Forjamento

trabalho de revisão bibliográfica sobre forjamento realizado para a disciplina de tecnologia mecânica 3

1. APRESENTAÇÃO DO PROCESSO DE FORJAMENTO Integrantes : Allyson Sá Ana Carolina Arthur Albuquerque Carlos Miguel Guilherme Saraiva Rafael Silva Prof essor Abrão Marques 3D3A TEC III

2. SUMÁRIO Introdução ; Objetivo Geral e Especifico; Justificativa ; Desenvolvimento Conclusão Referencias Bibliográficas;

3. INTRODUÇÃO; O forjamento é um processo de conformação mecânica que consiste na deformação do material através da martelamento ou prensagem. Podendo ser utilizado em materiais acabados ou semiacabados de alta resistência . O processo pode ser realizado a quente, a morno e a frio, dependendo do processo a ser realizado.

4. OBJETIVO GERAL E ESPECIFICO Objetivo Geral : Demonstrar por meio de pesquisa bibliográfica estudo para definir forjamento e suas devidas características e componentes. Assim, o objetivo é identificar a relação entre processo forjamento com o Curso Técnico em Mecânica e como se dá sua produção em larga escala. Objetivos específicos: Apresentar a definição de forjamento por meio de pesquisa já elaborada (bibliográfica). Demonstrar os três tipos de forjamento e descrevê-los. Além dos tipos de forjamento, serão descritos os dois tipos de matrizes e seus equipamentos.

5. Frente à pesquisa aqui elaborada, o presente artigo descreve de forma concisa a definição de forjamento, bem como seus tipos em relação à temperatura e matriz; de forma a dar noções básicas ao leitor sobre o assunto.   Justificativa

6. De acordo com Barrios, Pivetta e Yoshikawa (2011) o processo de forjamento consiste na deformação plástica de um metal, com o auxílio de ferramentas agindo por impacto ou por pressão, de maneira a obter uma peça de formato determinado. Conhecida desde 1500 a. C. A maioria das operações de forjamento são realizadas à quente mas existem algumas operações que são realizadas o forjamento à frio, mas é utilizada apenas em materiais menores, como parafusos, porcas, pinos, etc. desenvolvimEnto

7. Figura 1: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011. O forjamento está associado a uma variação na macroestrutura do material metálico. A figura ao lado ilustra o fibramento de um metal de um flange produzido por usinagem (a) e forjamento (b ) que é muito mais favorável, pois promove maior resistência à flexão no caso de o flange ter de suportar alta pressão.

8. Os equipamentos comumente empregados para o forjamento de peças pertencem a duas classes principais (CIMM, 2019): Martelos de forja: que deformam o metal através de rápidos golpes de impacto na superfície do mesmo;   Prensas: que deformam o metal submetendo-o a uma compressão contínua com velocidade relativamente baixa.

9. Aplicação com golpes rápidos e sucessivos; Ocorre a pressão máxima no contato entre o martelo e o metal; Pode ser utilizado em materiais acabados ou semiacabados de alta resistência. Figura 1 Figura 2 : http ://mmborges.com/processos/ Conformacao / cont_html /Forjamento.htm Por Martelamento

10. Figura 2 O metal fica sujeito a compressão em baixa velocidade; A pressão máxima ocorre pouco antes da retirada da carga; A força é aplicada gradativamente, possibilitando uma deformação mais precisa comparado com o martelamento . Figura 3 : https://professormarciogomes.files.wordpress.com/2008/09/aulas-6-e-7-forjamento.pdf Por Prensagem

11. Segundo CIMM (2019), de um modo geral, todos os materiais conformados podem ser forjados. Os mais utilizados para a produção de peças forjadas são os aços (comuns e ligados, aços estruturais, aços para cementação e para beneficiamento, aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos , aços ferramenta), ligas de alumínio, de cobre (especialmente os latões), de magnésio, de níquel (inclusive as chamadas superligas (empregadas principalmente na indústria aeroespacial) e de tirânio .

12. TEMPERATURA DE FORJAMENTO Existem basicamente três tipos de forjamento, todos dependentes de suas temperaturas de trabalho, variando consideravelmente sua conformabilidade e grau de deformação ( Santaella , 2009). Figura - Conformabilidade em função da temperatura de trabalho Figura 4: Santaella , 2009.

13. forjamento a quente O forjamento a quente é o processo mais empregado e comum por sua possibilidade de forjar peças mais complexas e com alto grau de deformação .

14. Desvantagens: Necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores etc.) e gasto de energia para aquecimento das peças; Reações do metal com a atmosfera do forno, levando a perdas de material por oxidação e outros problemas relacionados; Formação de óxidos; Desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é difícil; Necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por causa de expansão e contração térmica. Vantagens : Tem como vantagens: menor energia requerida para deformar o metal, aumento da capacidade do material para escoar sem se romper, eliminação de bolhas e poros entre outros.

15. FORJAMENTO A MORNO No forjamento a morno a temperatura se encontra próxima da temperatura de recristalização, oferecendo energia suficiente para o deslizamento de grãos e diminuindo a taxa de encruamento e a energia necessária para forjar quando comparado ao processo a frio (SANATELLA, 2009). Contudo tal aumento de energia não é o suficiente para a nucleação de novos grãos, o que pode levar à propagação de trincas, um fenômeno conhecido como fragilização a morno (SANATELLA, 2009).

16. FORJAMENTO A frio No forjamento a frio as cargas são mais elevadas exigindo um equipamento mais robusto e potente. As deformações são pequenas e limitadas em função do alto encruamento que o material sofre (SANTAELLA, 2009 ). VANTAGENS: Menor quantidade de matéria-prima requerida (a peça pode ser obtida em sua forma final sem nenhuma perda de material; Alta produtividade; Possibilita a substituição de um material de custo maior (alta liga) forjado a quente, por outro custo menor (aço carbono) forjado a frio, obtendo-se assim peças forjadas com propriedades mecânicas equivalentes.

17. Desvantagens: Necessita de prensas de maior capacidade; Pressões elevadas nas ferramentas, necessitando assim de materiais especiais e geralmente de alto custo; Necessidade de recozimentos intermediários para obterem-se grandes deformações; Viável economicamente apenas para lotes grandes de peças.

18. matrizes para forjamento De acordo com Barrios, Pivetta e Yoshikawa (2011), existem basicamente dois tipos de forjamento, em matriz aberta ou plana e em matriz fechada ou estampos .

19. O forjamento em matriz aberta é utilizado quando o processo é muito grande para uma matriz fechada, O processo de matriz aberta é limitado pela capacidade dos equipamentos de aquecimento, forjamento e manuseio. A maioria dos materiais forjados em matriz aberta pesam entre e 15 e 500 kgf. Figura 5: http ://4.bp.blogspot.com/-ZdyMjPpaNFQ/VQvnhSrlLyI/AAAAAAAAB9Q/athdTiUtKjE/s1600/1.jpg forjamento em matriz aberta

20. A maioria dos forjados em matriz aberta tem os seguintes formatos: seções redondas, quadradas, retangulares, hexagonais e octogonais, forjadas a partir de um tarugo. Figura 6 - Principais operações de forjamento em matriz aberta. Fonte: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011. Figura 6: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011

21. Forjamento em marteletes são usados para peças de tamanho pequeno e caracterizam-se pelo peso das massas que dão o golpe sobre a peça que está sendo forjada. Os marteletes são postos em movimento por um comando elétrico (BARRIOS, PIVETTA E YOSHIKAWA, 2011 ). Figura 7: https ://www.youtube.com/watch?v=N2zZQDmKFwc FORJAMENTO EM MARTELETE

22. Quando acionado, é posto em movimento um virabrequim. Este movimenta a biela (1), que está articulada à mola (2), capaz de girar no ponto de apoio (3). A outra extremidade da mola está ligada à massa (4), que pode deslizar através de guias. Ao girar o virabrequim, ocorre a elevação e descida da massa, e o estampo (5) dá impactos sobre a peça que se encontra sobre a bigorna . Martelete a molas Figura 8: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011

23. É constituído de dois cilindros: o de trabalho (1), e o de compressão (2). No cilindro de trabalho, a massa é um êmbolo (3) com o estampo 4 preso a ele. O êmbolo do cilindro de compressão (5), posto em movimento pelo mecanismo de virabrequim e biela (6), comprime o ar que é bombeado alternadamente para os orifícios superior e inferior do cilindro de trabalho, provocando, assim, o movimento de êmbolo e a consequente martelagem. A admissão e o escapamento de ar no cilindro de trabalho efetuam-se por meio das válvulas (8), que são comandadas por alavancas ou pedais. MARTELETE PNEUMATICO DE DUPLA AÇÃO Figura 9: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011

24. De ação simples ou dupla. Na parte superior da armação (1) está preso o cilindro de trabalho (2), pelo qual corre o êmbolo com o braço (3). O extremo inferior do braço está ligado à massa (4), com a matriz intercambiável (5), que martela o metal que se acha sobre a matriz inferior (6). Ela está colocada sobre a bigorna (7), que é uma peça moldada maciça. Por meio da alavanca (8), é manejado o mecanismo de distribuição, que pode também ser manobrado automaticamente MARTELO PILÃO A VAPOR Figura 10: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011.

25. São empregadas para forjamentos pesados em lingotes com peso entre 1 e 250 t. As prensas hidráulicas usadas para forjamento em matriz aberta podem produzir uma pressão entre 500 e 15 mil t, e as usadas para matriz fechada, até 20 mil t. PRENSA HIDRÁULICA Figura 11: https ://docplayer.com.br/69407597-Prensas-usadas-nos-processos-de-forjamento-uma-revisao.html

26. VIDEO PRENSA HIDRÁULICA

27.   forjamento em matriz aberta E FECHADA Forjamento em matrizes fechadas do metal que está sendo deformado é restringido pela matriz. As matrizes, tanto a superior como a inferior, possuem cavidades que, quando unidas, têm o formato da peça. Esse tipo de forjamento é economicamente empregado para produção de peças em grande quantidade, com peso de até 350 kgf.

28. As matrizes são feitas em geral em aços-liga e têm um custo relativamente elevado, por causa do trabalho na usinagem das cavidades. A peça obtida com essa técnica exige pouco trabalho de usinagem para obtenção do produto acabado. Figura 12: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011

29. Os roletes de aço (1) são postos em movimento no sentido indicado pelo comando elétrico para elevar a prancha de madeira (2) e a massa a eles presa até uma posição superior, onde é travada pelo freio (3), ao mesmo tempo que os roletes deixam livre a prancha. Ao apertar o pedal (4), o freio solta a prancha e propicia o impacto. O peso da peça que impacta alcança 3 t, e a altura de elevação é geralmente de até 2 m. MARTELETE DE FRICÇÃO COM PRANCHA Figura 13: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011

30. É um tipo de prensa mais utilizada para o forjamento em matriz fechada. O motor elétrico (1) transmite o movimento à polia (2), montada no eixo (3), a cuja extremidade está presa a engrenagem (4), que faz girar a engrenagem maior (5). Essa engrenagem pode girar livremente na árvore de manivelas (6), sempre que a embreagem de comando pneumático (7) estiver desacoplada. Quando está atuando, a engrenagem transmite movimento à árvore de manivelas que, através da biela (8), faz com que a massa (9) se movimente para cima e para baixo. Para parar a prensa, desacopla-se a embreagem e aciona-se o freio (10); BIELA - MANIVELADA Figura 13: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011.  

31. Muito utilizada para fabricação em grande escala de pequenas peças. Bancada (1), onde, na parte superior, é montado o eixo (2), com as rodas de fricção (3 e 4) feitas de ferro fundido. Com a alavanca (5), pode-se deslocar o eixo, de modo que as rodas possam tocar alternadamente o volante (6) coberto com couro. Quando a roda giratória é acoplada, o volante gira em um sentido e faz com que o parafuso (7) desça ou suba através da porca (8), levando consigo a matriz acoplada (9). Essas prensas têm capacidade entre 80 e 400 t. PRENSA DE FRICÇÃO Figura 14: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011

32. cálculo de dimensões No forjamento em matriz fechada é necessário o cálculo das dimensões do produto inicial que dá origem à peça forjada. Esse calculo é feito da seguinte maneira: Fonte: Barrios, Pivetta e Yoshikawa , 2011

33. tratamento térmico Temperatura e velocidade de forjamento O metal para ser forjado precisa ser aquecido a uma temperatura tal que lhe confira elevada plasticidade, tanto no início como no final do processo de fabricação. O aço é aquecido de 1100 a 1280°C, ou seja, a um nível de 180 a 200°C abaixo da temperatura de fusão.

34. Faixas de temperatura e conformação a quente dos materiais mais comuns Fonte: Paiva, 2009.

35. defeitos no processo de forjamento Falta de redução Trincas superficiais Trincas nas rebarbas Trincas internas Gostas frias Incrustações de óxidos Descarbonetação Queima

36. conclusão O processo anteriormente artesanal que evoluiu ao longo dos anos e passou a ser realizado por equipamentos, martelo e prensa. Com o forjamento é possível, através de deformação, chegar ao formato desejado da peça. Este formato se dá com a utilização de uma matriz, que pode ser aberta ou fechada. Sua utilização varia de acordo com as necessidades de fabricação. A matriz aberta é indicada para quando o forjamento é muito grande para ser realizado no forjamento fechado e/ou a quantidade é muito pequena. Já a matriz fechada matrizes, tanto a superior como a inferior, possuem cavidades que, quando unidas, têm o formato da peça. Assim como em qualquer processo de fabricação podem ocorrer defeitos nas peças, sendo necessário se atentar quanto a matéria-prima ou o processo de fabricação.

37. Referencias Bibliograficas Tipos de forjamento e ferramentas . Disponível em: <https://www.cimm.com.br/portal/ material_didatico /6489-tipos-de-forjamento-e-ferramentas#04> Acesso em 08 out. 2019.  CIMM. O que é forjamento? Disponível em:< https://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/435-forjamento> Acesso em: 08 ago. 2019.  GOMES, Marcio. Forjamento . Disponível em: <https://professormarciogomes.files.wordpress.com/2008/09/aulas-6-e-7-forjamento.pdf>. Acesso em: 11 out. 2019.  PAIVA, Marcelo Carlosso . Forjamento . Disponível em: <https://burocracismo.wordpress.com/2009/08/28/forjamento/>. Acesso em 11 out. 2019.  SANA, Gabriel. Conformação mecânica – Forjamento . Disponível em: <https://pt.slideshare.net/ gabrielsana / conformao - mecnica -forjamento> Acesso em: 08 out. 2019.  SANTAELLA, Mauricio Lopez. Fatores de influência no desgaste na matriz de forjamento a quente de bielas automotivas. Disponível em:<http://repositorio.unicamp.br/ bitstream /REPOSIP/264406/1/Santaella_MauricioLopez_M.pdf. Acesso em: 08 out. 2019.   TELECURSO PROFISSIONALIZANTE. Forjamento . Disponível em: <https://www.youtube.com/ watch?v =DiPxuQK4qF4>. Acesso em: 11 out. 2019.