APOSTILA -CONFORMAÇÃO MECANICA

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TECNOLOGIA MECANICA
Conformação Mecânica
QUALIFICAÇÃO TÉCNICA EM MECÂNICA INDUSTRIAL
Luzerna (SC), Outubro de 2010.
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FORJAMENTO
O forjamento permite confeccionar peças brutas por deformação plástica do metal 	sob o efeito de choques ou de pressão. 
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É, em geral, realizado a quente e leva à obtenção de peças semi-acabadas, cuja formação é bastante próxima à de peça acabada.
Em comparação à moldagem, o processo é mais lento e caro, porém, confere ao metal, características e propriedades específicas desejadas.�
Determinação do menor volume inicial da peça
A secção e as dimensões do menor volume inicial são escolhidas de modo a se aproximar o mais possível da forma geral e das dimensões da peça acabada a fim de limitar as operações prévias de transformação da secção.
O aquecimento do metal provoca uma oxidação superficial e por conseguinte uma perda de material, daí a necessidade de aumentar o volume inicial de 5 a 10% em função do número de aquecimento a serem realizados.
Estrutura das peças forjadas
Como já mencionamos anteriormente, os materiais possuem em sua estrutura interna um mecanismo de coesão. Esse mecanismo possui uma orientação definida para as fibras responsáveis pela resistência do material.
As figuras nos mostram o que ocorre com as fibras quando formamos por forjamento ou por corte.
Notamos que na peça formada por corte, houve um seccionamento das fibras, o que evidencia um enfraquecimento do material, pois o mecanismo de coesão foi alterado.
 
1 – por forjamento: as fibras são contínuas 2 – por recorte: as fibras são seccionadas.
Forjamento Manual
Nos forjamentos em geral, um dos fatores importantes é que a peça forjada possui dimensões bem próximas às da peça acabada. O menor volume inicial de material de uma peça a ser forjada deve ser o peso da peça pronta acrescido de 5 a 10% que irá compensar as perdas devidas ao número de aquecimentos sucessivos.
Veremos agora alguns tipos de forjamento manual.
Estiramento Longitudinal
Produz um efeito duplo sobre as dimensões da peça trabalhada: reduz a secção e aumenta o comprimento.
1- Produto a obter;
2- Acessórios utilizados: a) bigorna redonda; b) mesa; c) bigorna quadrada; d) base
Estiramento Transversal
Tem por finalidade aumentar a largura da peça com diminuição da espessura, modificando ligeiramente o seu comprimento.
1 - Esticagem com o martelo 	A - Na extremidade
2 - Encalçamento 			B - No meio
O = Zona previamente aquecida
Encalcamento
Aumenta a secção da peça e reduz o seu comprimento. O aquecimento deve ser localizado no ponto onde se deve aumentar a secção.
Forjamento Mecânico
 	De acordo com a quantidade de peças a realizar, temos:
a) FORJAMENTO SEM FERRAMENTAL ESPECIAL com o martelo-pilão, a prensa hidráulica ou vapor-hidráulica, quando se trata de peça unitária ou de série pequena;
b) FORJAMENTO COM FERRAMENTAL ESPECIAL. Estampagem ou forjamento em máquinas especiais: prensas horizontais para forjar, máquinas semi-automáticas para forjar, máquinas para engastar, etc. Quando se trata de peças em grande série.
Forjamento com ferramental
Quando pretendermos forjar peças com perfis bem definidos utilizamos ferramentas de formação, chamadas estampos, que formam o perfil desejado e chegam a conferir à peça precisão de até 0,2 mm.
Sobre metal para usinagem
O excesso de material deve ser determinado em função das dimensões da peça, tanto para diâmetros como para larguras, do seguinte modo:
- até 20 mm, sobre metal de 0,5 a 1,0 mm
- de 20 a 80 mm, sobre metal de 1 a 1,5 mm
- de 80 a 150 mm, sobre metal de 1,5 a 2,0 mm
- de 150 a 250 mm, sobre metal de 2,0 a 3,0 mm
Forjamento Mecânico (Estampar)
A estampagem é um processo de forjamento mecânico que consiste em produzir um objeto, obrigando, por choque ou compressão, uma peça inicial bruta, a preencher o volume de uma “impressão” gravada no metal e que corresponde à forma da peça. O conjunto metálico que contém a “impressão” chama-se matriz.
A estampagem é realizada com todos os metais e ligas que podem ser forjados a quente. 
É um processo de elaboração econômico, com um consumo mínimo de metal. Permite fabricações em grande série. 
As peças obtidas têm uma boa qualidade mecânica.
Regras para realizar a estampagem
Princípio da subida do metal: No trabalho por choque (carneiro ou pilão), o metal tem tendência a “subir”, por efeito de inércia, em direção ao bloco-matriz superior. É, por conseguinte, nesta parte que deva ser situada a impressão gravada, a mais funda, ou a que comporta os detalhes mais delicados.
Linhas de escoamento do metal: É necessário que essas linhas determinem uma posição das fibras que favoreça a peça, isto é, uma orientação das fibras que dê à peça uma boa resistência na direção segundo a qual deverão aparecer os maiores esforços. O escoamento é facilitado por um polimento cuidadoso das superfícies sobre as quais desliza o metal e pela supressão dos ângulos vivos.
A rebarba: A formação de uma rebarba, excesso de metal que se escoa pelo plano de contato das matrizes, num alojamento que envolve a impressão gravada, é necessária, garante a estanqueidade, o que obriga o metal da peça inicial a encher completamente a impressão gravada.
Fatores diversos a considerar
A natureza do metal a estampar, sua contração dimensional;
As superespessuras para a usinagem (eventualmente);
A extração das peças estampadas (as impressões gravadas devem ter incidência de 3 a 10º de acordo com a profundidade);
O metal constitutivo da matriz e seu tratamento térmico são escolhidos em função do tipo de trabalho e do esforço que esta deve suportar.
As características mais importantes a considerar são: o limite elástico, a dureza, a resistência ao efeito de contato a alta temperatura.
Tipo de aço utilizado (composição: C = 0,3%, W = 10%, Cr = 2,5%, Ni = 2%). As figuras ao lado mostram a seqüência do forjamento por estampagem.
As Matrizes
Uma matriz é, em geral, composta de dois blocos: um bloco superior e um inferior, nos quais foram feitas impressões ou gravações que reproduzem numa concavidade a forma externa da peça.
O preço de custo de uma matriz é alto. Em conseqüência, esse processo é usado somente para as fabricações em grande série.
1. Matriz Independente: Os dois blocos-matrizes não são fixados sobre os órgãos do aparelho de estampagem; seu posicionamento relativo é garantido por meio de prisioneiros ou pinos de referência.
2. Matriz Fixa: Os dois blocos são fixados, um à parte fixa, o outro à parte móvel do aparelho de estampagem. A posição relativa desses dois blocos deve ser bem controlada para assegurar a coincidência das impressões gravadas.
3. Matrizes com impressões gravadas múltiplas: São matrizes fixas que comportam não somente a impressão gravada acabadora, mas várias “impressões” que permitem realizar progressivamente o desbaste da peça por meio de diversas operações preliminares.
Essas operações prévias, graças às quais os volumes de metal podem ser repartidos de acordo com a forma geral da peça, facilitam a realização da estampagem final, diminuem o trabalho e, por conseguinte, o desgaste da impressão gravada destinado ao acabamento.
 
LAMINAÇÃO
Na laminação, o material pode ser trabalhado tanto a quente (mais freqüentemente) como a frio. O material passa entre dois rolos que o comprimem e o alargam. O resultado dessa operação é um material homogêneo, compacto e de granulação fina.
Para fabricação de chapas utilizam-se rolos lisos cuja distância pode-se diminuir a cada passada do material. Após a laminação a quente, o material é submetido a uma decapagem e desoxidação para limpeza, sofrendo após, uma nova laminação a frio.
Tipos de laminadores.
Laminador Duo
No Laminador Duo o material a laminar é transportado, entre cada passada, de um lado ao outroda máquina. Para isto, o material é colocado sobre o cilindro superior que se encarrega de transportá-lo de volta. Também é possível inverter o movimento dos rolos em cada passada. Esse tipo de máquina é chamado de LAMINADOR REVERSÍVEL.
 
Laminador Trio
O Laminador Trio é composto de 3 cilindros superpostos . Quando o material a laminar passou por entre o cilindro inferior e o intermediário, levanta-se a mesa, e torna a passar em direção inversa entre o cilindro superior e o intermediário e, desta forma, efetua ao mesmo tempo duas passadas (ida e volta).
Fabricação de barras por laminação
São fabricadas por intermédio de cilindros que têm uma série de canais (calibres).
Depois de cada passada, o material a laminar entra num calibre ou secção mais estreita até obter o perfil desejado.
Depois de laminados, os perfis são endireitados com máquinas antes de serem oferecidos ao mercado.
Laminação de perfilados
A figura nos mostra a seqüência de operação da etapa de laminação de perfil distinto de peça.
Inicialmente, o material normalmente em forma de lingote passa por “Laminadores primários”, também chamados de “desbaste”, que o transforma em produtos intermediários ou semi-acabados.
Em seguida, seguem para os “Laminadores acabadores” onde serão transformados em produtos acabados, tais como perfilados em geral, trilhos, etc.
A laminação de desbaste é sempre feita a quente, a laminação de acabamento é geralmente iniciada a quente e, em casos de perfis mais simples, como tiras e chapas, é terminada a frio.
 
Laminação de tubos com solda
Para a laminação de tubos são empregas tiras de aço cuja largura corresponde ao diâmetro do tubo planificado.
Depois, são aquecidas e conformadas por intermédio de cilindros até se obter tubos. Na saída dos cilindros existe um dispositivo que solda as bordas do tubo conformado. Em prosseguimento ao processo, o tubo é novamente laminado para se obter a medida exata.
Extrusão
É um processo de conformação em que um bloco de material metálico é forçado por compressão de um embolo a passar através de um orifício de uma matriz sob alta pressão, a fim de que a sua secção transversal seja reduzida.
A extrusão é aplicada geralmente na produção de barras cilíndricas ou tubos; porém, podem ser conseguidas formas de secção transversais mais irregulares quando trabalhamos com metais facilmente extrudáveis, tal como o alumínio.
Normalmente a extrusão é realizada a quente para se reduzir os esforços da deformação plástica, porém, também existe a extrusão a frio.
Temos dois processos básicos de extrusão: direta e indireta:
Na “extrusão direta”, o bloco metálico é colocado numa câmara e forçado através do orifício da matriz pelo êmbolo.
Na “extrusão indireta”, a matriz é fixa no próprio embolo, que é oco, sendo a extremidade oposta fechada com uma placa. Nesse caso, o atrito é menor e, consequentemente, é menor o esforço de deformação, pois não existe movimento do bloco metálico em relação às paredes.
 
Observação: A aplicação do processo de extrusão indireta é limitado em função das dificuldades apresentadas pelo êmbolo ôco.
Extrusão de perfilados
Os materiais macios e de baixa resistência, tais como alumínio e suas ligas, podem também ser extrudados em forma de barras perfiladas.
Essa operação consiste em se aplicar uma pressão na massa do metal aquecido à temperatura que permita um bom escoamento, fazendo passar o material por um orifício com o perfil desejado.
Trefilação
As barras pré-laminadas são trefiladas a frio, fazendo-as passar através de uma fieira.
A redução de secção é progressiva; a barra passa nos furos do trefilador em diâmetros cada vez menores, até que adquira a medida deseja. Este processo deixa o material duro e frágil; devido à conformação a frio (encruamento).
Por esta razão, os materiais trefilados devem ser submetidos a recozimento visando minimizar as tensões internas e reconstituir a granulação.
O processo é possível de ser aplicado em todos os metais lamináveis, não só os aços, como também as ligas de cobre, duralumínio e magnésio.
Produtos trefilados
Os produtos trefilados alcançam uma grande precisão (ISO h 8 até h 11). O trefilamento é utilizado no caso de aços-ligas ou carbono para fios, de certos metais raros como o tungstênio, para filamentos de lâmpadas ou de válvulas, de cobre, de latão, de alumínio, dos quais a indústria elétrica faz um grande consumo.
Fieiras para trefilagem
As fieiras são peças de aço com furos cônicos e polidos, sendo que, para arames de precisão, são construídas de metal duro ou diamante. As fieiras de aço possuem a seguinte composição: C até 2%, aço ao cromo 2 a 3%.
O ângulo útil deve ser tanto maior quanto mais forte for o passe mais macio for o metal. Deve ser tomado em consideração o lubrificante empregado.
Quando o orifício aumenta por desgaste, é possível, no caso de certas fieiras especiais de aço, martelar o contorno da entrada a fim de fazer voltar o orifício à suas dimensões originais.
	O material constitutivo das fieiras varia em função do seu emprego.
Calandragem
É processo de conformação a partir de chapas, tubos, etc. pela passagem entre três cilindros, conforme figura abaixo.
 
Pela figura, verifica-se que a chapa é introduzida entre os “cilindros frontais”, os quais a agarram e a movimentam de tal modo que, ao passar pelo “cilindro de dobramento”, a conformação se inicia.
Geralmente a conformação é feita a frio e o processo se aplica principalmente a aços ao carbono de baixo teor e aços-ligas de baixo teor de elementos de liga.
A figura acima apresentará algumas peças típicas conformadas por este processo.
Dobramento
Dobramento simples: São constituídos de punção e matriz geralmente guiados pelo cabeçote da prensa.
Punção: é uma peça maciça cuja parte inferior tem um perfil que corresponde à superfície interna da peça.
Pode ser fixado diretamente na espiga.
Matriz: é um bloco de aço que tem a parte superior da peça da mesma forma que a parte externa da peça.
Pode ser fixada diretamente sobre a mesa da prensa.
 
Guias da peça. São elementos que se adaptam ao estampo para dar uma posição conveniente às peças.
Com um estampo simples de dobrar podemos conseguir vários perfis mudando somente a posição da peça para obter a forma que se deseja.
Quando se projeta um dobrador deve-se considerar vários aspectos que determinam a qualidade da peça:
1. Conhecer o raio mínimo para evitar o enfraquecimento da peça;
2. Conhecer os fenômenos da deformação elástica do material;
3. Determinar a linha neutra no perfil da peça;
4. Calcular o seu desenvolvimento;
5. Estudar a maneira mais simples de construção;
6. Calcular a força de dobramento.
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Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
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