FORJAMENTO CP 2015 1

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Prof. Luiz Soares Júnior 
Universidade Federal do Ceará – UFC 
Departamento de Engenharia Mecânica – DEM 
 
FORJAMENTO 
2015 1 
Processos de 
Conformação Plástica (TE 0166) 
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Processos de 
Conformação Plástica 
Forjamento 
Observação: 
Ler capítulo sobre Forjamento na apostila (páginas 43 a 58). 
Livros indicados no programa da disciplina disponível no 
SIGAA/UFC 
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FORJAMENTO: introdução 
Um dos processos de conformação 
mais antigos. Data de 5000 AC. 
Processo de conformação 
plástica através do qual se 
obtém a forma desejada da 
peça ou objeto por 
prensagem gradativa ou 
martelamento. 
 
FORJAMENTO: peças típicas forjadas 
Diversos materiais metálicos podem ser forjados, tais como: aços-carbono, 
aços-liga, aços para ferramentas, aços inoxidáveis, ligas de alumínio, ligas 
de cobre e ligas de titânio. 
 
A matéria prima é um metal fundido ou laminado, sendo o último mais 
indicado pois possui estrutura mais homogênea. 
http://www.ascentcn.com/ 
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FORJAMENTO: divisão dos processos 
Pode ser feita: 
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FORJAMENTO: a quente 
Características gerais 
 A peça ou tarugo é aquecido a uma temperatura acima da temperatura 
de recristalização do metal; 
 
Ocorrem alterações microestruturais antes, durante ou após a 
deformação; 
 
 Com dilatação do material e a forte oxidação superficial, que ocorre 
em diversos metais a alta temperatura, obtêm-se de peças com 
tolerâncias da ordem de ± 2,5 a ± 1,3 mm. 
 
 As matrizes são normalmente mais simples e as prensas podem ter 
menor capacidade, do que nos outros processos. 
 
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FORJAMENTO: a frio 
 A peça ou tarugo original não é submetido a nenhum processo de 
aquecimento antes da deformação plástica. 
 
 Permite a obtenção de peças com excelente exatidão dimensional e 
acabamento superficial. Tolerâncias da ordem de ± 0,1mm. 
 
 Geralmente emprega matrizes de grande complexidade e exige o uso 
de prensas de maior capacidade, quando comparado aos outros 
processos. 
 
 Como limitação, na temperatura ambiente ou próximo a ela, os 
metais apresentam menor ductilidade e maior resistência a deformação. 
Características gerais 
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FORJAMENTO: a frio 
Operações 
Exemplo de operação por recalque Exemplo de aplicação por cunhagem. 
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FORJAMENTO: divisão dos processos 
Pode ser feita: 
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Forjamento livre (Matriz aberta) 
Ferramentas planas ou de formato 
simples. 
Compressão direta. 
Distribuir a massa de uma peça para 
obtenção de formas mais 
complexas. 
O material escoa perpendicular à 
direção de aplicação da força. 
Grandes peças ou quando o número 
a ser produzido é pequeno. 
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As peças precisam ser usinadas ou conformadas por 
outro processo para se chegar ao produto acabado. 
Campo de aplicação: 
- Geração de peças para o forjamento de matriz fechada 
- peça única ou séries pequenas 
- eixo de turbinas, laminadores,etc. 
Forjamento livre (Matriz aberta) 
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Forjamento livre (Matriz aberta) 
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FORJAMENTO LIVRE: operações básicas 
Recalque, estiramento e o alargamento 
RECALQUE 
O material escoa numa direção 
transversal da peça 
F 
F 
Ocorre uma restrição de escoamento da 
peça na superfície em comparação com 
a região central, devido a troca de calor 
rápida entre a peça e a matriz. 
A altura máxima da peça a ser recalcada 
não deve exceder 3,5 da espessura (ou 
diâmetro) para evitar o risco da peça 
flambar. 
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FORJAMENTO LIVRE: operações básicas 
RECALQUE 
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Forjamento livre 
O material escoa na direção do eixo 
da peça, alongando-a. 
 
 
Ferramentas iniciais são abauladas 
e posteriormente são utilizadas 
ferramentas planas para realizar o 
alisamento. 
ESTIRAMENTO 
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Forjamento livre 
Ocorre como uma expansão 
perpendicular ao eixo da peça . 
 
 É necessário, na maioria das vezes, 
ter que girar a peça durante o 
forjamento para se obter a geometria 
desejada. 
ALARGAMENTO 
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FORJAMENTO LIVRE: outras operações 
Fendilhamento 
Consiste em separar o material, geralmente aquecido, por meio de um 
mandril de furação provido de gume; depois que a ferramenta foi 
introduzida até a metade da peça, esta é virada para ser fendilhada do 
lado oposto. 
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FORJAMENTO LIVRE: outras operações 
Encalcamento 
Variedade de estiramento em que se reduz a secção de uma porção 
intermediária da peça, por meio de uma ferramenta ou impressão 
adequada. 
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FORJAMENTO LIVRE: outras operações 
Rolamento 
Operação de distribuição de massa ao longo do comprimento da 
peça, mantendo-se a secção transversal redonda enquanto a peça é 
girada em torno do seu próprio eixo. 
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FORJAMENTO LIVRE: outras operações 
Furação 
Abertura de um furo em uma peça, geralmente por meio de um punção 
de formato apropriado. 
 
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FORJAMENTO LIVRE: outras operações 
Laminação de forja 
Reduz e modifica a secção transversal de uma barra passando-a entre 
dois rolos que giram em sentidos opostos, tendo cada rolo um ou mais 
sulcos de perfil adequado, que se combina com o sulco correspondente 
do outro rolo. 
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FORJAMENTO LIVRE: outras operações 
Laminação de forja “ROLL FORGING” 
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FORJAMENTO LIVRE: outras operações 
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FORJAMENTO LIVRE: outras operações 
Caldeamento 
Visa produzir a soldagem de duas superfícies metálicas limpas, postas 
em contato, aquecidas e submetidas a compressão. 
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Forjamento em matriz fechada 
Matrizes ou estampos 
Alta produção 
Peças simples ou complexas 
Tolerância dimensional 
apertada 
Matrizes com ou sem bacia 
rebarba 
 
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Forjamento em matriz fechada 
Bacia de rebarba 
 
 
 
Funções: 
 
 válvula de escape para o excesso de 
material. 
 
 controle do escape do material, pois 
quanto mais fina a rebarba, maior será 
a resistência do escoamento do 
material. 
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Forjamento em matriz fechada 
Etapas do forjamento em matriz fechada 
Grain flow resulting from the 
forging process. (Courtesy of 
Forging Industry Association, 
Cleveland, OH.) 
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Forjamento em matriz fechada 
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FORJAMENTO MATRIZ FECHADA: operações 
Forjamento a partir de barras: 
Emprega-se para forjar peças pequenas e com peso máximo em torno de 
0,3 kg. 
A barra é aquecida em uma extremidade, sendo manipulada através da 
outra extremidade pelo operador.. 
Geralmente utiliza barras de 2 m e com peso de 2 a 3 kg. 
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FORJAMENTO MATRIZ FECHADA: operações 
Forjamento a partir de tarugos: 
Utilizado para peças de maiores dimensões em comparação com o 
forjamento a partir de barras. 
 
O tarugo é cortado na dimensão adequada , aquecido, porém não 
ocorre normalmente a manipulação do operador durante a aplicação 
dos golpes de martelo ou atuação da prensa de forjamento. 
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FORJAMENTO MATRIZ FECHADA: operações 
Forjamento de elementos estampados: 
As peças forjadas estão posicionadas com o eixo longitudinal 
perpendicular ao eixo de aplicação da carga. 
 
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FORJAMENTO MATRIZ FECHADA: operações 
Peças complexas: 
 
 São aplicadas as seguintes 
etapas de trabalho: 
 
Corte, aquecimento, forjamento 
livre, forjamento em matriz, 
rebarbação e tratamento térmico. 
 
Forjamento 
por etapas 
em matriz 
Fluxo do material na matriz 
(Courtesy of Bethlehem 
Steel Corporation, Bethlehem, PA.) 
Exemplo: blank engrenagem forjada à quente 
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FORJAMENTO: 
Aspectos metalúrgicos 
As peças forjadas são submetidas
a tratamentos térmicos 
posteriores com as seguintes finalidades: 
 
 remoção das tensões internas introduzidas durante o forjamento 
e o esfriamento do forjado; 
 homogeneização da estrutura da peça forjada; 
 melhoria de sua usinabilidade e de suas propriedades 
mecânicas. 
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FORJAMENTO: Aspectos metalúrgicos 
Os principais tratamentos térmicos empregados para aço forjado 
 
 RECOZIMENTO NORMALIZAÇÃO 
Temperatura de 750 a 900ºC 
Recuperar as propriedades inciais 
Resfriamento lento. 
 (comumente dentro de forno). 
Temperatura próxima do recozimento 
Obter granulação mais fina e 
homogeneização 
Resfriamento ao ar livre 
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FORJAMENTO: defeitos dos produtos 
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FORJAMENTO: defeitos dos produtos 
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FORJAMENTO: defeitos dos produtos 
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FORJAMENTO: defeitos dos produtos 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Máquinas de forjamento 
São classificadas de acordo com o princípio 
de operação em martelos e prensas de 
forjamento. 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Martelos de forjamento 
a força é provocada por um peso cadente 
pode aplicar de 60 a 150 golpes por minuto 
tipos de acionamento: cintas, tábuas, cilindros pneumáticos e hidráulicos. 
Os três tipos básicos de martelo de forjamento são: 
martelos de queda livre 
martelos de dupla-ação 
martelos de contra-golpe. 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Martelo queda livre 
Trabalho máximo (T) 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Martelo de dupla ação 
Energia fornecida pelo peso da massa 
cadente e por uma força F exercida por 
meio de um acionamento pneumático 
ou hidráulico 
Trabalho máximo (T) 
Courtesy of Erie Press Systems, Erie, PA 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Martelo de contra golpe 
Duas massas que se chocam no meio 
do percurso com a mesma velocidade. 
Vantagens em relação aos anteriores 
são: 
 maior rendimento pois a energia do impacto não é 
dissipada no piso 
 maior velocidade de acionamento para mesma 
capacidade. 
Trabalho máximo (T) 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Prensas de forjamento 
Compressão à baixa velocidade (geralmente para prensas hidráulicas). 
Prensas hidráulicas, prensas mecânicas (excêntricas e de fricção) e prensas 
recalcadoras. 
Prensas mecânicas é de 300 a 12000 toneladas e para as prensas 
hidráulicas é de 500 a 18000 toneladas. 
JING DUANN Machinery Industrial Co. 
FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Prensas de forjamento 
Prensa de fricção por parafuso. 
Prensa excêntrica Prensa hidráulica 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Velocidades das Prensas de Forjamento 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Matrizes para forjamento 
Possuem várias cavidades de impressão, sendo uma para cada etapa de 
processamento do produto por forjamento. 
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FORJAMENTO: equipamentos utilizados 
Materiais para matrizes 
São submetidas a altas tensões de compressão (podendo chegar a 2000 
MPa), a altas solicitações térmicas e ainda a choque mecânico. 
Características desejadas: alta dureza, boa tenacidade, boa resistência à 
fadiga, alta resistência mecânica a quente e a alta resistência ao 
desgaste. 
Os aços liga com 0,3 a 0,55% de carbono, com Cr, Ni, Mo, Va e W como 
elementos de liga. 
 
Aços Cr-Ni e Cr-Ni-Mo possuem elevada tenacidade e são preferidos na 
conformação de metais leves. 
 
Aços ligados ao tungstênio, em função de sua elevada resistência a 
quente, são utilizados predominantemente no forjamento de aço em 
matriz. 
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FORJAMENTO: vantagens e limitações 
 Elevado aproveitamento do material e a grande capacidade 
de produção; 
 
 Melhoria da microestrutura (grãos refinados); 
 
 Resistência maior e melhor acabamento superficial que a 
fundição; 
 
 Possibilidade de redução das dimensões (e peso) de um 
elemento de máquina; 
 
 Melhor distribuição das fibras. 
Vantagens 
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FORJAMENTO: vantagens e limitações 
 Acentuada oxidação das superfícies das peças forjadas se 
comparada com outros processos ; 
 
 Tolerâncias mais estreitas são difíceis de alcançar; 
 
 De uma forma geral o forjamento está limitado a peças com 
geometrias simples; 
 
 Nem todo material pode ser forjado com facilidade; 
 
 Custo alto para manutenção de máquinas e matrizes. 
 
Limitações 
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FORJAMENTO: vantagens e limitações 
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FORJAMENTO: escolha do processo 
Fatores importantes na 
escolha: 
 
 Material 
 Tamanho do lote 
 Forma 
 Redução de peso 
 Integridade do produto 
 
 
 
Fonte: IME/2003 
 
 
 
 
PROJETO 
 
 
 
 
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FORJAMENTO: exercício para casa 
Considerando o que foi abordado na sala de aula e complementando com a 
literatura indicada, procure classificar as variáveis dependentes e independet4es 
no processo de forjamento (considere pelo menos 5 de cada). 
 
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Outras referências bibliográficas 
Apostila da Universidade Estadual de Campinas - Dept. de Engenharia de Materiais 
PLANEJAMENTO DO PROCESSO E PROJETO DE MATRIZES 
PARA O FORJAMENTO A QUENTE 
PROF. DR. SÉRGIO TONINI BUTTON - 1998 
Apostila da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - Dept. de Engenharia 
Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos 
PMR – 2202 Introdução Manufatura Mecânica 
Prof. Dr. Gilmar Ferreira Batalha