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Forjamento O que é: Forjamento é o nome dado às operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão sobre um material dúctil entre duas.

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1 Forjamento O que é: Forjamento é o nome dado às operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão sobre um material dúctil entre duas ferramentas, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da cavidade na ferramenta de trabalho. Esforço de compressão: Sucessivos golpes ou Prensagem gradual para obtenção da peça Ferramentas: Na maioria das operações de forjamento emprega-se um ferramental constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava, denominadas matrizes. Usos: A maioria das operações de forjamento é executada a quente; contudo, uma grande variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, pinhões, etc., são produzidas por forjamento a frio.

2 Histórico  O forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos AC.  A substituição do braço do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial.

3  Atualmente existe um variado maquinário de forjamento, capaz de produzir peças das mais variadas formas e tamanhos, desde alfinetes, pregos, parafusos e porcas até rotores de turbinas e asas de avião Histórico

4 Classificação O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações:  Forjamento em matriz aberta ou Forjamento livre  Forjamento em matriz fechada

5 Forjamento em Matriz Aberta  O material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam

6 Forjamento em Matriz Aberta  É usado geralmente para fabricar peças grandes, com forma relativamente simples (ex.: eixos de navios e de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, excêntricos, ferramentas agrícolas, etc.) e em pequeno número;  também, para pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente a operações de forjamento mais complexas.

7 Sem atritoCom atrito

8 Forjamento em Matriz Aberta Grain flow lines in upsetting a solid steel cylinder at elevated temperatures. Note the highly inhomogeneous deformation and barreling. The different shape of the bottom section of the specimen (as compared with the top) results from the hot specimen resting on the lower, cool die before deformation proceeded. The bottom surface was chilled; thus it exhibits greater strength and hence deforms less than the top surface. Grain flow lines in upsetting a solid steel cylinder at elevated temperatures. Note the highly inhomogeneous deformation and barreling. The different shape of the bottom section of the specimen (as compared with the top) results from the hot specimen resting on the lower, cool die before deformation proceeded. The bottom surface was chilled; thus it exhibits greater strength and hence deforms less than the top surface. Source: J. A. Schey et al., IIT Research Institute.

9 Forjamento em Matriz Aberta

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12 Vantagens Matrizes simples e barato; grande faixa de tamanhos; boa resistência mecânica Limitações Somente formatos simples; dificil obter tolerâncias estreitas; usinagem requerida; baixa taxa de produção; pobre aproveitamento do material; maior habilidade requerida Forjamento em Matriz Aberta

13 Forjamento em Matriz Fechada O material é conformado entre duas metades de matriz que possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com o formato que se deseja fornecer à peça. A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou semifechada, permitindo assim obter-se peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre.

14 Forjamento em Matriz Fechada

15 As cavidades das matrizes são formadas para controlar o fluxo de metal A matriz superior é fixada no martelo ou prensa e a matriz inferior na bigorna ou mesa O metal flui e preenche completamente a cavidade formada entre as duas matrizes Características

16  Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma cavidade totalmente fechada, sem zona de escape, é fundamental a precisão na quantidade fornecida de material: uma quantidade insuficiente implica falta de enchimento da cavidade e falha no volume da peça; um excesso de material causa sobrecarga no ferramental, com probabilidade de danos ao mesmo e ao maquinário.  Dada a dificuldade de dimensionar a quantidade exata fornecida de material, é mais comum empregar um pequeno excesso. As matrizes são providas de uma zona oca especial para recolher o material excedente ao término do preenchimento da cavidade principal. O material excedente forma uma faixa estreita de metal em torno da peça forjada. Características

17 O metal em excesso flui para fora da cavidade da matriz e se aloja na zona oca chamada “bacia”. –Este excesso de metal é chamado de rebarba Características

18 Forjamento em Matriz Fechada

19 As funções da rebarba, portanto, são duas: Atuar como "válvula de segurança" para o excesso de metal na cavidade das matrizes; e Regular o escapamento do metal, aumentando a resistência ao escoamento do sistema de modo que a pressão cresça até valores elevados, assegurando que o metal preencherá todos os recessos da cavidade. A figura abaixo é uma curva típica da variação da pressão ou carga de forjamento em função do avanço das matrizes.

20 Forjamento em Matriz Fechada

21 O forjamento sem rebarba pode ser realizado se o metal é deformado numa cavidade que fornece confinamento total Características Muitos produtos forjados são produzidos por uma série de cavidades –1ª impressão é chamada de bordadura, encalcamento ou dobramento –Impressões Intermediárias são para ajustar o metal para próximo da sua forma final –A forma final é obtida na operação de forjamento final –A remoção da rebarba é feita numa operação posterior de corte (Rebarbação).

22 BorBordadura Encalcamento Pré-forma Forjado Rebarbação

23 Vantagens Melhor aproveitamento do material; Melhores propriedades; boa precisão dimensional ; Alta taxa de produção; boa reprodutibilidade Limitações Alto custo do ferramental para pequenas quantidades; Necessidade frequente de Usinagem Forjamento em matriz fechada

24 Equipamentos Os equipamentos comumente empregados incluem duas classes principais: (a) Martelos de forja, que deformam o metal através de rápidos golpes de impacto na superfície do mesmo; (b) Prensas, que deformam o metal submetendo-o a uma compressão contínua com velocidade relativamente baixa.

25 Martelo de forja

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27  Deformação por impacto e não-uniforme  O martelo mais simples é o de queda livre (gravidade)  Martelos controlados por computador podem fornecer golpes variáveis  Recomendado para peças menores e mais finas  Lotes de até 3000 peças Martelo de forja - características

28 Prensa

29 Prensas - características As prensas são usadas para peças grandes ou espessas As prensas são usadas para peças grandes ou espessas Ação de compressão lenta penetra completamente o metal –Produz um fluxo de metal e uma deformação mais uniforme –Tempos de contato entre a matriz e peça mais longos As matrizes podem ser aquecidas (forjamento isotérmico) Podem ser mecânicas ou hidráulicas

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31 Operações unitárias O que são: São operações relativamente simples de conformação por forjamento, empregando matrizes abertas ou ferramentas especiais, podendo ter as finalidades de: - produzir peças acabadas de formato simples - redistribuir a massa de uma peça bruta para facilitar a obtenção de uma peça de geometria complexa por posterior forjamento em matriz.

32 Recalque ou recalcamento Compressão direta do material entre um par de ferramentas de face plana ou côncava, visando primariamente reduzir a altura da peça e aumentar a sua secção transversal

33 Estiramento Visa aumentar o comprimento de uma peça às custas da sua espessura

34 Encalcamento (ingl. fullering) Variedade de estiramento em que se reduz a secção de uma porção intermediária da peça, por meio de uma ferramenta ou impressão adequada.

35 Rolamento Operação de distribuição de massa ao longo do comprimento da peça, mantendo-se a secção transversal redonda enquanto a peça é girada em torno do seu próprio eixo.

36 Alargamento aumenta a largura de uma peça reduzindo sua espessura.

37 Furação Abertura de um furo em uma peça, geralmente por meio de um punção de formato apropriado.


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