Material de aula - Forjamento

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Forjamento
Disciplina: Conformação Mecânica
Professor: Tarcísio José de Almeida
▪ Operação de conformação mecânica para
dar forma aos metais através de
martelamento ou esforço de compressão.
▪ É empregado para a fabricação de produtos
acabados ou semiacabados de alta
resistência mecânica, destinados a sofrer
grandes esforços e solicitações em sua
utilização
▪ Pode ser realizado
▪ À quente
▪ À morno
▪ À frio
Processo
O mais antigo processo
de conformar metais, tendo
suas origens no trabalho
dos ferreiros de muitos
séculos antes de Cristo
Operações básicas
1. Corte da Matéria Prima: serra, disco abrasivo, cisalhamento, chama, etc.;
2. Aquecimento: feito em fornos a óleo, gás, elétricos, etc, a uma temperatura
adequada para facilitar a deformação;
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. Acabamento: limpeza e tratamento
Operações básicas
Operações básicas
Tipos de forjamento
Matriz aberta ou forjamento livre
Usado normalmente quando o numero de peças a produzir é relativamente pequeno, e o
tamanho delas é grande como eixos de turbina e de navios, grandes virabrequins e anéis.
Tipos de forjamento
Matriz fechada
Usado para produção em larga escala onde o metal deve adotar a forma esculpida
previamente nas duas matrizes, havendo fortes restrições ao livre espalhamento do
material.
Tipos de máquinas (Martelos e prensas)
Martelos
▪ Queda livre: acionados por correia
ou tábua;
▪ Mecânicos
▪ Pneumáticos
Características
• Alta taxa de deformação
• Alta energia
• Limitada pela energia cinética do
martelo
Prensas
▪ Mecânicos
▪ Hidráulicas
Características
Capacidade de deformação controlada
pelo curso e força disponível em
determinadas posições
Forjamento por martelamento (Uso de martelos)
Martelamento
É feito aplicando-se golpes rápidos e
sucessivos no metal.
A pressão máxima acontece quando o
martelo toca o metal, decrescendo
rapidamente de intensidade à medida
que a energia do golpe é absorvida na
deformação do material.
O martelamento produz deformação
principalmente nas camadas superficiais
da peça, o que causa uma deformação
irregular nas fibras do material.
Martelo
Forjamento por prensagem (Uso de prensas)
Prensagem
O metal fica submetido à ação da força
de compressão em baixa velocidade, e a
pressão atinge seu valor máximo pouco
antes de ser retirada, alcançando as
camadas mais profundas da estrutura do
material.
A deformação resultante é mais regular.
Palhetas de turbinas e forjados de liga
leve são produtos fabricados por
prensagem.
Prensa
hidráulica
Principais defeitos
▪ 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.
▪ Trincas internas: Originam-se no interior da peça, como consequência de tensões originadas por grandes
deformações.
▪ Gotas frias: São descontinuidades originadas pela dobra de superfícies, sem a ocorrência de soldagem. 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 óxidos que se formam durante o aquecimento. Normalmente se
desprendem mas, podem ficar presas nas peças.
▪ Descarbonetação: Caracteriza-se pela perda de carbono na superfície do aço, causada pelo aquecimento do metal
Exemplo de produtos
Engrenagens
Parafusos
e pinos
Virabrequins
Eixos de
navios
Cálculos – Estimativa de esforços de Forjamento
(Considerando o atrito)
= Carga de forjamento
= Fator de restrição
= Tensão de escoamento média do material na temperatura de forjamento
= Área transversal na linha divisória da peça, considerando a direção do escoamento
Cálculos – Estimativa de esforços de Forjamento
Cálculos – Estimativa de esforços de Forjamento
Cálculos – Estimativa de esforços de Forjamento
Fim