Processo de Trefilação

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Processo de Trefilação 
 
Como ocorre a trefilação: 
 
A trefilação ocorre pelo racionamento de uma barra, fio ou tubo através de uma matriz 
com perfil semelhante. Desde que a seção transversal da matriz seja sempre menor que 
a peça trabalhada, o processo de trefilação ocasionara uma redução em área e um 
aumento no comprimento. Além disso a trefilação é normalmente realizada a frio 
 
Sua finalidade: 
 
Por este processo é possível obter produtos de grande comprimento contínuo, seções 
pequenas, boa qualidade de superfície e excelente controle dimensional. 
 
 
 
O processo de trefilação é empregado para reduzir o diâmetro do vergalhão, que é de 
9,52 mm, para aproximadamente 2,00 mm. 
Para isso, traciona-se o vergalhão através de uma matriz (a fieira), cuja secção 
transversal possui o diâmetro final desejado. 
Uma vez trefilados, os fios são encaminhados para o encordoamento 
 
Etapas do Processo 
 
Laminação e usinagem para a produção do fio máquina 
Decapagem mecânica ou química que retira os óxidos presentes na superfície do fio 
máquina 
Trefilação 
Tratamento Térmico de recozimento, quando é necessário restabelecer o ductilidade do 
material 
 
 
 
O escoamento plástico é produzido principalmente pelas forças compressivas 
provenientes da reação da matriz sobre o material. 
 
Forma resultante: a simetria circular é muito comum em peças trefiladas, mas não 
obrigatória. 
 
Condições térmicas: normalmente a frio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uso - produtos mais comuns: 
 
 
 
 
 Matéria prima empregada pela trefilação 
 
A matéria-prima para trefilação, comumente denominado fio-máquina, é o arame 
laminado a quente que não se fabrica em diâmetros menores que 5,5 mm. Por outro 
lado, ao longo das etapas de trefilação o material é encruado, ou seja, sua resistência 
mecânica cresce à medida que a redução de área aumenta. 
Desta forma, em função das características do fio-máquina laminado a quente, das 
características finais do produto ou da necessidade de uma maior redução de área, faz-se 
necessário um tratamento térmico de recozimento. 
 
Durante a trefilação, que é realizada abaixo da temperatura de recristalização, o fio sofre 
um aumento da sua resistência mecânica e de redução da sua ductilidade, devido à 
deformação plástica, caracterizando o denominado efeito de encruamento. Acima de um 
certo grau de encruamento não é mais possível trabalhar o fio, sendo então necessário, 
para o prosseguimento do processo de trefilação, a aplicação de um tratamento térmico, 
afirma que o controle das propriedades mecânicas do fio durante o processo de 
trefilação é muito importante para que este possa ter prosseguimento, sem ruptura do 
fio, e para que o fio, ao final do processo, apresente as características dimensionais, 
mecânicas e metalúrgicas exigidas por sua utilização. 
 
O tratamento térmico mencionado, é comumente denominado de recozimento, que pode 
ser contínuo em fornos contínuos ou estacionário em fornos de campânula ou poço. 
Portanto, a ductilidade é fator primordial, no caso da trefilação, pois é a propriedade que 
indica a capacidade do material sofrer grandes deformações permanentes numa 
determinada direção, sem ocorrer ruptura. Representa a maior ou menor possibilidade 
do material ser alongado. Normalmente o recozimento dá-se em fornos de atmosfera 
protetora isenta de oxigênio ou de outros gases contaminantes. 
Tipos de Trefilação 
Trefilação a Frio: 
O processo de deformação a frio consiste em reduzir a secção transversal do tubo através 
de uma força de tração, utilizando ferramental externo (fieira) e interno (mandril). 
 O tubo a trefilar primeiramente recebe um tratamento térmico, depois é decapado, 
fosfatizado e lubrificado antes da trefilação. 
Entre o diâmetro interno da fieira e o externo do mandril forma-se uma coroa circular, 
que corresponde a espessura da parede desejada, através da qual se traciona o tubo a 
trefilar. 
 Neste processo, se reduz o diâmetro e a espessura, como também melhora a superfície 
interna e externa. Através da trefilação a frio, ocorre um encruamento do material, isto 
é: o limite de escoamento, a dureza e a resistência à tração aumentam e o alongamento 
diminui. 
Tipos de lubrificação: 
• trefilação úmida: as fieiras e o fio ficam completamente imersos no lubrificante. 
• trefilação seca: o fio ou barra passa entre um reservatório de lubrificante o que 
deixa a superfície preparada para a trefilação. 
• cobertura metálica: o fio é coberto com uma camada de metal que funciona 
como um lubrificante sólido. 
• vibração ultrasônica: as fieiras e os mandris, ou carcaças de aço, são vibrados, o 
que ajuda a reduzir os esforços mecânicos e permitir maiores reduções por 
passada. 
Existem vários tipos de lubrificantes. Um dos métodos é mergulhar o fio numa solução 
de Sulfato de cobre fazendo com que uma camada de cobre fique depositada formando 
uma espécie de lubrificante. Em alguns tipos de fio, o cobre continua envolvendo o fio 
prevenindo contra oxidação ou então para permitir uma boa separação dos fios. 
 
Trefilação a quente: 
Essa trefilação aplica-se a metais de rede CCC (Cúbico de Corpo Centrado) e raramente em 
metais de rede HC (Hexagonal Compacto). Por esses metais serem pouco maleáveis, é 
necessário aquecê-los até uma temperatura adequada em que obterão empacotamento igual 
às redes CFC, para poderem, então, serem trefilados. Após resfriamento recuperam sua 
característica original. 
 
 
 
 
 
GEOMETRIA DA FIEIRA (Matriz) 
 
A fieira (matriz) é o dispositivo básico da trefilação e compõe todos os equipamentos 
trefiladores. 
 
 
 
 
 
A Geometria da fieira: é dividida em quatro zonas: 
 
 
(1) de entrada 
(2) de redução (a = ângulo de abordagem) 
(3) (guia) de calibração-zona cilíndrica (acabamento é crítico) 
(4) de saída 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estrutura da Fieira (Matriz) 
 
 
 
TREFILAÇÃO DE TUBOS 
 
Os Tubos podem ser trefilados dos seguintes modos: 
 
• Sem apoio interno (REBAIXAMENTO ou AFUNDAMENTO - fig.a) 
• Com mandril passante (fig.b) 
 
• Com plug (bucha) interno (fig. c) 
• Com bucha flutuante (fig.d) 
 
 
TREFILAÇÃO DE ARAMES DE AÇO 
 
 Etapas do processo: 
 
Os passos a percorrer são discriminados no esquema abaixo. Observe que a trefilação 
propriamente dita é precedida por várias etapas preparatórias que eliminam todas as 
impurezas superficiais, por meios físicos e químicos. 
 
 
 
 
• Matéria-prima: fio-máquina (vergalhão laminado a quente); 
• Descarepação: - Mecânica (descascamento): dobramento e escovamento. 
Química (decapagem): com HCl ou H2S04 diluídos; 
• Lavagem: em água corrente; 
• Recobrimento: comumente por imersão em leite de cal Ca (OH)2 a 100°C a fim 
de neutralizar resíduos de ácido, proteger a superfície do arame, e servir de 
suporte para o lubrificante de trefilação; 
• Secagem (em estufa) - Também remove H2 dissolvido na superfície do material; 
• Trefilação - Primeiros passes a seco. Eventualmente: recobrimento com Cu ou 
Sn e trefilação a úmido. 
 
 
 
 
 
 
 
Tratamentos térmicos dos arames 
 
Depois da trefilação os arames são submetidos a tratamentos térmicos para alívio de 
tensões e/ou obtenção de propriedades mecânicas desejadas. Abaixo, os principais 
tratamentos utilizados. 
 
Recozimento: 
 
Indicação: principalmente para arames de baixo carbono. 
 
Tipo: subcrítico, entre 550 a 650°C. 
 
Objetivo: remover efeitos do encruamento. 
 
Patenteamento: 
 
Indicação: aços de médio a alto carbono (C> 0,25 %) 
 
Tipo: aquecimento acima da temperatura crítica (região g) seguido de resfriamento 
controlado, ao ar ou em banho de chumbo mantido entre 450 e 550°C. 
Objetivo: obter uma melhor combinação de resistência e ductilidade que a estrutura 
resultante (perlita fina ou bainita) fornece. 
 
TREFILADORAS DE TAMBOR 
 
 
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grandes grupos: 
 
· Simples (1 só tambor) - para arames grossos 
·Duplas para arames médios 
· Múltiplas (contínuas) para arames médios a finos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Material da Fieira: 
 
Os materiais dependem das exigências do processo (dimensões, esforços) e do material 
a ser trefilado. Os mais utilizados são: 
 
• Carbonetos sinterizados (sobretudo WC) – widia 
• Metal duro, etc. 
• Aços de alto C revestidos de Cr (cromagem dura) 
• Aços especiais (Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-W, etc) 
• Ferro fundido branco 
• Cerâmicos (pós de óxidos metálicos sinterizados) 
• Diamante (p/ fios finos ou de ligas duras) 
 
 
Defeitos: 
 Podem resultar: - de defeitos na matéria-prima (fissuras, lascas, vazios, inclusões); - 
do processo de deformação. 
Quando a redução é pequena e o ângulo de trefilação é relativamente grande 
(tipicamente, quando D/L > 2) a ação compressiva da fieira não penetra até o centro 
da peça. 
Durante a trefilação as camadas mais internas da peça não recebem compressão 
radial, mas são arrastadas e forçadas a se estirar pelo material vizinho das camadas 
superficiais, que sofrem a ação direta da fieira. 
Tal situação (deformação heterogênea) gera tensões secundárias trativas no núcleo da 
peça, que pode vir a sofrer um trincamento característico, em ponta de flecha. 
A melhor solução é diminuir a relação D/L, o que pode ser feito empregando-se uma 
fieira de menor ângulo (a), ou então aumentando-se a redução no passe (em outra 
fieira com saída mais estreita).