RELATORIO FIINAL (1)

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FACULDADES METROPOLITANAS UNIDAS – FMU 
 
 
 
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA - 
ENGENHARIA MECÂNICA - 5° SEMESTRE 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANDRÉ LUCAS DA SILVA – 6808427 
RODRIGO OLIVEIRA – 7396516 
VINÍCIUS FAUSTINO DE OLIVEIRA – 5959684 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO FINAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO PAULO - SP 
2022 
RESUMO 
 
 
O seguinte relatório tem como objetivo apresentar a construção da matriz e as 
explicações e resultados obtidos no experimento de forjamento feito em laboratório e a 
distância. Forjamento é um processo de fabricação que envolve a formação de metais 
usando forças de compressão localizadas. 
Palavras-chave: (Processo, forjamento, material, matriz). 
 
 
 
 
SUMMARY 
 
 
The following report aims to present the construction of the matriz and the 
explanations and results in the forging experiment carried out in the laboratory and at a 
distance. Forging is a manufacturing process that involves forming metals using localized 
compressive forces. 
Keywords: (Process, forging, material, matrix). 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
 
Figura 1- Matriz aberta; 
Figura 2- Matriz fechada; 
Figura 3- Tabela de dimensões padrão da matriz; 
Figua 4- Cálculo 1; 
Figura 5- Cálculo 2; 
Figura 6- Cálculo 3; 
Figura 7- Fórmula do cálculo para contração do material; 
Figura 8- Desenho 2D da peça do grupo com indicações; 
Figura 9- Cálculos da contração do material; 
Figura 10- Vista isométrica da matriz inferior; 
Figura 11- Vista lateral esquerda da matriz inferior; 
Figura 12- Vista isométrica da matriz superior; 
Figura 13- Vista lateral esquerda da matriz superior; 
Figura 14- Separação das matrizes; 
Figura 15- Peça fixa na matriz; 
Figura 16- Matrizes; 
Figura 17- Matriz e prensa; 
Figura 18- Peça forjada ainda na matriz; 
 Figura 19- Peça final; 
Figura 20- Falha no mandril. 
SUMÁRIO 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 5 
2. FORJAMENTO ........................................................................................................... 6 
3. MATRIZ ..................................................................................................................... 7 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ...................................................................... 13 
4.1. MATERIAIS UTILIZADOS: .............................................................................. 14 
4.2. IMAGENS DO PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ...................................... 15 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES .............................................................................. 18 
6. CONCLUSÃO........................................................................................................... 19 
7. REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 20 
 
5 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O objetivo deste relatório é mostrar um estudo sobre o forjamento, um dos processos de 
conformação. Foi realizado em laboratório um ensaio, onde foi possível aprendermos mais sobre 
este processo, os resultados do mesmo estarão no decorrer deste trabalho. 
O processo de conformação mecânica pode ser definido como o processo nos quais as 
modificações de forma são provocadas pela aplicação de tensões externas. 
Os processos mecânicos são constituídos pelos processos de conformação plástica, para os 
quais as tensões aplicadas são geralmente inferiores ao limite de resistência à tração (σU), e pelos 
processos de conformação por usinagem, para os quais as tensões aplicadas são sempre superior 
ao limite mencionado. A forma final, portanto, é obtida por retirada de material. Esses processos 
são também denominados “Processos de Conformação Mecânica” pela sua natureza. 
Para obter sucesso nesse processo é necessário estudar tanto o equipamento quanto a 
deformação do metal, os equipamentos podem variar de pequenas matrizes até grandes cilindros. 
Alguns fatores influenciam na conformação mecânica, como a temperatura, quanto maior for a 
temperatura menor é a resistência do material, a velocidade também é um fator importante, de 
maneira que quando se deforma um material, a maior parte da energia cedida a este material é 
transformada em calor, e quanto maior a velocidade de deformação menor é a dissipação desse 
calor. Este é um problema a ser considerado, principalmente na deformação a quente, onde o 
aumento da temperatura pode chegar ao ponto de fusão. 
Com relação a matriz utilizada no processo de forjamento, é a ferramenta que dará o 
formato desejado ao material, acompanhado do sobremetal. Confeccionada a partir de aços 
ferramentas, as matrizes possuem suas dimensões todas calculadas com base nas dimensões da 
peça forjada para se obter um forjamento de ótima qualidade e com as medidas certas. É necessária 
uma devida atenção no momento de calcular os parâmetros almejados (como altura mínima da 
matriz superior e inferior; aresta exterior mínima e também o espaçamento mínimo entre as 
impressões nas matrizes) pois são eles que deixarão a matriz de acordo com a sua necessidade. 
O processo de conformação mecânica a ser estudado neste relatório será o de Forjamento. 
 
 
6 
2.FORJAMENTO 
 
O processo de forjamento consiste em dar uma forma útil aos materiais através de 
prensagem ou martelamento. Um processo de forjamento é composto por uma série de passos 
típicos como: Corte - Aquecimento - Forjamento Livre ou Forjamento em matriz - Rebarbação e 
Tratamento Térmico. A temperatura de trabalho pode ser quente, a frio, semi-quente ou morno, já 
ao tipo de matriz pode ser forjamento livre ou em matriz aberta e forjamento em matriz fechada. 
No forjamento em matriz aberta o material é conformado entre matrizes planas ou de 
formato simples, que normalmente não se tocam. É usado geralmente para fabricar peças grandes, 
com forma relativamente simples (eixos de navios e de turbinas, ganchos, âncoras, alavancas, 
correntes, etc.) e em pequeno número; e também para pré-conformar peças que serão submetidas 
posteriormente a operações de forjamento mais complexas. 
 
 
Figura 1 Matriz aberta. 
 
 
Já na matriz fechada, o material é conformado entre duas metades de matriz que possuem 
impressões com o formato que se deseja fornecer à peça. A deformação ocorre sob alta pressão 
em uma cavidade fechada ou semi-fechada, permitindo obter peças com tolerâncias dimensionais 
menores do que no forjamento livre. Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma 
cavidade totalmente fechada, sem zona de escape, é fundamental a precisão na quantidade 
fornecida de material: uma quantidade insuficiente implica falta de enchimento da cavidade e falha 
no volume da peça; um excesso de material causa sobrecarga no ferramental, com probabilidade 
de danos ao mesmo e ao maquinário. 
7 
 
 
 
Figura 2 Matriz fechada. 
 
 
 
3.MATRIZ 
 
 
Cálculos necessários para a confecção da matriz. Todos os cálculos foram com base na 
tabela “A/2 Dimensões mínimas para matrizes de forjamento”. Pelas dimensões da nossa peça 
forjada, foi preciso realizar os cálculos com a profundidade de impressão entre 16 e 25 mm. 
 
 
 
Figura 3 Tabela de dimensões padrão da matriz. 
 
 
 
 
 
8 
 
 
 
 
Espessura mínima de impressão entre aresta exterior e impressão (em milímetro). 
 
Figura 4 Cálculo 1. 
 
Espessura mínima de impressão entre impressão e impressão (em milímetro). 
 
Figura 5 Cálculo 2. 
 
9 
 
Altura mínima do bloco da matriz (em milímetro). 
 
Figura 6 Cálculo 3. 
 
 
Cálculos de contração do material: 
Como o material é forjado aquecido, ele sofre uma contração após já conformado e 
esfriado, logo a matriz deve ser feita contando com a contração do devido material, ou seja, deve 
ser fabricada em medidas maiores para após pronto, o forjado ficar em suas dimensões corretas.Os 
cálculos de contração foram feitos com base na peça designada ao grupo e em dados fornecidos em 
aula. 
Informações concedidas em aula para cálculos: 
 
 
10 
 
Figura 7 Fórmula do cálculo para contração do material. 
 
 
Cálculos realizados com base em peça do grupo: 
 
 
 
Figura 8 Desenho 2D da peça do grupo com indicações. 
 
11 
 
Figura 9 Cálculos da contração do material. 
 
 
Matriz finalizada após cálculos realizados com dimensões corretas: 
 
 
 
Figura 10 Vista isométrica da matriz inferior. 
12 
. 
 
 
Figura 11 Vista lateral esquerda da matriz inferior. 
 
 
Figura 12 Vista isométrica da matriz superior. 
 
 
Figura 13 Vista lateral esquerda da matriz superior. 
13 
4.PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
 
Após o entendimento do que se trata o forjamento, realizamos o um ensaio em 
laboratório em que o objetivo era efetuar o forjamento de uma peça, esse ensaio se deu pelas 
seguintes etapas: 
O primeiro passo foi fazer o desenho do forjado, onde alguns fatores eram de suma 
importância para darmos seguimento no projeto, tais como: 
- Sobremetal: para regiões que serão usinadas posteriormente; 
- Ângulos de saída: necessários para facilitar a saída do forjado de dentro da matriz; 
- Raios de concordância: facilitam a retirada da peça da matriz após o forjamento; 
- Linhas de rebarba: externa e interna. 
Após terminarmos o desenho, encaminhamos o mesmo para o professor para que 
pudesse ser efetuada a impressão 3D da peça. 
Feita essas etapas iniciais, demos continuidade no laboratório. A primeira parte 
consistia em formarmos a nossa matriz, para isso seguimos o seguinte processo: em um 
recipiente adicionamos uma certa quantidade de gesso e posicionamos a nossa peça (coberta 
de vaselina) de maneira centralizada, feito isso, fizemos dois furos (um em cada lado) que são 
guias para manter o alinhamento das matrizes. Após esse procedimento, aguardamos a secagem 
do gesso e passamos mais vaselina, tanto na peça, quanto no gesso e no recipiente, depois 
adicionamos mais gesso e assim formamos a nossa matriz. 
A segunda aula teve como objetivo o forjamento da peça, e com isso fizemos as 
seguintes etapas: retiramos a peça da matriz com o auxílio de uma espátula feito isso obtivemos 
nossa matriz inferior e superior. Dando continuidade no processo, nós colocamos um pouco de 
massa de modelar dentro da matriz, posicionamos a superior sobre a inferior e colocamos na 
prensa, ao aplicar a carga nós concluímos o processo de forjamento, assim então só era 
necessário retirar a peça da matriz. 
14 
4.1. MATERIAIS UTILIZADOS: 
 
 
● Pote; 
● Gesso; 
● Massa de modelar; 
● Espátula; 
● Prensa; 
● Vaselina; 
● Água. 
15 
4.2. IMAGENS DO PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
Remoção da matriz: 
 
 
 
 
 
 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14 Separação das matrizes. 
 
 
- Peça na matriz: 
 
Figura 15 Peça fixa na matriz. 
16 
 
- Matrizes: 
 
Figura 16 Matrizes. 
 
- Matriz posicionada na prensa: 
 
Figura 17 Matriz e prensa. 
17 
- Peça forjada: 
 
Figura 18 Peça forjada ainda na matriz. 
 
 
 
- Comparação com a peça inicial: 
 
Figura 19 Peça final. 
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5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
O resultado obtido não foi o que esperávamos, então observamos alguns fatores (desde o 
início) que podem ter contribuído para as falhas. 
Já no primeiro laboratório tivemos um obstáculo, nosso recipiente estava com uma 
rachadura em sua base, então tivemos que improvisar forrando com uma sacola plástica todo o 
pote, isso gerou algumas imperfeições na matriz e consequentemente dificultou a separação da 
mesma. 
Ao separarmos as matrizes houve mais um problema: duas partes se romperam (imagem 
9), não foi possível concretizar o motivo para o ocorrido, mas temos observações que devem ser 
levadas em conta como uma possivel falta de vaselina em determinadas regiões, as imperfeições 
da matriz e podem ter ocorrido falhas no projeto do forjado (nos ângulos de saída e nos raios). 
 
- Parte do rompimento: 
 
Figura 20 Falha no mandril. 
 
 
Isso dificultou as próximas etapas, ao efetuarmos o forjamento tivemos dificuldade em 
retirar a peça da matriz, por conta dos problemas citados e também pelo material utilizado, pois a 
massa de modelar é um material muito maleável, ou seja, mesmo se não tivessem ocorrido os 
problemas anteriores ainda seria bem difícil retirar a peça completa da matriz. 
 
DIMENSÕES DA PRENSA 
- Base - Altura 
Comprimento: 228 mm Comprimento: 185 mm 
Altura: 26 mm Altura: 76 mm 
Largura: 102 mm Largura: 9,5 mm 
Produto: 604,656 mm Produto: 133,570 mm 
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6. CONCLUSÃO 
 
 
Ao analisar o presente relatório é possível afirmar alguns tópicos, tais como, o projeto 
inicial é de suma importância, e deve ser sempre revisado, pois qualquer erro pode impactar 
bastante no processo, a aplicação da força e a quantidade de material na matriz são outros 
fatores importantes, se a força for aplicada de maneira excessiva a matriz pode se romper, e 
a quantidade errada de material pode gerar uma grande sobra. Todas as etapas do processo 
foram de grande aprendizado, com os nossos erros foi possível entendermos ainda mais e 
apesar de parecer algo simples, nos gerou grande conhecimento. Além da obtenção destes 
resultados, o uso da prensa, que para muitos foi a primeira vez, também agregou bastante 
para o conhecimento prático e teórico. 
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7.REFERÊNCIAS 
 
[1] joinville.ifsc.edu.br 
[2] CHIAVERINI, V. Tecnologia mecânica. v. I. 2. ed. São Paulo: Mc Graw-Hill, 1986. 
[3] HELMAN, H.; CETLIN, P. R. Fundamentos da conformação mecânica dos metais. Rio de 
Janeiro: Guanabara Dois, 1983. 
[4] cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/606-conformacao-mecanica 
	1. INTRODUÇÃO
	2. FORJAMENTO
	3. MATRIZ
	4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	4.1. MATERIAIS UTILIZADOS:
	4.2. IMAGENS DO PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
	6. CONCLUSÃO
	7. REFERÊNCIAS