Unidade 5-Trefilação_BR

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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III
(CCE0693)
Professor Gustavo Simão
gustavosimao@uol.com.br
Prof. Gustavo Simão
1
Unidade 5 
Trefilação
Prof. Gustavo Simão
Unidade 5 - Trefilação
 
Características gerais
Dispositivo básico - fieira
Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
Trefilação de arames
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Características gerais
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Características gerais
O que é: a trefilação é uma operação em que a matéria-prima é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente (FIEIRA ou TREFILA) por meio de uma força trativa aplicada do lado de saída da matriz.
O escoamento plástico é produzido principalmente pelas forças compressivas provenientes da reação da matriz sobre o material.
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Características gerais
Forma resultante: simetria circular é muito comum em peças trefiladas, mas não obrigatória.
Condições térmicas: normalmente a frio.
Uso - Produtos mais comuns:
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Características gerais
Os Tubos podem ser trefilados dos seguintes modos:
sem apoio interno (REBAIXAMENTO ou AFUNDAMENTO)(fig.a)
com mandril passante (fig.b)
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Características gerais
Os Tubos podem ser trefilados dos seguintes modos:
com plug (bucha) interno (fig. c)
com bucha flutuante (fig.d)
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Características gerais
Vantagens:
O material pode ser estirado e reduzido em seção transversal mais do que com qualquer outro processo;
A precisão dimensional obtida é maior do que em qualquer outro processo exceto a laminação a frio, que não é aplicável às bitolas comuns de arames;
A superfície produzida é uniformemente limpa e polida;
O processo influi nas propriedades mecânicas do material, permitindo, em combinação com um tratamento térmico adequado, a obtenção de uma gama variada de propriedades com a mesma composição química
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Dispositivo básico - fieira
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Dispositivo básico - fieira
A fieira é o dispositivo básico da trefilação e compõe todos os equipamentos trefiladores.
Geometria da fieira: é dividida em quatro zonas (ver figura abaixo)
de entrada
de redução (a = ângulo de abordagem)
(guia) de calibração-zona cilíndrica(acabamento é crítico)
de saída
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Dispositivo básico - fieira
Material: 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. (figura abaixo)
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)
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Dispositivo básico - fieira
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Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
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Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
Bancadas de Trefilação
Na figura abaixo pode-se observar o aspecto esquemático de uma bancada de trefilação, com os respectivos componentes.
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Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
Trefiladoras de Tambor
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grandes grupos, a saber:
Simples (1 só tambor)- para arames grossos
Duplas para arames médios
Múltiplas (contínuas) para arames médios a finos.
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Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
Trefiladoras de Tambor
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grandes grupos, a saber:
Simples (1 só tambor)- para arames grossos
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Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
Trefiladoras de Tambor
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grandes grupos, a saber:
Duplas para arames médios
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Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
Trefiladoras de Tambor
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grandes grupos, a saber:
Múltiplas (contínuas) para arames médios a finos.
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Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
Trefiladoras de Tambor
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grandes grupos, a saber:
Múltiplas (contínuas) para arames médios a finos.
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Equipamentos – bancadas, trefiladores de tambor, componentes
Os elementos das máquinas de trefilação dependem das características de cada máquina. Existem entretanto componentes básicos que ususalmente sempre estão presentes nas trefiladoras. Eles são:
Carretel alimentador
Porta-fieira
Garra ou mordaça para puxar a primeira porção do arame
Tambor para enrolar o arame trefilado
Sistema de acionamento do tambor
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Trefilação de arames
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Trefilação de arames
Um dos usos mais corriqueiros da trefilação é a produção de arames de aço. Por esta razão especificam-se abaixo algumas das principais características deste processo.
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.
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Trefilação de arames
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
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Trefilação de arames
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.
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Trefilação de arames
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: subcritico, entre 550 a 650°C
Objetivo: remover efeitos do encruamento.
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Trefilação de arames
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.
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Trefilação de arames
Análise da trefilação de arames
Carga de trefilação
Para cada passe de trefilação, a carga necessária pode ser estimada pela seguinte expressão:
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Trefilação de arames
Análise da trefilação de arames
OBSERVAÇÕES:
1- Em trefiladoras múltiplas o arame pode ficar sujeito a uma pequena tração à ré a partir da segunda trefila; com isto a tensão de trefilação st aumenta, mas a pressão na interface da matriz com o metal cai, diminuindo o desgaste da fieira:
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Trefilação de arames
Análise da trefilação de arames
OBSERVAÇÕES:
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Trefilação de arames
Análise da trefilação de arames
Modos especiais de deformação na trefilação
a - Se o ângulo de abordagem da trefila é superior a um certo valor crítico acr1 ocorre um cisalhamento interno no material, separando-se uma zona que adere fieira e forma uma falsa matriz (ZONA MORTA) através da qual prossegue a trefilação. Tem-se que:
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Trefilação de arames
Análise da trefilação de arames
b - Se o ângulo de abordagem excede um outro valor crítico:
a zona morta formada não adere à fieira e sim desliza para trás (DESCASCAMENTO): a camada superficial da
peça se destaca e o núcleo da mesma deixa de se deformar, atravessando a trefila com velocidade de saída igual à de entrada.
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Trefilação de arames
Análise da trefilação de arames
Veja na figura as condições de fluxo em relação aos ângulos críticos.
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