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. Na extrusão o material é forçado através de uma matriz, de forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes.

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

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

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

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

Produtos mais comuns:

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

Produtos mais comuns: 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.

Tipos de Extrusão 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.

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

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

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).

PARÂMETROS DA EXTRUSÃO Parâmetros geométricos O ângulo da matriz A relação de extrusão que é o quociente entre a áreas das seções transversais do tarugo A0 e do produto extrudado Af

Parâmetros geométricos O diâmetro do círculo circunscrito DCC que é o diâmetro do menor círculo no qual se inscreve a seção transversal. 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

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:

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

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

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

EXTRUSÃO Outras variáveis que influenciam o processo: 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. o tipo de lubrificante

EXTRUSÃO A QUENTE Características: 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 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

EXTRUSÃO A QUENTE Medidas preventivas 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.

EXTRUSÃO A QUENTE

EXTRUSÃO A QUENTE Projeto de matrizes

Perfis ocos

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.

EXTRUSÃO A QUENTE Materiais para matrizes de extrusão 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. Lubrificação 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.

EXTRUSÃO A QUENTE Lubrificação 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.

Vantagens e desvantagens 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

EXTRUSÃO A FRIO

EXTRUSÃO A FRIO

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. A espessura da seção extrudada é função da folga entre o punção e a cavidade da matriz.

EXTRUSÃO POR IMPACTO

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

EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA 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 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.

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 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

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.

FIM