Conformao o o processo de transformao dos materiais

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

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

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

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.

Histórico Velazquez (1599 -1660)

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

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

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

Comparação:

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.

Principais processos de conformação: o Forjamento; o Trefilação; o Laminação; o Extrusão;

Conformação de chapa o Embutimento; o Corte; o Estiramento; o Dobra;

Principais processos de conformação: 1. 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.

Principais processos de conformação: 1. 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.

Conformação Mecânica

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.

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

Porque forjar? Rosca usinada. Rosca produzida por forjamento.

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

Exemplo de produto: Facas produzidas por forjamento.

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

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

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

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

Projeto:

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

Tipos de forjamento: matriz aberta

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

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

Tipos de forjamento: matriz fechada

Tipos de forjamento: matriz fechada

Tipos de forjamento: matriz fechada

Tipos de forjamento: matriz fechada

Matriz aberta x matriz fechada

Matriz fechada A rebarba tem duas funções: o "válvula de segurança" para o excesso de metal na cavidade da matriz, garantindo quantidade de metal suficiente para encher toda a cavidade da matriz. o 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.

Matriz de forjamento: No forjamento em matriz fechada são empregados aços para trabalho a quente, aços altamente ligados, como o aço H 13, 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.

Tipos de forjamento: matriz fechada

Forjamento: quente- morno/frio

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.

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

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

Material: 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.

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

Forma: 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.

Redução de peso: 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.

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

Forjados x Fundidos o o o 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

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

Forjados x Usinados o o 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

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

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

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