Aula 11 - Forjamento Para ter acesso a esse material acesse:

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1 Aula 11 - Forjamento Para ter acesso a esse material acesse:
Msc. Keli Vanessa Salvador Damin

2 Classificação Processos de Fabricação Processos de Fabricação
Com remoção de cavaco Sem remoção de cavaco Conformação Mecânica Laminação Forjamento Extrusão Trefilação Estampagem Soldagem Fundição Metalurgia do Pó

3 O que é forjamento?

4 O que é forjamento? Forjamento é o nome genérico de operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão sobre um material de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho.

5 Forjamento Forjamento é o mais antigo processo de conformação de metais. Usado para a fabricação de produtos acabados ou semiacabados com alta resistência mecânica destinados a sofrer grandes esforços e solicitações durante sua utilização.

6 Forjamento Características Melhoria da microestrutura
Resistência maior Melhor acabamento superficial que a fundição. Melhor distribuição das fibras

7 Considerações do processo
Taxa de produção: 1 a 300peças/h Lotes economicamente viáveis: > peças Custo do ferramental e do equipamento: alto A espessura mínima de parede é aproximadamente 3 mm; Tamanhos usuais na faixa de 10 g a 250 kg

8 Considerações do processo
A complexidade da peça é limitada pelo fluxo do material na matriz; Orifícios de diâmetro pequeno e profundo são difíceis de produzir; Devem-se evitar variações bruscas de seções porque são causam concentrações de tensões no resfriamento.

9 Forjamento No forjamento o material pode ser deformando por:
Martelamento Prensagem

10 Forjamento por Martelamento
É feito aplicando-se golpes rápidos e sucessivos no metal por meio de uma massa ( kg) que cai livremente, ou é impulsionada de uma certa altura (1,0 – 3,5m). A pressão máxima acontece quando o martelo toca o metal, diminuindo de intensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material.

11 Forjamento por Martelamento
Características Energia dissipada perto da superfície da peça Deformações maiores perto da superfície (deformação irregular nas fibras do material)

12 Forjamento por Martelamento
Características Várias pancadas para produzir a peça Devido ao impacto é necessário matrizes especiais de elevado custo Pontas de eixo e virabrequins são exemplos de produtos forjados fabricados por martelamento. A pressão máxima acontece quando o martelo toca o metal, e diminui de intensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material. Vídeo: forjamento por martelamento

13 Forjamento por Prensagem
O metal fica sujeito à ação de um força de compressão contínua em baixa velocidade e a pressão atinge seu valor máximo pouco antes de ser retirada. A força é realizada por prensas: Mecânicas (cargas entre 100 e ton) Hidráulicas (carga entre 300 e ton) Prensas Hidráulicas são mais caras. Vídeo: forjamento de rotor.wmv 5:45 – 6:30

14 Forjamento por Prensagem
Características Aplicação da força de forma lenta Peças grandes Matrizes são mais baratas Melhor acabamento Deformação resultante é mais regular

15 Forjamento por Prensagem
Desvantagens: Custo elevado do equipamento Maior troca térmica Palhetas de turbinas e forjados de liga leve são produtos fabricados por prensagem.

16 Forjamento As operações de forjamento podem ocorrer a quente a frio e a morno. Nós veremos mais detalhes adiante.

17 Forjamento - Ferramental
Na maioria das operações de forjamento, emprega-se um ferramental formado por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava, denominado de matrizes ou estampos.

18 Forjamento - Ferramental
Requisitos de uma matriz Resistência ao desgaste Resistência à fadiga térmica Resistência ao impacto Resistência à abrasão Resistência ao amolecimento pelo calor

19 Forjamento - Ferramental
Desta forma os materiais mais utilizados para matrizes de forjamento são: Aços-ligas Metal-duro Aços Cr-Ni e Cr-Ni-Mo (para metais não ferrosos leves) Aços ligados (para aços ao carbono)

20 Tipos de Forjamento O forjamento é dividido em duas categorias de acordo com o tipo de matriz empregada: Forjamento em matriz aberta (ou livre); Forjamento em matriz fechada.

21 Forjamento em matriz aberta
O material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam.

22 Forjamento em matriz aberta
O metal aquecido é submetido ao impacto de um martelo, que é acionado por um sistema pneumático ou simplesmente por queda livre, sendo que o fluxo do metal não é confinado. Vídeo: Forjamento matriz aberta

23 Forjamento em matriz aberta
Usado para fabricar peças de grandes dimensões acabadas que sejam grandes, com geometria simples e em pequenas escala. Exemplos: eixos de navios e de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, ferramentas agrícolas.

24 Forjamento em matriz aberta
Também é usado como primeira de uma série de etapas de forjamento, em que é conferido a um tarugo um formato ainda grosseiro, para facilitar a obtenção de uma peça de geometria complexa através de forjamento em matriz fechada ou usinagem.

25 Forjamento em matriz aberta
Vantagens Matrizes simples e baratas; Grande faixa de tamanhos; Boa resistência mecânica.

26 Forjamento em matriz aberta
Limitações Somente formatos simples; Difícil obter tolerâncias estreitas; Baixa taxa de produção; Pouco aproveitamento do material; Maior habilidade requerida.

27 Forjamento em matriz fechada
Nesse processo, 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.

28 Forjamento em matriz fechada
A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou semifechada, permitindo, assim, a produção de peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre.

29 Forjamento em matriz fechada
Uma peça forjada acabada geralmente não é conformada em um só golpe. Por isso, para a confecção de uma única peça são necessárias várias matrizes com cavidades correspondentes aos formatos intermediários que o produto vai adquirindo durante o processo de fabricação. Uma peça forjada acabada geralmente não é conformada em um só golpe, porque tanto a direção quanto a extensão na qual o metal pode escoar são pequenas. Vídeo: Forjamento Virabrequim

30 Forjamento em matriz fechada
Nos casos em que a deformação ocorra dentro de uma cavidade totalmente fechada, sem zona de escape, é fundamental a precisão na quantidade fornecida de material: Pouco material: implica falta de enchimento da cavidade e falha no volume da peça; Excesso de material: causa sobrecarga no ferramental, com probabilidade de danos ao mesmo e ao maquinário.

31 Forjamento em matriz fechada
Dada a dificuldade de dimensionar a quantidade exata fornecida de material, é mais comum empregar um pequeno excesso e para isso as matrizes são providas de uma zona oca na lateral especialmente projetada para recolher o material excedente ao término do preenchimento da cavidade principal. Vídeo: Zona de formação de rebarba.mp4

32 Forjamento em matriz fechada
O material excedente forma uma rebarba em torno da peça forjada que exige uma operação posterior de rebarbação para sua remoção. Vídeo: Zona de formação de rebarba.mp4

33 Forjamento em matriz fechada
Vantagens Melhor aproveitamento do material Melhores propriedades Boa precisão dimensional Alta taxa de produção Boa reprodutibilidade

34 Teste seu conhecimento

35 Etapas Os processos convencionais de forjamento em matriz fechada são executados tipicamente em diversas etapas: Corte do material Aquecimento Pré-conformação (forjamento em matriz aberta se necessário) Forjamento em matriz fechada Rebarbação

36 Etapas

37 Teste seu conhecimento 1
Teste seu conhecimento 1. Descreva, com suas palavras, as etapas do forjamento em matriz fechada.

38 Teste seu conhecimento

39 Teste seu conhecimento

40 Defeitos de forjamento

41 Falta de redução: caracteriza-se pela penetração incompleta do metal na cavidade da ferramenta.
Trincas superficiais: causadas por trabalho excessivo na periferia da peça em temperatura baixa, ou por alguma fragilidade a quente.

42 Trincas nas rebarbas: causadas pela presença de impurezas nos metais ou porque as rebarbas são pequenas.

43 Trincas internas: originam-se no interior da peça, como consequência de tensões originadas por grandes deformações.

44 Síntese Forjamento É um processo de conformação mecânica efetuada com esforço de compressão sobre um material de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho No forjamento o material pode ser deformando por: Martelamento Prensagem Temperaturas A Quente; A Frio; A Morno Defeitos da Forjamento Falta de redução Trincas superficiais Trincas nas rebarbas Trincas internas. Tipos de forjamento Forjamento em matriz aberta Forjamento em matriz fechada.

45 Atividade Serão distribuídos alguns artigos
Atividade Serão distribuídos alguns artigos. Em grupos, leiam e façam 1 pergunta de cada artigo. Depois os colegas dos outros grupos deverão responder.

46 Referências CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia mecânica – Processos de fabricação e Tratamento. 2ª edição – São Paulo: McGraw-Hill, MORO, Norberto; AURAS, André P. Processos de fabricação – Conformação mecânica I – Generalidades, Laminação e Forjamento. Disponível em < >. Acesso em: 23 de fevereiro de PAVANATI, C. Henrique. Processos de Fabricação – . Disponível em < >. Acesso em: 9 de outubro de KIMINAMI, C, S. et al. Introdução aos processos de fabricação de produtos metálicos. 1ed. Blucher Fundação: Roberto Marinho, Mecânica – Processos de Fabricação. 1 ed. São Paulo: Globo, 2000.