TREFILAÇÃO_LSJ 2015 1

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Material adaptado do Prof. Hélio Cordeiro de Miranda
TREFILAÇÃO
Processos de Conformação 
Plástica (TE 0166)
Prof. Luiz Soares Júnior
Universidade Federal do Ceará – UFC
Departamento de Engenharia Mecânica - DEM
Material adaptado da apostila do Prof. Hélio Cordeiro - UFC
2015-1
Processos de 
Conformação Plástica
Trefilação
Observação: ler capítulo sobre Trefilação na 
apostila. 
Livros indicados no plano de aula
Páginas 61 a 73.
Objetivos da disciplina
O aluno deverá ao final:
 Conhecer os principais processos de fabricação por 
conformação plástica, suas características técnicas, 
capacidade produtiva e limitações.
SUMÁRIO
 Importância e conceito do processo
 Aplicações 
 Processo de trefilação
 A fieira 
 Equipamentos empregados
 Esforços
 Lubrificação 
 Defeitos 
Trefilação
Os primeiros fios metálicos 
fabricados na Alemanha e 
França por arraste manual 
(século XIII)
A industrialização ocorreu em 
torno de 1825 nos Estados 
Unidos.
Poucas mudanças na geometria.
Avanços nos materiais e nos 
aspectos metalúrgicos.
Fonte:www.ferrette.com.br
Trefilação
Conceito
A trefilação é um processo de conformação plástica que se
realiza pela operação de condução de um fio (ou barra ou tubo)
através de uma ferramenta (fieira), de formato externo cilíndrico e
que contém um furo em seu centro, por onde passa o fio.
Trefilação
Conceito 
A passagem do fio pela fieira provoca
redução de sua seção e, como a operação
é normalmente realizada a frio
(temperatura abaixo da temperatura de
recristalização), ocorre o encruamento
com a alteração das propriedades
mecânicas do material do fio.
O esforço de deformação plástica é de
compressão indireta.
Trefilação
Aplicações
A trefilação é utilizada para fabricar barras, tubos, arames e fios 
de metais ferrosos e não ferrosos.
Trefilação
Aplicações gerais 
Trefilação
 Classificação em função do diâmetro
Trefilação
Etapas do processo - Aspectos Gerais 
Matéria-prima: fio-máquina (por exemplo)
Descarepação ou 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
Trefilação
Etapas do processo - Aspectos Gerais 
Trefilação
Pelo aquecimento, (no processo de fabricação anterior) ocorre a
formação de camadas de óxidos na superfície do material para ser
trefilado.
Remoção por decapagem química
Etapas do processo - Aspectos Gerais 
Trefilação
Etapas do processo - Aspectos Gerais 
Trefilação
Trefilação
Etapas do processo – Exemplo para tubos
http://moodle.joinville.ifsc.edu.br/~edonir.krutzsch/
Trefilação
Processo: fabricação de tubos
Trefilação
Processo: fabricação de tubos
Trefilação
Processo: fabricação de tubos
Trefilação
A Fieira - diversas configurações
Fieira produzida com núcleo em Metal Duro de Perfil Retangular 
para Trefilação de Cobre.
http://www.retimicron.com.br/
Fieira com perfis especiais
http://www.kdies.com/tungsten-carbides-drawing-dies.php
http://www.paradie.com/products
Trefilação
A Fieira
Na fieira, o furo, com diâmetro decrescente, apresenta um perfil
na forma de funil curvo ou cônico.
Trefilação
Materiais para Fieiras
Metal duro (≅ 95% de carboneto de tungstênio e 5% de cobalto) para fios 
com diâmetro superior a 2 mm. 
Trefilação
Outros materiais para Fieiras
 Aços de alto C revestidos de Cr 
 Aços especiais (Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-W, etc.) 
 Ferro fundido branco 
 Cerâmicos (pós de óxidos metálicos sinterizados) 
Trefilação Geometria da Fieira
Trefilação
Geometria da Fieira – Variações conforme fabricante
http://www.ablewd.com.tw/ablewd2.asp
Trefilação
Efeitos associados com o ângulo da Fieira e modo de 
deformação do material trefilado.
Trefilação
Efeitos associados com o ângulo da Fieira
À medida que o ângulo α é aumentado, o esforço de trefilação aumenta 
novamente devido ao aumento da deformação redundante, porém esse 
aumento só continua até atingir o chamado primeiro ângulo crítico αcr1.
A partir do αcr1, ocorre um cisalhamento interno no material, separando-
se uma zona que se adere a fieira e forma uma “falsa matriz” (zona morta) 
através da qual prossegue a trefilação. Nesse modo, nem todo o material 
toca a superfície de matriz com previsto, o que diminui o atrito gerado pelo 
contato. 
Trefilação
Efeitos associados com o ângulo da Fieira
A continuação do α faz com que a zona morta formada não se fixe à fieira
e desliza para trás (DESCASCAMENTO). O núcleo da barra nãose
deforma, atravessando a fieira com velocidade de saída igual à de
entrada.
Trefilação
Trabalho Redundante (distorção)
- O material sofre um processo de deformação interna (distorção) que 
não contribui para as mudanças dimensionais.
- Essa distorção contribui para o endurecimento do material.
- O efeito é maior nas camadas superficiais que no centro 
(heterogeneidade).
- A intensidade é (em grande parte) função do ângulo da fieira (2α).
- Na prática usam-se α pequenos e grandes reduções minimizando o 
efeito da distorção.
Trefilação
Formação das rupturas centrais (central burst) 
Segundo Avitzur
Trefilação
Trabalho total 
de trefilaçao
Trefilação
Observações gerais
Para cada redução dada existe um valor ótimo do ângulo α, que é
aquele que minimiza a carga (força) e conseqüentemente o trabalho total
de trefilação, Wt.
Quanto maior for o ângulo α, menor será a área de contato, e
conseqüente menor atrito (Wa). Quanto maior for o ângulo α, maior será
a força para a conformação porque maior é a redução (Wr).
Trefilação
Desgate na Fieira
O desgaste da fieira se dá de maneira não uniforme ao longo de
seu perfil: a intensidade de desgaste é menor no meio, maior na
saída e muito maior na entrada.
Para evitar desgastes excessivos, utiliza-se fluido 
com a função de lubrificar e refrigerar o conjunto 
fio-fieira
Trefilação
Controle geométrico e dimensional do Arame
O controle dos produtos de trefilação é difícil de ser realizado
principalmente pelo fato das pequenas seções do produto (caso
dos fios finos) e das elevadas velocidades de trabalho.
As técnicas experimentais de aplicação mais imediatas: ensaios
mecânicos, ensaios metalográficos e verificação metrológica (diâmetros,
ovalizações e defeitos).
Trefilação
Controle geométrico e dimensional da Fieira
Feito pelo método indireto, verificando as dimensões de um fio 
passando pela fieira.
Em laboratório: pesagem do fio ou o método da medição da resistência 
elétrica, antes e após a passagem de um comprimento conhecido. 
No processo: pode-se utilizar micrômetros, comparadores ou microscópio 
ópticos. 
Tolerância da ordem de milésimos de milímetro com afastamento 
negativo.
Trefilação
Equipamentos empregados
Trefiladora de bancada
mecânica ou hidráulica
Trefiladora de tambor 
Trefilação
Equipamentos empregados
ESQUEMA DE MÁQUINA DE TREFILAR À TAMBOR 
TREFILADORAS DE TAMBOR
· Simples (1 só tambor) - para arames 
grossos 
· Duplas para arames médios
· Múltiplas (contínuas) para arames 
médios a finos.
Trefilação
Equipamentos empregados
MÁQUINAS DE TREFILAR À TAMBOR
Trefilação
Equipamentos empregados
 Anéis são fabricados em aço não temperado, mas com um
revestimento de material cerâmico(principalmente para fios capilares).
 O deslizamento lateral ou tangencial do fio sobre o anel provoca o
seu gradativo desgaste, exigindo uma operação periódica de retificação
para se manter a relação entre as velocidades do conjunto de anéis.
 Na operação final de rebobinamento, deve-se variar continuamente a
velocidade angular do carretel para cada camada de fio enrolado, pois a
velocidade periférica deve ser mantida constante.
Trefilação
Equipamentos empregados
ESQUEMA DE TREFLADORA DE BANCADA MECÂNICA
Barras e tubos:
Trefilação
Equipamentos empregados
TREFLADORA DE BANCADA MECÂNICA
Trefilação
Equipamentos empregados
Outros equipamentos:
 máquinas de afinar a ponta do fio; 
 máquinas de alimentação contínuas; 
 equipamentos de decapagem; 
 fornos para tratamento térmico de recozimento; 
 equipamentos para revestimento dos fios com materiais 
plásticos ou metálicos (esmaltação, estanhagem ou zincagem). 
Trefilação
Esforços: Tensões e Deformações
Trefilação
ESFORÇO: Carga de trefilação por passe
Leva em conta a real carga de conformação, considerando as deformações por 
atrito e redundante. Válido para barras
Trefilação
Lubrificantes – Características desejáveis
• Manter inalteradas as condições de lubrificação sob altas temperaturas e 
pressões;
• Diminuir o atrito superficial;
• Comportar-se como lubrificante e refrigerante;
• Impedir a adesão metálica;
• Reduzir a transferência do metal entre a peça e matriz;
• Expulsar partículas metálicas abrasivas;
• Garantir condições aceitáveis de abamento superficial;
• Ser de fácil remoção;
• Não ser tóxico;
• Baixo custo de aquisição;
• Condutividade elétrica aceitável para permitir o desaparecimento de cargas 
elétricas estáticas por ação do atrito entre outras.
Trefilação
Tipos de Lubrificação
• Lubrificação Seca: qualquer sólido de baixa resistência ao cisalhamento
pode ser utilizado como lubrificante. Exemplo: chumbo, grafite, sabão,
polímeros, ceras etc.
• Lubrificação Líquida: a interface (pelicula) entre as partes é líquida e a
característica mais importante é a viscosidade. Exemplo: óleo minerais, água
etc. .
• Lubrificação Limite: são lubrificantes sólidos ou líquidos que reagem
quimicamente bem com metais na formação de películas aderentes formando
películas.
Trefilação
Lubrificantes na Trefilação
 A escolha baseia-se em parâmetros como o tipo do material
usado na ferramenta e na peça, a temperatura e a velocidade de
processo.
Os lubrificantes secos são mais utilizados na trefilação de metais
ferrosos e os úmidos são bastante utilizados na trefilação de
metais não ferrosos.
Trefilação
Lubrificantes na Trefilação
lubrificantes secos
Trefilação
Defeitos dos produtos
Relacionados com a FIEIRA
 Anéis de trefilação;
 Marcas de trefilação;
 Trincas;
 Riscos;
 Rugosidade elevada.
Trefilação
Defeitos dos produtos
Trincas internas em ponta de flecha 
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.
Essa 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, (fieira de menor ângulo).
Trefilação
Defeitos dos produtos
Relacionado com o processamento da matéria prima e/ou
produto trefilado
(a) Diâmetro escalonado;
(b) Fratura irregular com estrangulamento;
(c) Fratura com risco lateral;
(d) Fratura com trinca aberta em duas partes;
(e; f) Marcas na forma de “V” e ruptura taça-cone.
Trefilação
Defeitos dos produtos
-Diâmetro escalonado: causado por partículas duras que 
ficam retidas na fieira e posteriormente se desprendem.
-Fratura irregular com estrangulamento: causada por esforço 
excessivo devido a lubrificação deficiente ou redução 
excessiva.
Trefilação
Defeitos dos produtos
-Fratura com risco lateral ao redor da marca de inclusão: 
causada por partícula dura inclusa no fio inicial proveniente da 
laminação ou extrusão.
-Fratura com trinca aberta em duas partes: causada por 
trincas de laminação.
Trefilação
Defeitos dos produtos
-Marcas em forma de “v” ou fratura em ângulo: causadas por 
redução grande e parte cilíndrica pequena, com inclinação do 
fio na saída; ruptura de parte da fieira com inclusão de 
partículas no contato fio-fieira; inclusão de partículas duras 
estranhas.
- Fratura irregular formando taça cone: causada por redução 
pequena e ângulo de fieira muito grande, com acentuada 
deformação da parte central.
Trefilação
Defeitos dos produtos
Defeito chevron em produtos trefilados.
figura extraída de DEFECTS AND FAILURE IN ULTRA-FINE COPPER MAGNET
WIRE, L.E. Murr and R.D. Flores, Scripta Materialia, Vol. 39, Nos. 4/5, pp. 527–532, 1998
Trefilação
Observações gerais
O ângulo ótimo da fieira para resultar em mínima força,
aumenta com o aumento da redução.
A velocidade de trefilação de arame nos equipamentos
modernos pode superar 1500 m/min (geralmente variam de 0,5 a
40 m/s).
A tensão de trefilação (e potência) diminui com o aumento da
temperatura e diminuição da velocidade de trefilação.
Trefilação
Observações gerais
As velocidades de trefilação para barras variam de cerca de 10
a 100 m/min. Existem disponíveis no mercado bancadas de
trefilação com capacidade para 135 000 kgf de força de arraste e
saída de barras até 30 m.
A velocidade de trefilação não pode ser muito alta (> 40 m/s)
principalmente pela influência do sistema de lubrificação pois, os
lubrificantes podem se decompor.
Trefilação
Observações gerais
Quanto maior a intensidade de redução e maior o ângulo da
matriz, maior será o trabalho redundante.
•No geral, quanto mais dúctil for o material, maior pode ser o ângulo da
fieira.
Segundo Dieter (1988), os processos comerciais de trefilação
de arames empregam semi-ângulos (α) na faixa entre 6 a 10
graus e reduções de 20%.
Trefilação
Aspectos Gerais
Propriedades mecânicas do aço AISI 1045 na condição de
fornecimento trefilado e na condição laminado a quente
Trefilação
www.cimm.com.br Centro de Informação Metal Mecânica
www.abal.org.br Associação Brasileira do Alumínio
www.infomet.com.br Informações sobre processos e materiais
www.arcelormittal.com/br/ Arcelor Brasil
www.hyspex.com.br Vídeos e imagens de alguns processos
www.abmbrasil.com.br Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais
www.ibs.org.br Instituto Brasileiro de Siderurgia
www.mmborges.com/ Dep. de Engenharia de Produção da UFJF
Sites interessantes