas

42 Durante a extrusão as camadas mais internas da peça não recebem compressão radial, mas são arrastadas e forçadas a se estirar pelo material vizinho das camadas superficiais, que sofrem a ação direta da matriz Tal situação (deformação heterogênea) gera tensões secundárias trativas no núcleo da peça, que pode vir a sofrer um trincamento característico, em ponta de flecha.

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44 FIM


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