Conformação:  É o processo de transformação dos materiais (metálicos), através da ação de tensões mecânicas sem que haja remoção de material;  A modificação.

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1 Conformação:  É o processo de transformação dos materiais (metálicos), através da ação de tensões mecânicas sem que haja remoção de material;  A modificação ocorre na forma, na dimensão e nas propriedades físicas dos materiais.

2 Propriedades de Interesse O processo de conformação produz peças melhorando suas propriedades mecânicas como: Resistência à Tração; Dureza; Tenacidade;

3 Histórico A conformação foi o primeiro método para a obtenção de formas úteis. Fabricação artesanal de espadas por martelamento (forjamento).

4 Histórico Observava-se que as lâminas de espadas exaustivamente deformadas ficavam mais fortes que as pouco deformadas. Hoje sabemos que este resultado é alcançado devido ao refino de grão e ao próprio direcionamento estrutural, além da redução das impurezas e caldeamento de porosidades mais eficiente.

5 Histórico Velazquez (1599-1660)

6 Classificação: Em função da temperatura e do material utilizado a conformação mecânica pode ser classificada como: trabalho a frio; trabalho a quente. Cada um destes trabalhos fornecerá características especiais ao material e à peça obtida.

7 Estas características serão função:  da matéria prima utilizada como: composição química; estrutura metalúrgica (natureza, tamanho, forma);  das condições impostas pelo processo tais como: o tipo e o grau de deformação; a velocidade de deformação; a temperatura em que o material é deformado.

8 Forjamento a frio Possibilita vantagens como:  propriedades mecânicas melhoradas;  superfície final com baixa rugosidade;  tolerância dimensional mais fechada;  economia de matéria-prima, já que para uma dada peça;  o peso inicial do tarugo para esse processo de conformação é bem menor quando comparado ao forjamento a quente.

9 Comparação:

10 Produtos Atualmente cerca de 80% dos produtos manufaturados sofrem uma ou mais operações de conformação para a obtenção de peças com formas úteis, tais como tubos, barras, chapas finas além de peças com seu formato final.

11 Principais processos de conformação:  Forjamento;  Laminação;  Trefilação;  Extrusão;

12  Corte;  Dobra; Conformação de chapa  Embutimento;  Estiramento;

13 Principais processos de conformação:  Forjamento: Processo de transformação de metais por prensagem ou martelamento. Laminação: Processo de deformação plástica no qual o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e rotação. É o de maior uso em função de sua alta produtividade e precisão dimensional. Pode ser a quente ou a frio.  Laminação: Processo de deformação plástica no qual o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e rotação. É o de maior uso em função de sua alta produtividade e precisão dimensional. Pode ser a quente ou a frio.

14 Principais processos de conformação:  Extrusão: Processo no qual um bloco de metal tem reduzida sua seção transversal pela aplicação de pressões elevadas, forçando-o a escoar através do orifício de uma matriz. Trefilação: Processo que consiste em puxar o metal através de uma matriz, por meio de uma força de tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz.  Trefilação: Processo que consiste em puxar o metal através de uma matriz, por meio de uma força de tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz.

15 Conformação Mecânica

16 Forjamento Operação de conformação mecânica para dar forma aos metais através de martelamento ou esforço de compressão, tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo.

17 Vantagens do forjamento  Melhoria da microestrutura  Resistência maior  Melhor acabamento superficial que a fundição.  Melhor distribuição das fibras

18 Porque forjar? Rosca produzida por forjamento. Rosca usinada.

19 Aplicação: Produtos acabados ou semi acabados com alta resitência mecânica destinados a sofrer grandes esforços e solicitações em sua utilização.

20 Exemplo de produto: Facas produzidas por forjamento.

21 Projeto  Engloba a definição de todas as atividades, etapas, dimensões, sequência de operações, materiais e tratamentos relacionados com a fabricação de uma dada peça.  O projeto se baseia nas informações iniciais do que se deseja produzir.

22 Informações para o projeto:  Desenho da peça:  Material  Quantidade:  Tratamento térmico:

23 Daí resultam:  Tipo de forjamento (equipamento) ;  Número de matrizes e suas dimensões (ferramentaria) ;  Tratamento térmico das matrizes ;  Massa, forma e dimensões iniciais do material a ser forjado ;  Equipamentos auxiliares ;  Fornos e temperaturas de aquecimento e reaquecimento das diversas etapas;  etc…

24 Projeto: O projeto deve prever:  sobremetal para usinagem;  ângulos de saída para as superfícies que forem paralela a direção de forjamento;  raios de concordância para os cantos

25 Projeto:

26 Forjamento simples - operações básicas:  Corte da Matéria Prima: serra, disco abrasivo, cisalhamento, chama, etc...  Aquecimento: feito em fornos a óleo, gás, elétricos, etc, a uma temperatura adequada para facilitar a deformação;  Conformação: pode ser feita em mais de uma operação - algumas preparatórias - usando-se forjamento aberto ou em matrizes fechadas;  Rebarbamento: remoção do material que normalmente fica em excesso na peça;  Acabamento: limpeza e tratamento.

27 Tipos de forjamento: Tipos de forjamento: matriz aberta

28 Campo de aplicação: - Geração de peças para o forjamento de matriz - peça única ou séries pequenas - eixo de turbinas, laminadores, reservatórios

29 Tipos de forjamento: Tipos de forjamento: matriz fechada Os processos de forjamento em sentido restrito são:. Recalque em matriz. Forjamento em matriz fechada sem rebarba. Forjamento em matriz fechada com rebarba

30 Tipos de forjamento: Tipos de forjamento: matriz fechada

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34 Matriz aberta x matriz fechada

35 Matriz fechada A rebarba tem duas funções:  "válvula de segurança" para o excesso de metal na cavidade da matriz, garantindo quantidade de metal suficiente para encher toda a cavidade da matriz.  De maior importância é que a rebarba regula o escape do metal, portanto uma rebarba muito fina aumenta muito a resistência de escoamento do sistema de maneira que a pressão sobe para valores bem altos, assegurando que o metal preencha todos os espaços da cavidade da matriz.

36 Matriz de forjamento: No forjamento em matriz fechada são empregados aços para trabalho a quente, aços altamente ligados, como o aço H13, uma vez que durante o processo de forjamento, o ferramental é submetido a vários tipos de solicitações: 1. solicitação mecânica, Ex.: solicitações de amortecimento em martelo de forja. 2. solicitação térmica 3. Oxidação 4. Desgaste através do atrito entre peça e ferramenta.

37 Tipos de forjamento: Tipos de forjamento: matriz fechada

38 Forjamento: Forjamento: quente- morno/frio

39 Martelos e prensas Usam-se duas classes básicas de equipamentos para a operação de forja: o martelo: que aplica golpes de impacto rápidos sobre a superfície do metal; e as prensas: que submetem o metal a uma força compressiva aplicada relativamente de uma forma lenta.

40 Martelos : de queda livre : acionados por correia ou tábua; mecânicos; pneumáticos. Prensas : mecânicas; hidráulicas. alta taxa de deformação alta energia, limitada pela energia cinética do martelo capacidade de deformação controlada pelo curso e força disponível em determinadas posições Martelos e prensas

41 Afinal, qual o melhor?  Forjado Fundido   Usinado Sinterizado  Processos de fabricação concorrentes

42 Fatores que determinam a opção pelo forjamento  Material  Tamanho do lote  Forma  Redução de peso  Integridade do produto

43 Praticamente todos os materiais metálicos podem ser forjados, desde que a liga seja ajustada para obter a necessária conformabilidade. Aplicações que demandam elevada resistência mecânica, tenacidade, ductilidade e resistência à fluência necessitam de aços, titânio ou alumínio de alta resistência; em temperaturas elevadas usam-se aços INOX austeníticos, titânio ou superligas. Material:

44 Para justificar a utilização do ferramental/matrizes que são relativamente dispendiosas, o forjamento é usado para taxas de produção altas. Tamanho do lote:

45 Alguns não têm limitações quanto à geometria final, contudo costumam necessitar de muito trabalho e mão-de-obra para alcançar a forma final, além de proporcionarem menor resistência mecânica. Algumas vezes, uma montagem de partes fabricadas por um processo menos intensivo em mão-de-obra pode ser mais barata. Forma:

46 Em alguns segmentos a minimização do peso é essencial. O fato do forjamento produzir componentes com forma muito próxima à forma final evita a presença de material onde não há solicitação. Além disso, a resistência mecânica específica é favorecida pelo forjamento. Redução de peso:

47 Boas práticas de forjamento garantem componentes sem porosidade ou falhas internas. Integridade do produto

48 Forjados x Fundidos  Mais resistentes  Possuem microestrutura mais refinada  Mais confiáveis (menos defeitos)  Mais baratos para grandes lotes  Suas plantas de produção são mais adaptáveis a diferentes produtos

49 Forjados x Montagens Soldadas  Mais resistentes  Mais baratos para grandes lotes  Inspeção simplificada em relação aos componentes soldados  Menor susceptibilidade a defeitos

50 Forjados x Usinados  Maior flexibilidade quanto ao tamanho da peça, já que não existe limitação com respeito ao tamanho da placa ou barra disponível  Grãos orientados com respeito à forma aumentando a resistência no sentido de solicitação  Uso mais econômico e ambiental dos materiais  Menor número de operações

51 Forjados x Sinterizados  Mais resistentes  Ausência de porosidade  Maior flexibilidade no projeto  Matéria-prima mais barata e disponível

52 Tolerâncias/Processos  Forjamento a quente –2,50 mm a 1,25 mm  Forjamento a Frio – 0,1 mm  Fundição - 1,5 mm  Fundição de Precisão – 0,03 mm  Sinterizado – 0,1 mm – 0,01 mm  Usinado – 0,01 mm – 0,0005 mm

53 Centro Brasileiro de Inovação em Conformação Mecânica - CBCM (Metal Forming Inovation Center - MFC) Tecnologia Mecanica – Processos de Fabricacao e tratamento – Volume II - Vicente Chiaverini