Aula 08 - Forjamento Conformação Materiais

aula sobre Forjamento

1. Processos mecânicos de fabricação Aula 8 - Forjamento Professor. Daniel Almeida Loureiro

2. Forjamento Definição : é um processo de conformação mecânica em que o material é deformado por martelamento ou prensagem. A maioria das operações de forjamento é executada a quente; contudo, uma grande variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, e pinhões são produzidas por forjamento a frio (melhor precisão dimensional).

3. Forjamento No forjamento, uma peça é comprimida entre duas matrizes opostas, de modo que a geometria é transmitida à peça de trabalho

4. Forjamento - Máquinas a) Martelamento : Aplicam golpes rápidos e sucessivos ao metal por meio de uma massa de 200 a 3.000 kg que cai livremente ou é impulsionada de uma certa altura que varia entre 1 e 3,5 m. O forjamento por prensagem é realizado por prensas mecânicas ou hidráulicas. b) Prensas mecânicas (excêntricas) : são acionadas por eixos excêntricos e podem aplicar cargas entre 100 e 8.000 toneladas. c) Prensas hidráulicas : capacidade de aplicação de carga é entre 300 e 50.000 toneladas. Prensa hidráulica

5. Martelo Prensa Excêntrica Forjamento - Máquinas

6. Forjamento - Acionamentos Forjamento por Martelamento Golpes rápido e sucessivos; Pressão máxima quando toca o material; Produz deformação, principalmente, nas camadas superficiais da peça; e Deformação não uniforme, heterogênea. Forjamento por Prensagem Compressão em baixa velocidade; Pressão máxima atinge pouca antes da pressão ser retirada; Produz deformação nas camadas mais profundas da peça; e Deformação mais homogênea.

7. Forjamento - Acionamentos Martelamento - Características Altas velocidades de forjamento, pode chegar a 150 pancadas/min; Fonte mais barata de uma elevada carga de forjamento (duplo efeito); Menor tempo de contato sob pressão (1 a 10 ms); Não fornece precisão acurada; Necessita de 400% a mais de energia para realizar a mesma deformação; Impactos no solo (pode ser minimizado pelo uso de martelos de contragolpe); Solicita sobremaneira as ferramentas. Prensagem - Características Aplicação gradual e /ou constante de força, o que é benéfico para as matrizes; Permite pequenas tolerâncias dimensionais; Mais silenciosa; Facilidade de regulagem da força, velocidade e curso; Causa menos problemas as fundações; Não é adequada para operações de pré conformação e acabamento sendo realizadas no mesmo bloco; e Mais caras e exigem maior manutenção.

8. Prensa hidráulica Martelo Forjamento - Acionamentos

9. Os três tipos básicos de martelo são: Martelo de Queda Livre com Prancha Martelo de Duplo Ação Martelo de Contragolpe Forjamento - Acionamentos

10. Prensa de fuso Prensa excêntrica Prensa Hidráulica Os três tipos básicos de prensa são: Forjamento - Acionamentos

11. Forjamento - Velocidades

12. Exercício 1

13. Forjamento - Matrizes (Ferramentas) Matrizes : São submetidas a grande esforços de compressão e térmicos, além de choques mecânicos. Propriedades : Tenacidade, dureza, resistência ao desgaste, resistência à fadiga, resistência mecânica à quente e tolerância contra oscilações térmicas. Materiais : Matriz Peça Forjada Aços-liga (Cr-Ni) Metais não-ferrosos (ligas de Al) Aços-liga (W) Aços e suas ligas Metal duro (WC) Exige alta compressão

14. Temperaturas - Forjamento Recristalização: Em uma certa temperatura, os grãos deformados e distorcidos pela conformação formam novos grãos, reduzindo as tensões internas.

15. É o processo de conformação onde o metal a ser forjado se encontra acima da temperatura de recristalização (recozimento). Isto faz com que durante a deformação os mecanismos de recuperação e recristalização aconteçam, inibindo a geração de tensões internas e favorecendo a ductilidade pela formação de novos grãos e seu crescimento. Forjamento a Quente

16. Forjamento a Quente - Temperatura s de Trabalho

17. Vantagens : Menor energia requerida para deformar o metal; Aumento da capacidade do material para escoar sem se romper (ductilidade); Eliminação de bolhas e poros por caldeamento; e Eliminação e refino da granulação grosseira do material fundido. Forjamento a Quente Desvantagens : Necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores, etc.) e gasto de energia para aquecimento das peças; Reações do metal com a atmosfera do forno, o que promove perdas de material por oxidação e outros problemas relacionados (formação de óxidos); Desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é difícil; e Necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por causa da expansão e contração térmica.

18. O forjamento a frio tem esse nome, pois o processo é realizado abaixo da temperatura de recristalização do material forjado. Predominam os efeitos do encruamento (aumento de resistência mecânica). O acabamento superficial e a exatidão dimensional de uma peça forjada a frio são superiores aquelas do forjamento a quente e até de outros processos de conformação ou fundição. Geralmente as peças forjadas a frio já saem da matriz pronta para serem utilizadas, sem necessidade de ajustes de superfície ou dimensão. Forjamento a Frio

19. Características : Elevadas pressões de trabalho; Redução dos esforços; Aumento da vida útil do ferramental ; e Grafita, sabões à base de sódio e MoS 2 . Requisitos : Pequeno coeficiente de atrito (atrito representa até 50% da energia total empregada); Resistência a pressões normais elevadas; Boas propriedades de aderência superficial, garantindo um filme contínuo ao longo do processo; e Prevenção de soldagem a frio. Problema: Redução da qualidade superficial dos produtos devido ao surgimento de "bolsões" de lubrificante. Forjamento a Frio - Lubrificação

20. Vantagens : Menor quantidade de matéria-prima requerida (a peça pode ser obtida em sua forma final com quase nenhuma perda de material); Alta produtividade; Possibilita a substituição de um material de custo maior (alta liga) forjado a quente, por outro de custo menor (aço carbono) forjado a frio, obtendo-se assim peças forjadas com propriedades mecânicas equivalentes. Desvantagens : Necessidade de prensas de maior capacidade; Pressões elevadas nas ferramentas; Necessidade de etapas de recozimentos (intermediários) para que as peças sejam submetidas a grandes deformações; Viável economicamente apenas para lotes grandes de peças. Forjamento a Frio

21. Forma de escoamento no forjamento Etapas - Forjamento

22. Etapas - Forjamento 1 - Corte da Matéria Prima : serra, disco abrasivo, cisalhamento, chama, etc.; 2 - Aquecimento : feito em fornos a óleo, gás, elétricos, etc, em temperatura adequada para facilitar a deformação plástica; 3 - Conformação : pode ser feita em mais de uma operação - algumas preparatórias - usando-se forjamento aberto ou em matrizes fechadas; 4 - Rebarbamento : remoção do material que normalmente fica em excesso na peça; 5 - Tratamento térmico : remoção das tensões, homogeneização da estrutura, melhoria da usinabilidade e das propriedades mecânicas.

23. Etapas - Forjamento Bordadura Encalcamento Pré-forma Forjado Rebarbação

24. Forjamento - Operações (Tipos) O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: a) Forjamento em Matriz Aberta (Forjamento Livre);

25. Vídeo - Processo a quente (matriz aberta)

26. O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: b) Forjamento em Matriz Fechada; Forjamento - Operações (Tipos)

27. Matriz Fechada - Características - Peças de formas complexas ou de precisão; - Matrizes contém o negativo (ou contorno) da peça a ser produzida; - Exige uma ou mais etapas de pré-forjamento. As etapas de pré-forjamento são efetuadas em matrizes mais simples, ou geralmente em matriz aberta.

28. Matriz Fechada - Pré Forjamento Objetivo : Redistribuir o metal para posições mais adequadas ao forjamento subsequente; Pré-forma : Conformada para uma configuração mais próxima do formato final em uma matriz de esboço, que assegura uma distribuição adequada de metal; Dificuldade : Distribuir precisamente o material nas etapas de forjamento livre. Para tal, utiliza-se certo excesso de material, que se permite escapar por entre as duas matrizes, formando uma rebarba que por vezes é removida (cortada) antes do forjamento final Evitar aumento da pressão : As matrizes são projetadas de tal modo que a rebarba fica reduzida à sua espessura mínima somente em uma largura pequena (garganta ou costura) sendo permitido ao restante escoar livremente pela bacia (calha).

29. Curso da Matriz

30. Funções da Rebarba Atua como "válvula de segurança" para o excesso de metal na cavidade das matrizes; Regular o escapamento do metal, aumentando a resistência ao escoamento do sistema de modo que a pressão cresça até valores elevados, assegurando que o metal preencherá todos as regiões da cavidade.

31. Matriz Aberta x Matriz Fechada a) Forjamento em Matriz Aberta (Forjamento Livre) Peças grandes, Forma relativamente simples Em pequeno número; Pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente a operações de forjamento mais complexas b) Forjamento em Matriz Fechada A deformação ocorre sob alta pressão Peças menores que no forjamento com matriz aberta Maior produtividade obtenção de peças com tolerâncias dimensionais melhores do que no forjamento livre.

32. Exercício 2

33. Forjamento x Fundição

34. Eixos de Navio Virabrequins Parafusos, pinos Engrenagens Peças Forjadas