EXTRUSÃO O que é: Extrusão é o processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou lingote, colocado dentro de um recipiente, pela.

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1 EXTRUSÃO O que é: Extrusão é o processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou lingote, 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. Formas resultantes: Praticamente qualquer forma de seção transversal vazada ou cheia pode ser produzida por extrusão. Como a geometria da matriz permanece inalterada, os produtos extrudados têm seção transversal constante . 1

2 EXTRUSÃO Introdução Direta, Indireta, Hidráulica e Lateral A Quente
A Frio Efeito da Temperatura Vantagens e Desvantagens Cálculo da Força de Extrusão Ferramentas de Extrusão Equipamentos Defeitos na Extrusão Geometrias das Matrizes Dispositivo de Extrusão 2

3 EXTRUSÃO Introdução: A extrusão é um processo no qual o material é forçado a escoar através de um orifício. (a) (b) Êmbolo Na extrusão, um tarugo aquecido a uma temperatura adequada é colocado dentro de um invólucro e forçado a escoar através do orifício de uma matriz pela aplicação de altas pressões, por meio de um êmbolo. Conforme mostra a Figura acima, a extrusão pode ser direta (a) ou indireta(b). No método direto, a extrusão possui o mesmo sentido do movimento do êmbolo e no método indireto, os sentidos são contrários. As principais aplicações da extrusão são a conformação de barras cilíndricas e tubos, mas também pode ser usada para a fabricação de perfis de geometria mais complexa de materiais facilmente extrudáveis, como as ligas de alumínio. 3

4 EXTRUSÃO Direta Extrusão direta: um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara e forçado através da abertura da matriz por meio de um pistão hidráulico. A abertura da matriz pode ser circular ou de outro formato. 4

5 EXTRUSÃO Indireta Extrusão Indireta (reversa, invertida) : a matriz se desloca na direção do tarugo. Menos esforço e produto mais homogêneo 5

6 EXTRUSÃO Hidráulica Extrusão Hidrostática: o diâmetro do tarugo é menor que o diâmetro da câmara, que é preenchida por um fluido . O fluido sob pressão empurra o tarugo pela matriz. Não há atrito nas paredes da câmara. Aumenta a ductilidade do material. Vantagens: baixo atrito, pequenos ângulos de matriz e altas relações de extrusão. Materiais: ligas especiais e compósitos Pressões: da ordem de 1400MPa 6

7 EXTRUSÃO Lateral Extrusão Lateral : o material do tarugo é forçado através de abertura lateral da câmara.Os eixos do punção e do produto extrudado têm diferentes direções (ângulo reto). 7

8 EXTRUSÃO Efeito da Temperatura: A adequação do material depende da temperatura de extrusão, de sua rigidez, resistência e abrasão. Temperaturas muito baixas de extrusão tornam o material muito rígido. Temperaturas muito altas favorecem a formação de trincas. A adequação de um metal ou liga metálica para o processo de extrusão depende basicamente da faixa de temperatura na qual a extrusão é possível, da rigidez e resistência do material na temperatura de extrusão e da ação abrasiva do metal ou liga sobre o ferramental. Temperaturas muito baixas de extrusão tornam o material muito rígido e/ou resistente devido ao encruamento e, por outro lado, temperaturas muito altas favorecem a formação de trincas à medida que o material extrudado deixa a matriz. A rigidez e resistência do material determinam a pressão necessária a ser exercida pela prensa para a execução da tarefa. 8

9 EXTRUSÃO A Quente: Características:
Grandes reduções de seção numa só etapa; A maioria dos processos para se obter produtos contínuos semi-acabados (barras) e acabados (perfis e tubos); Desgaste excessivo da matriz; Esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não-uniformes; Tarugo aquecido é coberto por filme de óxido (exceto quando aquecido em atmosfera inerte) que afeta o comportamento do fluxo do metal por suas características de atrito e pode gerar um produto com acabamento ruim.

10 EXTRUSÃO A Quente: Existem basicamente três variações de extrusão em função da técnica de lubrificação usada Extrusão não lubrificada Extrusão lubrificada Extrusão hidrostática

11 EXTRUSÃO Extrusão a quente sem lubrificação
Neste processo os fatores metalúrgicos e de processos interagem, afetam as propriedades mecânicas, o acabamento superficial e a resistência a corrosão do produto Produz formas bastantes complexas, superfícies espelhadas e tolerâncias dimensionais fechadas e utiliza matriz plana.

12 EXTRUSÃO Extrusão a quente com lubrificação
Reduz a carga requerida, o desgaste da matriz e a necessidade de aumento de temperatura devido ao menor atrito e menor cisalhamento. Melhora a uniformidade das propriedades mecânicas.

13 EXTRUSÃO Extrusão a quente hidrostática
Transmissão de pressão ao tarugo por meio de um fluido hidráulico. O diâmetro do tarugo é menor que o diâmetro da câmara, que é preenchida por um fluido . O fluido sob pressão empurra o tarugo pela matriz. Não há atrito nas paredes da câmara. Baixo atrito, pequenos ângulos de matriz e altas relações de extrusão.

14 EXTRUSÃO A Frio: Características:
Desenvolvida nos anos 40, 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. Pequenas reduções de seção em vários estágios; Obtenção de peças de precisão; Embora componentes extrudados a frio sejam mais leves, fabricam-se componentes de até 45 kg e com comprimentos de até 2m.

15 EXTRUSÃO Facilidade de produção. Baixo custo do ferramental.
Vantagens: Facilidade de produção. Baixo custo do ferramental. Bom acabamento do produto final. Possibilidade de intercambio com outros processos (Forjamento). A adequação de um metal ou liga metálica para o processo de extrusão depende basicamente da faixa de temperatura na qual a extrusão é possível, da rigidez e resistência do material na temperatura de extrusão e da ação abrasiva do metal ou liga sobre o ferramental. Temperaturas muito baixas de extrusão tornam o material muito rígido e/ou resistente devido ao encruamento e, por outro lado, temperaturas muito altas favorecem a formação de trincas à medida que o material extrudado deixa a matriz. A rigidez e resistência do material determinam a pressão necessária a ser exercida pela prensa para a execução da tarefa. 15

16 EXTRUSÃO Anisotropia do material na direção da extrusão.
Desvantagens: Anisotropia do material na direção da extrusão. Temperatura e velocidade de extrusão devem ser controlados de maneira a evitar defeitos. A adequação de um metal ou liga metálica para o processo de extrusão depende basicamente da faixa de temperatura na qual a extrusão é possível, da rigidez e resistência do material na temperatura de extrusão e da ação abrasiva do metal ou liga sobre o ferramental. Temperaturas muito baixas de extrusão tornam o material muito rígido e/ou resistente devido ao encruamento e, por outro lado, temperaturas muito altas favorecem a formação de trincas à medida que o material extrudado deixa a matriz. A rigidez e resistência do material determinam a pressão necessária a ser exercida pela prensa para a execução da tarefa. 16

17 EXTRUSÃO Cálculo da Força de Extrusão: Fig. Constante de extrusão para vários metais a deferentes temperaturas.

18 EXTRUSÃO Curvas de Pressão:

19 EXTRUSÃO Ferramentas: Influenciam na qualidade do produto

20 EXTRUSÃO Ferramentas: Êmbolos, recipientes e matrizes fabricadas em aços para trabalho a quente, ligados ao Cr, V, Mo, W e Ni. Em aços para trabalho a frio ligados ao Cr, V, Mo e W ou, Matrizes com núcleo de metal para grandes produções. Matrizes com geometrias específicas para grupos de ligas metálicas extrudadas.

21 EXTRUSÃO Equipamentos: De Extrusão: Prensas hidráulicas (horizontais para extrusão a quente e verticais para extrusão a frio) com capacidade de 1000 a 8000 T. Ação contínua, por acionamento hidro-pneumático ou óleo-dinâmico. Auxiliares: sistemas de corte de barras sistemas de retrocesso do pistão fornos para aquecimento de tarugos (indutivos para maior rapidez e uniformidade de aquecimento) controle da atmosfera de aquecimento

22 EXTRUSÃO Prensa Hidráulica: Extrusão a Quente

23 EXTRUSÃO Formas Resultantes:
Praticamente qualquer forma de seção transversal vazada ou cheia pode ser produzida por extrusão. Como a geometria da matriz permanece inalterada, os produtos extrudados têm seção transversal constante .

24 EXTRUSÃO Defeitos na Extrusão:
Devido as deformações não homogêneas: pode ocorrer que o centro do material extrudado mova-se mais rapidamente que a periferia, resultando em “zonas mortas” ao longo da superfície externa do material Anel de Oxido: Centro do tarugo move-se mais rapidamente. Quando a maior parte do tarugo já tiver passado pela matriz, a espessura de material mais externa “desaba” e é empurrado pelo pistão. Como a superfície do que desabou continha uma película de óxidos, vão aparecer linhas centrais de óxidos no interior do produto final. Se for feito um corte transversal observar-se-á um anel de óxido quase que destacado do material adjacente a ele. Cavidade no centro: em função da diferença de velocidade entre o núcleo e a superfície do tarugo acontece a formação de uma cavidade no centro do material em contato com o pistão, quando o processo de extrusão atinge a etapa final. Esta cavidade cresce gradualmente em diâmetro e profundidade transformando, naquele pedaço, a barra em tubo (rechupe).

25 EXTRUSÃO 2) Devido a temperaturas de processo inadequadas:
Defeitos na Extrusão: 2) Devido a temperaturas de processo inadequadas: Trincamento (fragilização): Quando a temperatura de extrusão está acima da ideal, o material pode apresentar trincas durante o resfriamento no final do processo. Marcas de Escorregamento (arrancamento): Quando a temperatura do processo está abaixo da indicada, a velocidade estabelecida pode ser excessiva e ocasionar perda de material da superfície do produto (marcas).

26 EXTRUSÃO 3) Devido a gases: Defeitos na Extrusão:
Bolhas de gás: Produtos fabricados pelo processo de extrusão podem também bolhas de ar na superfície. Elas podem ser oriundas de um processo de fundição do lingote não adequado ou, ainda que menos provavelmente, do ar contido nas “câmaras” de extrusão

27 EXTRUSÃO Defeitos na Extrusão – como evitá-los ou eliminá-los do produto Anel de Óxido: não extrudar o tarugo até o fim; aquecer o recepiente de passagem a uma temperatura 50ºC menor que a temperatura do tarugo; não deixar o diâmetro do produto extrudado ultrapassar um valor a partir do qual o anel de óxido começa a aparecer. Cavidade no Centro: descartar a porção final do produto. Trincamento: utilizar temperaturas de processo adequadas. Marcas de Escorregamento (arrancamento): diminuir a velocidade de extrusão e/ou adequar a temperatura da operação. Bolhas de Gás: eliminar gases dissolvidos no metal líquido durante a fundição do lingote

28 EXTRUSÃO Geometrias das Matrizes: a) Al puro, AlMn, AlMgSi
b) AlCuMg, AlMg, AlZnMg c) MgAl, MgZnZr d) PbCu, PbSb e) CuZnPb f) CuCd, CuSb g) Ligas de Zn h) Aços i) Ligas de Ti k) Ligas de Ni, Cr (altas T)

29 EXTRUSÃO

30 extrusão a frio de eixos
Dispositivo para extrusão a frio de eixos

31 EXERCÍCIOS - EXTRUSÃO Responda às seguintes questões:
- O que é extrusão? - Que tipos de produtos são fabricados pelo processo de extrusão? 2) Escreva “C” para as afirmações corretas e “E” nas incorretas. Por que estão erradas? ( ) Rolos de arame, cabos e fios elétricos são produtos fabricados por extrusão. ( ) O alumínio pode ser extrudado em uma grande variedade de perfis. ( ) A temperatura de aquecimento do bloco a ser extrudado deve ser a mais alta possível.

32 EXERCÍCIOS - EXTRUSÃO 3) Complete as definições abaixo:
- Na extrusão direta, o bloco metálico é ______________. - Na extrusão indireta, a matriz é ___________________. 4) Como é possível evitar os seguintes defeitos? - Cavidade no produto. - Anel de óxido. - Arrancamento. - Bolhas.