Forjamento

Grupo 3 - Forjamento - 3D3A

1. FORJAMENTO NOME : ADYLTON JOSÉ DE LIMA RM : 31.971 DOUGLAS ALVES DE FARIAS 31.931 FABRICIO DOS SANTOS FERREIRA 32.438 JOSÉ ANTÔNIO FERREIRA 33.661 VINICIUS NICACIO FERREIRA 33.646 WILLIAN BARRETO RIBEIRO 32.033

2. DEFINIÇÃO : O forjamento é a mais antiga forma de conformação mecânica, em que o material é deformado por martelamento ou prensagem. Sendo empregado para fabricação de produtos de alta resistência mecânica. O Ferreiro foi uma das profissões mais antigas do mundo. Hoje em dia, o martelo e a bigorna foram substituídos por máquinas e matrizes que permitem a produção constante de milhares de peças. Fabricação artesanal de espadas por martelamento (forjamento).

3. DEFINIÇÃO 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 encruamento. HISTÓRICO

4. DEFINIÇÃO : Operação de conformação mecânica para dar forma aos metais através de martelamento ou esforço de compressão (prensagem), tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo. OPERAÇÕES BÁSICAS : Corte da matéria prima: Serra, disco abrasivo, cisalhamento, chama entre outros processos; Aquecimento: Realizado em fornos à 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;

5. Forjamento : As operações de forjamento são realizadas a quente, em temperaturas superiores às de recristalização do metal, e alguns metais não ferrosos podem ser forjados a frio. APLICAÇÃO : Produtos acabados ou semi acabados com alta resistência mecânica destinados a sofrer grandes esforços e solicitações em sua utilização. . VANTAGENS DO FORJAMENTO: Melhoria da microestrutura; Maior resistência; Melhor acabamento superficial que a fundição; Melhor distribuição das fibras;

6. PORQUE FORJAR? Rosca produzida por forjamento. Rosca usinada.

7. MARTELOS E PRENSAS São duas classes básicas de equipamentos para operação de forja: O martelo : Aplica golpes de impacto rápidos sobre a superfície do metal; CARACTERÍSTICAS: Energia dissipada – perto da superfície da peça; Deformações maiores perto da superfície; Normalmente o ângulo de saída é maior; Várias pancadas para produzir a peça; Devido ao impacto é necessário matrizes especiais de elevado custo; As prensas (mecânicas ou hidráulicas): Submetem o metal a uma força compressiva aplicada relativamente de uma forma lenta; CARACTERÍSTICAS: Lenta; Peças grandes; Matrizes mais baratas; Melhor acabamento; Distribuição de fluxo uniforme (deformação plástica);

8. FORJAMENTO POR MARTELAMENTO O martelo ou martelete de forjamento, que aplica golpes rápidos e sucessivos sobre a superfície do metal (velocidades entre 3 e 20m/s); Massa de 200 a 3000kg que cai livremente ou é impulsionada de uma altura entre 1 e 3,5 m; Pontas de eixo, virabrequins, discos de turbinas;

9. FORJAMENTO POR PRENSAGEM Prensas hidráulicas ou mecânicas de forjamento que submetem a liga a forças compressivas aplicadas com velocidade lenta (velocidades entre 0,06 a 1,5m/s); Palhetas de turbinas e forjados de liga leve são produtos fabricados por prensagem; As prensas mecânicas, de curso limitado, são acionadas por eixos excêntricos e podem aplicar cargas entre 100 e 8.000 toneladas;

10. FORJAMENTO POR PRENSAGEM As prensas hidráulicas podem ter um grande curso e são acionadas por pistões hidráulicos ; Capacidade de carga entre 300 e 50.000 toneladas . Elas são bem mais caras que as prensas mecânicas.

11. FORJAMENTo COM MATRIZ As matrizes de forjamento são submetidas a altas tensões de compressão, altas solicitações térmicas e, ainda, a choques mecânicos. Devido a essas condições de trabalho, é necessário que essas matrizes apresentem alta dureza, elevada tenacidade, resistência à fadiga, alta resistência a quente e alta resistência ao desgaste . Por isso, elas são feitas , em sua maioria, de blocos de aços-liga forjados e tratados termicamente . Quando as solicitações são ainda maiores são fabricadas com metal duro .

12. MATRIZ ABERTA x MATRIZ FECHADA

13. FORJAMENTo EM MATRIZ ABERTA No forjamento livre, as matrizes têm geometria ou formatos bastantes simples. Usado quando o número de peças que se deseja produzir é pequeno e seu tamanho é grande. É o caso de eixos de navios e de turbinas, virabrequins , anéis de grande porte, ganchos , correntes, âncoras , alavancas, excêntricos , ferramentas agrícolas e etc.

14. FORJAMENTo EM MATRIZ ABERTA Frequentemente, o forjamento livre é usado para preparar a forma da peça (esboço) para o forjamento em matriz.

15. FORJAMENTo EM MATRIZ ABERTA

16. FORJAMENTo EM MATRIZ ABERTA A operação é iniciada com uma matriz de pequena largura. O estiramento acontece por meio de golpes sucessivos e avançados da barra (b, c, d, e). A barra é girada 90°C e o processo repetido (f). Para obter o acabamento mostrado em g, as matrizes são trocadas por outras de maior largura.

17. FORJAMENTo EM MATRIZ ABERTA Estágios de forjamento em matriz aberta (a) Forjar o tarugo aquecido no diâmetro máximo (b) Ferramenta para marcar a localização das partes (c) Forjamento do lado direito (d) Forjamento do lado esquerdo (e)Témino (controle dimensional)

18. FORJAMENTo EM MATRIZ ABERTA ENCALCAMENTO : Variedade de estiramento em que se reduz a secção de uma porção intermediária da peça , por meio de uma ferramenta ou impressão adequada.

19. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA O material é conformado entre duas metades de matriz que possuem, gravadas em baixo relevo, impressões com o formato que se deseja fornecer à peça. A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou semi-fechada , permitindo assim obter-se peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre. TIPOS DE FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA : Recalque em matriz; Forjamento em matriz fechada sem rebarba; Forjamento em matriz fechada com rebarba;

20. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA

21. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA Para a confecção de uma única peça são necessárias várias matrizes com cavidades correspondentes aos formatos intermediários que o produto vai adquirindo durante o processo de fabricação. ESBOÇAMENTO E ACABAMENTO DE UMA ALAVANCA

22. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA ETAPAS PARA A FABRICAÇÃO DE UMA BIELA As cavidades 1 e 2 realizam o desbaste e a expansão ; A cavidade 3 realiza o forjamento bruto ; As cavidades 4 e 5 o acabamento e a rebarbação respectivamente;

23. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA BIELA 1. Blank (bar) 2. Edging 3.Blocking 4. Finishing 5. Trimming

24. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA CHAVE DE BOCA

25. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA CHAVE DE BOCA

26. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA VIRABREQUIM

27. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA A matriz apresenta uma cavidade extra em sua periferia que tem o objetivo de conter o excesso de material necessário para garantir o total preenchimento da matriz durante o forjamento . Esse excesso de material chama-se rebarba e deve ser retirado da peça em uma operação posterior de corte ( rebarbação ). A fim de evitar aformação de uma rebarba muito grande, a matriz de forjamento é projetada com uma calha de rebarba, conforme ilustra a figura abaixo.

28. FORJAMENTo EM MATRIZ FECHADA Para peças não muito complexas, são aplicadas as seguintes etapas no forjamento em matriz fechada : 1. CORTE DO BLANK , ou seja, do pedaço de metal em barra no tamanho necessário. 2. AQUECIMENTO , realizado em fornos. 3. FORJAMENTO INTERMEDIÁRIO , realizado somente quando é difícil a conformação em uma única etapa. 4. FORJAMENTO FINAL , feito em matriz, já com as dimensões finais da peça. 5. TRATAMENTO TÉRMICO , para a remoção das tensões, homogeneização da estrutura, melhoria da usinabilidade e das propriedades mecânicas.

29. DEFEITOS DOS PRODUTOS FORJADOS FALTA DE REDUÇÃO – Caracteriza-se pela penetração incompleta do metal na cavidade da ferramenta. Isso altera o formato da peça e acontece quando são usados golpes rápidos e leves do martelo; TRINCAS SUPERFICIAIS – Causadas por trabalho excessivo na periferia da peça em temperatura baixa, ou por alguma fragilidade a quente; TRNCAS NAS REBARBAS – Causadas pela presença de impurezas nos metais ou porque as rebarbas são pequenas. Elas se iniciam nas rebarbas e podem penetrar na peça durante a operação de rebarbação ; TRNCAS INTERNAS – Originam-se no interior da peça, como consequência de tensões originadas por grandes deformações;

30. DEFEITOS DOS PRODUTOS FORJADOS GOTAS FRIAS – São descontinuidades originadas pela dobra de superfícies, sem a ocorrência de soldagem. Elas são causadas por fluxos anormais de material quente dentro das matrizes, incrustações de rebarbas, colocação inadequada do material na matriz; INCRUSTAÇÕES DE ÓXIDOS – Causadas pela camada de óxidosque se formam durante o aquecimento. Essas incrustações normalmente se desprendem mas, ocasionalmente, podem ficar presas nas peças; DESCARBONETAÇÃO – Caracteriza-se pela perda de carbono na superfície do aço, causada pelo aquecimento do metal; QUEIMA – Gases oxidantes penetram nos limites dos contornos dos grãos, formando películas de óxidos. Ela é causada pelo aquecimento próximo ao ponto de fusão;

31. PROJETO Engloba a definição de todas as atividades, etapas, dimensões, sequências de operações, materiais e tratamentos relacionados com a fabricação de uma peça; O projeto se baseia nas informações iniciais do que se deseja produzir; INFORMAÇÕES PARA O PROJETO : Desenho da peça; Material; Quantidade; Tratamento térmico;

32. 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; 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;

33. PROJETO

34. FATORES QUE DETERMINAM A OPÇÃO PELO FORJAMENTO Material; Tamanho do lote; Forma; Redução de peso; Integridade do produto; 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.

35. FATORES QUE DETERMINAM A OPÇÃO PELO FORJAMENTO TAMANHO DO LOTE: Para justificar a utilização da ferramenta/matrizes que são relativamente dispendiosas, o forjamento é usado para taxas de altas produções. 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 especifica é favorecida pelo forjamento. INTEGRIDADE DO PRODUTO: Boas praticas de forjamento garantem componentes sem porosidade ou falhas iternas .

36. CONFORMAÇÃO POR FORJAMENTO FIM OBRIGADO PELA ATENÇÃO!