Processo de Trefilação na Indústria Mecânica

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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
TREFILAÇÃO 
 
Trabalha realizado por alunos de Graduação em Engenharia Industrial 
Mecânica e Engenharia da Produção, substituindo a nota da primeira prova do 
segundo semestre de 2013. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SANTOS – SP 
2013 
Trabalho apresentado no Curso 
Superior das Engenharias 
Mecânica e Produção da 
Universidade Santa Cecilia 
Orientador: Valmir Demarchi 
 
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Resumo 
 
Este trabalho aborda o processo de conformação mecânica por trefilação, desde a 
obtenção da matéria prima até as aplicações do produto final, incluindo o comportamento 
da estrutura antes, durante e depois do processo, além de ferramentas utilizadas, 
tratamentos térmicos e diferentes métodos de obtenção dos mais variados produtos 
trefilados. 
A trefilação é um dos processos mais utilizados na indústria atual, por isso se torna 
importante o estudo do assunto e a busca para a constante melhoria no processo, 
diminuindo os custos e aumentando a qualidade dos produtos. 
A análise deste processo é de fundamental importância para compreensão da 
disciplina “Processos de Fabricação Mecânica” do curso de graduação em Engenharia 
Industrial Mecânica e Engenharia de Produção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Abstract 
 
This essay discusses the process of mechanical conformation via drawing, since 
the obtainment of the raw material to the applications of the final product, including the 
behavior of the structure before, during and after the procedure, the tools used, heat 
treatments and different methods for obtaining the most varied drawn products. 
Drawing is currently one of the most utilized industrial processes, so its continuous 
study and research becomes relevant, aiming to improve the process, reducing costs and 
increasing the quality. 
The analysis of this process is fundamental to comprehend the subject on 
Mechanical Manufacturing Processes, from the degree in Industrial Mechanical 
Engineering and Production Engineering. 
 
 
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Índice de Figuras 
Figura 1 - Trefilação por arraste manual ............................................................................ 9 
Figura 2 - Antiga máquina de trefilação .............................................................................10 
Figura 3 - Máquina de trefilar sem deslizamento ...............................................................11 
Figura 4 - Máquina de trefilar com deslizamento ...............................................................12 
Figura 5 - Detalhe construtivo de uma fieira ......................................................................16 
Figura 6 - Esquema de montagem de uma fieira ...............................................................17 
Figura 7 - Representação da fieira ....................................................................................18 
Figura 8 - Diferentes modelos de matrizes ........................................................................18 
Figura 9 - Comparação do comportamento elástico de um aço e do alumínio ..................21 
Figura 10 - Detalhe da variação de tensão dentro da fieira ...............................................21 
Figura 11 - Diagrama explicativo .......................................................................................23 
Figura 12 - Fio-máquina sendo transportado.....................................................................25 
Figura 13 - Relação de propriedades mecânicas decorrentes do aumento de deformação 
plástica, que gera o encruamento .....................................................................................26 
Figura 14 - Diagrama tensão x deformação convencional ................................................27 
Figura 15 - Alongamento decorrente de um ensaio de tração ...........................................27 
Figura 16 - Estricção ocorrida em um corpo de prova .......................................................28 
Figura 17 - Efeito do encruamento na resistência à tração de aços-carbono ....................29 
Figura 18 - Processo de decapagem .................................................................................31 
Figura 19 - Demonstração da zona de atrito .....................................................................36 
Figura 20 - Gráfico Tensão/Deformação, variação das propriedades mecânicas de um aço 
de baixíssimo teor de carbono (0,0070%), adaptado de Dieter 1988 ................................39 
Figura 21 - Alteração da estrutura de grão de um material metálico devido à conformação 
mecânica a frio. .................................................................................................................41 
Figura 22 - Tensão residual longitudinal em função da redução de área por trefilação. ...42 
Figura 23 - Diferentes tipos de barras trefiladas ................................................................45 
Figura 24 - Diferentes modelos de tubos trefilados ...........................................................46 
Figura 25 - Sem suporte interno ........................................................................................47 
Figura 26 - Mandril passante .............................................................................................47 
Figura 27 - Bucha (Plug) fixo .............................................................................................48 
Figura 28 - Bucha (Plug) flutuante .....................................................................................48 
 
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Figura 29 - Diâmetro escalonado ......................................................................................49 
Figura 30 - Fratura irregular ...............................................................................................50 
Figura 31 - Fratura com risco lateral ao redor da marca de inclusão ................................50 
Figura 32 - Fratura com trinca ...........................................................................................50 
Figura 33 - Marcas em “V” .................................................................................................50 
Figura 34 - Ruptura tipo estricção .....................................................................................51 
Figura 35 - Ruptura tipo borra ...........................................................................................51 
Figura 36 - Ruptura tipo cone ............................................................................................52 
Figura 37 - Ruptura tipo palha ...........................................................................................52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Índice de Tabelas 
Tabela 1 - Catálogo de produtos Votoraço ........................................................................16 
Tabela 2 - Ângulocritico para matriz de diamante ............................................................19 
Tabela 3 - Módulo de elasticidade (E) para diversos metais .............................................20 
Tabela 4 - Comparação de produtos laminados a quente e trefilados a frio .....................22 
Tabela 5 - Efeito do encruamento sobre as propriedades de tração de um aço de baixo 
carbono..............................................................................................................................26 
Tabela 6 - Valores de µ para trefilação ..............................................................................36 
Tabela 7 - Classificação de produtos trefilados .................................................................44 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
1. Introdução .................................................................................................................... 9 
2. Origem da Trefilação.................................................................................................... 9 
3. Máquinas de Trefilação ...............................................................................................10 
 3.1.Máquinas de trefilar que exercem diferentes tipos de esforços ............................10 
 3.1.1.Máquinas de trefilar sem deslizamento .......................................................10 
 3.1.2.Máquinas de trefilar com deslizamento .......................................................11 
 3.2.Máquinas de trefilar pelo diâmetro do fio ..............................................................13 
 3.3.Máquinas de trefilar que exercem diferentes tipos de lubrificação ........................14 
4. Tipos de Trefilação......................................................................................................14 
 4.1.Trefilação a frio .....................................................................................................14 
 4.2.Trefilação a quente ...............................................................................................15 
5. Matéria Prima ..............................................................................................................15 
6. Ferramentas (Matrizes) ...............................................................................................16 
7. Comportamento Tensão x Deformação ......................................................................20 
8. Mecânica de Trefilação ...............................................................................................21 
9. Propriedades Mecânicas Após o Processo .................................................................25 
10. Tratamentos Químicos e Mecânicos ...........................................................................30 
 10.1.Rebarbação ........................................................................................................30 
 10.2.Descarepação .....................................................................................................31 
 10.3.Decapagem .........................................................................................................31 
11. Tratamentos Térmicos ................................................................................................32 
 11.1.Patenteamento ....................................................................................................32 
 11.2.Recozimento .......................................................................................................34 
12. Atrito ............................................................................................................................35 
13. Lubrificação .................................................................................................................36 
 13.1.Lubrificação úmida ..............................................................................................38 
 13.2.Lubrificação seca ................................................................................................38 
 13.3.Lubrificação úmida e eletrolítica ..........................................................................38 
 13.4.Lubrificação com pastas e graxas .......................................................................38 
14. Características da Trefilação ......................................................................................39 
15. Vantagens do Processo de Trefilação ........................................................................40 
 
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16. Desvantagens do Processo de Trefilação ...................................................................41 
17. Produtos Trefilados .....................................................................................................44 
 17.1.Barras trefiladas ..................................................................................................44 
 17.2.Arames ou fios ....................................................................................................45 
 17.3.Tubos trefilados...................................................................................................45 
 17.4.Método de trefilação de tubos .............................................................................47 
18. Defeitos na Trefilação .................................................................................................48 
 18.1.Defeitos causados na preparação da matéria prima ...........................................48 
 18.2.Defeitos relacionados à fieira ..............................................................................49 
 18.3.Defeitos típicos de produtos trefilados ................................................................49 
 18.4.Rupturas .............................................................................................................51 
19. Conclusão ...................................................................................................................53 
20. Bibliografia ..................................................................................................................54 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
 
Para que se realizem coisas simples do dia-a-dia como, acender a luz, mexer no 
computador, realizar ligações telefônicas, ligar a televisão ou utilizar qualquer outro 
eletrodoméstico, é necessário à utilização de fios elétricos, que são obtidos através de um 
processo de conformação mecânica, chamado trefilação, onde também pode-se obter 
cabos e arames de diferentes tipos de materiais para diversas aplicações. 
O objetivo deste trabalho é abordar todo o processo de trefilação, bem como sua 
aplicação na indústria, seus produtos e suas vantagens. 
 
2. Origem da Trefilação 
 
O processo de trefilação foi desenvolvido a partir do momento que se constatou a 
dificuldade de fabricar fios metálicos com pequenos diâmetros, que eram até então eram 
realizados de formas planas por simples processo de martelamento manual. Os primeiros 
fios metálicos foram fabricados na Alemanha e França por arraste manual, no século XIII, 
utilizando metais como ouro e prata. Mas apenas em 1925 foi industrializado na 
Pennsylvania nos Estados Unidos. 
 
Figura 1 - Trefilação por arraste manual 
 
Desde então não houveramgrandes evoluções na forma geométrica das fieiras, 
porém a área metalúrgica do processo evoluiu, obtendo-se a parte de ações com 
composições químicas uniforme. 
 
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Figura 2 - Antiga máquina de trefilação 
 
Com o crescimento da área de processo de fabricação, também ocorre o 
crescimento da competitividade, onde é necessário reduzir custos, evitando a perda de 
matéria prima e energia, e a buscar produtos de melhores qualidades. 
Produtos obtidos do processo de trefilação têm sido cada vez mais utilizados nos 
últimos anos. Arames de aços, fios de cobre (utilizados nos setores elétricos) e barras 
trefiladas (utilizadas na indústria automobilística reduzindo posteriormente etapas de 
usinagem, gastos e consumo de energia). 
 
3. Máquinas de Trefilação 
 
As máquinas de trefilar podem ser definidas de três maneiras diferentes, as que 
exercem diferentes tipos de esforços, diferentes tipos de lubrificação e diferentes 
diâmetros do fio trefilado. 
 
3.1. Máquinas de trefilar que exercem diferentes tipos de esforços 
As máquinas de trefilação que exercem esforços são separadas em dois tipos: 
máquinas de trefilação sem deslizamento e com deslizamento. 
3.1.1. Máquinas de trefilar sem deslizamento 
Este equipamento é constituído de cinco peças principais, desbobinadeira, anel 
tirante e acumulador, roldana, fieira e bobinadeira. 
O fio é tracionado primeiramente pelo anel tirante e acumulador. Com isso a 
desbobinadeira desenrola o fio que é então guiado por uma roldana. Devido ao esforço 
 
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exercido pelo anel tirante o fio passa pelo furo da fieira onde é trefilado. O anel tirante, 
além de tracionar o fio, também o acumula permitindo seu movimento para uma segunda 
fieira. Um segundo anel tirante e acumulador traciona o fio trefilado e passa o mesmo 
para uma nova fieira com um diâmetro menor. Este processo se repete até atingir o 
diâmetro desejado de formas múltiplas e continuas, com diferentes fieiras no mesmo 
equipamento. Após atingir a medida desejada o produto final é enrolado por uma 
bobinadeira. 
Toda vez que o fio trefilado atravessa uma fieira ele diminui seu diâmetro e 
aumenta seu comprimento. Devido a isso existe um aumento da velocidade dos anéis 
tirantes que deve ser controlada, pois nem sempre essas velocidades são exatas. Por 
isso existe o acúmulo de fio no anel tirante, para trabalhar com uma reserva de fio antes 
das velocidades serem ajustadas conforme necessário. 
Se houver um grande acúmulo de fio no anel tirante deve-se reduzir a velocidade 
do anel ou então aumentar a velocidade do anel seguinte, compensado assim o acúmulo. 
Para facilitar o controle da velocidade e obtenção de melhores resultados, existem alguns 
equipamentos que dispõem de controle lógico programado, que identifica se é necessário 
aumentar ou reduzir a velocidade dos anéis tirantes de forma independente. 
 
 
Figura 3 - Máquina de trefilar sem deslizamento 
 
3.1.2. Máquinas de trefilar com deslizamento 
As máquinas de trefilar com deslizamento são muito utilizadas para trefilação de 
fios metálicos de pequenas espessuras. O funcionamento é semelhante ao das máquinas 
sem deslizamento, seu diferencial é que o anel tirante não acumula o fio. 
 
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O fio máquina sai de uma desbobinadeira e segue para uma roldana que fica 
alinhada a primeira fieira. O fio é tracionado pelo anel tirante fazendo o mesmo passar 
pela fieira, é então enrolado na forma de uma hélice cilíndrica com o passo igual ao 
diâmetro do fio, sendo que o começo da hélice fica alinhado com a saída da primeira 
fieira e o final da hélice fica alinhado com a entrada da segunda fieira. Após o fio trefilado 
passar pela segunda fieira ele é tracionado pelo segundo anel tirante, que esta com uma 
velocidade maior para compensar o aumento no comprimento exercido pela fieira. E 
assim segue de forma repetitiva por outras fieiras até atingir o diâmetro desejado. 
Um problema comum que ocorre com este equipamento é o deslizamento 
tangencial do fio em relação ao anel tirante, pois com o passar do tempo a fieira se 
desgasta e com isso o fio trefilado passa a ter um diâmetro maior, além do passo da 
hélice e a velocidade saírem das especificações ideais. Outro problema é que ao ter 
fieiras múltiplas o comprimento tende a ser muito grande em relação ao anel tirante e a 
sua velocidade. Para essa situação são utilizados dois eixos-árvores em eixos paralelos, 
com anéis de diâmetros crescentes, aumentando assim a velocidade tangencial do anel 
com diâmetro maior. 
Os anéis tirantes são fabricados em aço não temperado, porém o seu revestimento 
é de metal-duro ou metal cerâmico, que são materiais mais resistentes ao desgaste. 
Mesmo estes materiais, com o tempo de trabalho, estão sujeitos ao desgaste devido ao 
deslizamento lateral e tangencial do fio em relação ao anel Por isso deve ser realizada 
retificação dos anéis periodicamente. Neste processo a velocidade de enrolamento da 
bobina também deve ser controlada em relação à tensão imposta do arame, geralmente 
esta velocidade é controlada por um dispositivo chamado dancer. 
 
 
Figura 4 - Máquina de trefilar com deslizamento 
 
 
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3.2. Máquinas de trefilar pelo diâmetro do fio 
As máquinas de trefilar são ainda classificadas segundo o diâmetro do produto 
(barras, fios grossos, fios médios, fios finos e fios capilares). 
As máquinas de trefilar barras redondas (diâmetro superior a 5 mm), tubos ou 
outros formatos são de grande porte e permitem grandes reduções (maior que 70%). 
Essas máquinas possuem poucas fieiras (normalmente três ou quatro) e geralmente são 
sem deslizamento. As forças de trefilação atingem o nível de toneladas e as velocidades 
de trefilação são de ordem de 2 m/s. Este equipamento é classificado como trefiladora de 
bancada, pois seus produtos não podem ser bobinados. 
Máquinas que trefilam fios grossos (diâmetro entre 5 a 2 mm) apresentam anéis 
tirantes individualizados, mas trabalham a velocidades superiores podendo passar por um 
forno de recozimento continuo após a última etapa de trefilação e antes do bobinamento. 
Este equipamento é classificado como trefiladora de tambor simples, com apenas um 
tambor. 
As máquinas de trefilar fios médios (diâmetros menores de 2 ate 0,5 mm) e fios 
finos (diâmetros menores de 0,5 a 0,15 mm) são sempre máquinas com deslizamento, 
dotadas de quatro cones com quatro ou cinco anéis. Cada anel corresponde a uma fieira 
e o fio passa por ela tanto no sentido da saída como no da entrada do anel. Essas 
máquinas têm geralmente sistema de lubrificação por imersão, podendo também ser por 
aspersão. As máquinas de trefilar fios finos têm a velocidade maior que a de trefilar fios 
médios. O bobinamento dos fios deve a qualidade do fio, devendo tomar cuidado com a 
tensão aplicada e ao passo dos fios durante a operação de bobinamento, que é enrolado 
no carretel. Este equipamento é classificado como trefiladora de tambor duplo. 
As máquinas de trefilar fios capilares (diâmetros inferiores a 0,15 mm) apresentam 
algumas particularidades em função dos cuidados exigidos por um produto de dimensões 
reduzidas e manipulação difícil. O acionamentodos anéis e da movimentação dos 
carretéis deve ter alta precisão e não pode haver vibrações mecânicas. O fio é trefilado 
em um só percurso, tracionado por um anel de um cone e retornando ao anel do cone 
paralelo, sem passar por uma fieira. Então deve encaminhar o fio à fieira seguinte. O 
sistema de lubrificação permite que o lubrificante toque o fio para atender as condições 
de pequena redução e pequeno atrito entre o fio e a fieira. O fio capilar provoca um 
grande desgaste nos anéis, sendo assim necessário revestir com material cerâmico. A 
 
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velocidade de trabalho pode atingir até 40 m/s. Este equipamento é classificado como 
trefiladora de tambor continua, possuindo vários tambores. 
 
3.3. Máquinas de trefilar que exercem diferentes tipos de lubrificação 
As máquinas de trefilação podem ser classificadas também de acordo com o 
sistema de lubrificação em: 
• Máquinas com sistema de imersão, em que a fieira e os anéis permanecem 
imersos no liquido refrigerante e lubrificante. 
• Máquinas com sistema de aspersão, em que a fieira recebe um jato líquido 
refrigerante e lubrificante. 
 
4. Tipos de Trefilação 
 
A trefilação é um processo de conformação plástica que se realiza pela operação 
de conduzir um fio através de uma ferramenta denominada fieira, esse processo fabrica 
arames e barras finas de metal, ele acarreta na redução da seção transversal e 
respectivo aumento no comprimento do material. Os principais tipos de trefilação são: 
Trefilação a frio e Trefilação a quente 
 
4.1. Trefilação a frio 
A trefilação a frio é a mais utilizada para a fabricação dos produtos trefilados, esse 
processo é geralmente executado abaixo da temperatura de recristalização, o fio sofre o 
encruamento que é ocasionado pela interação das discordâncias entre si e outras 
barreiras, como por exemplo, o contorno de grãos. Essa deformação plástica produz um 
aumento no número das discordâncias, as quais elevam a tensão interna na rede 
cristalina resultando no aumento da dureza e no decréscimo da ductibilidade. 
Esse tipo de trefilação é usada para metais de estrutura CFC (Cúbico de Fase 
Centrado). O fio que passa por esse processo é preso na tarracha da trefila, sendo 
puxado através da mesma. O volume do objeto permanece constante embora o seu 
diâmetro diminua e seu comprimento aumente. Geralmente são usadas mais de uma 
tarracha seguidas umas das outras, reduzindo sucessivamente o diâmetro. A área de 
 
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redução da seção transversal de fios finos varia entre 15 e 25 % e fios grossos entre 20 e 
45 %. 
É importante que a tarracha gire deixando o fio deslizar com menos resistência a 
uma velocidade constante, evitando que ele prenda no equipamento e possivelmente 
rompa. O fato de esse processo exigir uma maior força para a extração do fio, sem um 
aquecimento prévio, pode causar uma exaustão antecipada do equipamento e fadigas no 
metal. Para diminuir esses efeitos é necessário que haja uma lubrificação, pois ela além 
de permitir uma maior durabilidade das tarrachas, permite um melhor acabamento. 
 
4.2. Trefilação a quente 
A trefilação a quente requer menos energia para deformar o metal e proporcionar 
uma maior habilidade para o escoamento plástico sem o surgimento de trincas, além de 
uma maior homogeneidade da estrutura, devido as rápidas taxas de difusão presentes 
nas temperaturas do trabalho a quente. 
Essa trefilação aplica-se a metais de estrutura CCC (Cúbico de Corpo Centrado) e 
em alguns metais de estrutura HC (Hexagonal Compacto). Por esses materiais serem 
pouco maleáveis é necessário aquecê-los a uma temperatura adequada para se obter a 
estrutura CFC, para que possam ser trefilados passando pelos processos anteriormente 
citados na trefilação a frio. Após esses procedimentos são resfriados, recuperando suas 
características originais. 
 
5. Matéria Prima 
 
A principal matéria prima para realização da trefilação é o fio-máquina, obtido 
através do processo de laminação a quente. O fio máquina será conformado geralmente 
a frio e poderá transformar-se em diversos produtos para variadas aplicações. 
Para padronização e controle de qualidade, o fio-máquina precisa atender padrões 
nacionais e internacionais estabelecidos por normas, garantido sua confiabilidade. No 
Brasil as características dimensionais do produto são pré-estabelecidas conforme a ABNT 
NBR 6354 e os padrões de qualidade superficial atendem a norma ABNT NBR 6330. 
 
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Tabela 1 - Catálogo de produtos Votoraço 
 
Outra matéria prima geralmente utilizada na trefilação são os tubos e barras 
provenientes do processo de extrusão, para obtenção de produtos com um maior 
comprimento e menores espessuras, além de características particulares do processo de 
trefilação como, por exemplo, acabamento superficial e resistência mecânica. 
 
6. Ferramentas (Matrizes) 
 
Independente do processo ou tipo de máquina, a parte principal da trefilação é a 
matriz de trefilação, também conhecida como fieira ou trefila. A fieira pode ser dividida em 
dois componentes fundamentais para o processo como mostrado na figura a seguir. 
 
 
Figura 5 - Detalhe construtivo de uma fieira 
 
 
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O núcleo é geralmente constituído de metal duro contendo um furo no centro por 
onde passa o material, cujas dimensões vão diminuindo. Assim, seu perfil, apresenta o 
formato de um funil que, posteriormente, é montado dentro de uma estrutura cilíndrica de 
aço ou latão (também conhecida como estojo) permitindo a dissipação de calor gerado 
durante o processo, além de reduzir o custo de fabricação da ferramenta, tornando-as 
intercambiáveis, ou seja, ao término de sua vida útil, ou devido a alterações no processo, 
podemos trocar apenas o seu núcleo sem precisar trocar o estojo. 
 
Figura 6 - Esquema de montagem de uma fieira 
 
Os materiais mais comuns na confecção do núcleo são os metais duros (carboneto 
de tungstênio) já citados acima, os diamantes ou diamantes industriais monocristalinos. O 
diamante industrial é usado geralmente nas etapas iniciais de trefilação enquanto que as 
fieiras feitas de diamante natural são utilizadas nas etapas finais para trefilar fios muito 
finos ou capilares. 
O material das fieiras depende das exigências do processo (dimensões, esforços, 
tipo de lubrificação, etc.) e do material a ser trefilado e devem possuir alta resistência ao 
desgaste e a fadiga, suportar altas velocidades de produções e elevadas reduções de 
seções, durabilidade, fornecendo, acima de tudo, um acabamento liso e brilhante. 
Outros materiais que possuem essas características e também podem ser 
utilizados na fabricação dos núcleos das fieiras são: 
• Carbonetos sinterizados (sobretudo WC) – vidia 
• Aços de alto C revestidos de Cr (cromagemdura) 
• Aços ligas especiais (Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-W, etc.) 
• Ferro fundido branco 
 
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• Cerâmicos (pós de óxidos metálicos sinterizados) 
O núcleo da matriz pode ser dividido em quatro partes para melhor entendimento 
didático como mostrado na figuraa seguir, cada uma com funções distintas, porém 
devem trabalhar em perfeita harmonia para obtenção da geometria e propriedades do 
material desejado. 
 
Figura 7 - Representação da fieira 
 
• O cone de entrada (a) possui um ângulo geralmente maior que o cone de trabalho 
(b) facilitando assim a penetração do lubrificante. 
• O cone de trabalho (b), também chamado de ângulo critico, é o lugar que ocorre à 
deformação plástica do material através de compressão indireta imposta pela 
ferramenta. 
• O cilindro de calibração é o responsável pelo ajuste dimensional, geometria e 
acabamento superficial do material. 
• O cone de saída, por sua vez, permite a saída livre do fio. 
 
Figura 8 - Diferentes modelos de matrizes 
 
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A tabela a seguir indica o grau do ângulo do cone de trabalho de acordo com o 
material a ser trefilado e os esforços exigidos no processo como, por exemplo, redução 
de seção e alongamento do comprimento (%) com a utilização de fieira de diamante 
(industrial ou natural). 
Redução de seção %: 5 a 8 8 a 16 12 a 16 16 a 25 25 a 35 35 a 45 
Alongamento %: 5 a 9 9 a 14 14 a 19 19 a 23 33 a 54 54 a 69 
Materiais trefilados 
Ângulos do cone de redução da fieira conforme redução 
seção e alongamento acima 
Aços não ligados C > 0,4% 
6º 8º 10º 12º 15º 18º 
Aços ligados em geral a seco 
Latão 
7º 9º 11º 14º 17º 20º Bronze 
Aços não ligados C < 0,4% a seco 
Aços não ligados C < 0,4% 
8º 10º 12º 15º 18º 22º 
Ferro 
Latão 
9º 11º 13º 16º 19º - 
Bronze 
Aços não ligados C < 0,4% 
Aço Inox 
Trefilação a quente 
10º 10º 12º 12º 14º - 
Tungstênio 
Ligas de Alumínio duro 
10º 12º 14º 17º 20º - Níquel 
Arames para resist. Elétricas 
Cobre 
12º 14º 16º 19º 22º - Liga de Alumínio 
Arames 
Alumínio 
14º 16º 18º 21º 24º - 
Prata 
Ouro 
Zinco 
Chumbo 
Tabela 2 - Ângulo critico para matriz de diamante 
 
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7. Comportamento Tensão x Deformação 
 
A grande maioria dos materiais metálicos submetidos a uma tensão de tração 
relativamente baixa apresenta uma proporcionalidade entre a tensão aplicada e a 
deformação, conforme relação a seguir: 
σ=E.ε 
Equação 1- Relação de proporcionalidade 
 
Esta relação de proporcionalidade foi obtida a partir da analogia com a equação da 
elasticidade de uma mola (F=k.x) que é conhecida por lei de Hooke. 
A constante de proporcionalidade E, denominada módulo de elasticidade ou 
módulo de Young, fornece uma indicação da rigidez do material (resistência do material à 
deformação elástica) e depende fundamentalmente das forças de ligação atômica, ou 
seja, quanto maior a rigidez do material a ser trefilado, maior será o esforço submetido na 
matriz. No Sistema Internacional (SI), os valores de E são expressos em gigapascal 
(GPa). 
A tabela a seguir apresenta o módulo de elasticidade para alguns metais à 
temperatura ambiente. 
 
Tabela 3 - Módulo de elasticidade (E) para diversos metais 
 
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A figura a seguir faz uma comparação do comportamento elástico de um aço e do 
alumínio através do diagrama de σ x ε (Adaptada de ASKELAND & PHULÉ). 
 
Figura 9 - Comparação do comportamento elástico de um aço e do alumínio 
 
 
8. Mecânica de Trefilação 
 
Quando se deseja alongar uma barra cilíndrica, é possível tracioná-la como em um 
ensaio de tração. No entanto, se a deformação desejada exigir uma aplicação de tensão 
acima da tensão máxima ou resistência máxima a tração (σtração máx.), a barra sofrerá 
estricção e o produto obtido não mais será satisfatório. 
Nestes casos, é possível impor a deformação desejada através da trefilação. É 
óbvio que a tensão necessária para trefilar o material (σtref.) deve estar abaixo do limite 
de escoamento da barra que já passou pela fieira, para que esta não seja simplesmente 
tracionada. Observa-se na figura 10 que a fieira muda o estado de tensões no material 
em relação à tração pura, pela imposição de tensões de compressão (compressão 
indireta). A consequência disto é um aumento do cisalhamento máximo (δmáx.) sem 
necessidade do aumento da tensão de trefilação (σtref.). 
 
Figura 10 - Detalhe da variação de tensão dentro da fieira 
 
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A deformação plástica ocorrerá com mais facilidade dentro da ferramenta cônica e 
não haverá perigo de ocorrer estricção e fratura na barra já trefilada, devido a valores 
excessivos de tensões. Essa deformação também pode ser representada graficamente 
através do círculo de Mohr, que estuda a variação das tensões em um corpo em 
diferentes planos de ação. 
A geometria da fieira tem grande influência sobre a força de trefilação para que a 
qualquer passe de redução dado no material exista uma geometria de trabalho ideal que 
produz um esforço de tração mínimo em relação ao limite de escoamento do material. 
A trefilação realizada na temperatura ambiente (ou próximo disto) aumenta 
sensivelmente a resistência mecânica por encruamento. 
Conforme aumenta a resistência mecânica (limite de escoamento e limite máx. de 
tração) perde-se em ductilidade (capacidade de deformação plástica), além de geração 
de tensões residuais e distorção interna na estrutura. Muitas vezes, especialmente para 
materiais mais resistentes, torna-se necessário um tratamento térmico de alivio de 
tensões. 
A tabela a seguir faz uma comparação referente às propriedades mecânicas entre 
produtos laminados a quente e trefilados a frio. 
 
Tabela 4 - Comparação de produtos laminados a quente e trefilados a frio 
 
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Quanto maior for o grau de redução da seção transversal por passe, maior será o 
grau de encruamento do material trefilado, por isso, devemos distribuir a redução 
necessária em vários passes e em menores esforços. 
Porém na medida em que a quantidade de passes aumenta, as componentes de 
atrito entre o material e a fieira também aumentam fazendo com que haja um 
carregamento e encruamento heterogêneo localizado na superfície, cujos efeitos devem 
ser analisados e considerados. 
À medida que o material é trefilado a frio, este encrua cada vez mais até um 
máximo, que é quando o limite de escoamento praticamente iguala-se ao valor do limite 
de resistência atingindo assim a região “X” conforme demonstrado na Figura 11. 
 
Figura 11 - Diagrama explicativo 
 
Um critério para evitar que o processo de trefilação encrue exageradamente o 
material seria dimensionar o processo de modo que a tensão de trefilação (σtref.) seja 
menor do que o limite de escoamento final do material após a matriz (σysFim) de modo 
que: 
σtref. ≤ C x σysFim 
Equação 2 - Tensão de trefilação 
Onde: C = 80% (Shey em Button, 2002) ou C = 75% (Schaeffer, 1999) 
 
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Levando em consideração todos os fatores que possam ser de fundamental 
importância na obtenção das características do produto final (desde dimensões, formas 
geométricas e propriedades mecânicas), podemos destacar os principaismétodos para 
determinação de algumas fórmulas: 
Para determinar o grau do cone trabalho da matriz podemos utilizar a equação 3. 
 
Equação 3 - Ângulo crítico da fieira 
 
Sendo: 
α: ângulo ótimo fieira; 
µ: coeficiente atrito; 
Ao: área transversal inicial; 
Af : área transversal final. 
 
E para determinar a força ideal do processo podemos utilizar a Equação 4 seguida 
da Equação 5. 
 
Equação 4 - Força ideal de trefilação 
 
 
Onde: 
 
 
Equação 5 - Deformação verdadeira do material 
 
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Sendo: 
σe: tensão do escoamento do material; 
εa: deformação verdadeira; 
Ao : área transversal inicial; 
Af : área transversal final. 
 
9. Propriedades Mecânicas Após o Processo 
 
Ao realizarmos um passe de trefilação em uma barra, também conhecida por fio-
máquina, a barra trefilada sofre alterações dimensionais. São alteradas suas 
propriedades físicas, mecânicas e estrutura metálica. 
Inicialmente temos o fio-máquina que é um material dúctil, que permite flexão e 
dobra sem se romper. Normalmente é desenrolado por uma desbobinadeira antes de 
passar pela fieira. 
 
 
Figura 12 - Fio-máquina sendo transportado 
 
Antes do fio-máquina ser submetido à trefilação, ele deve passar pelo processo de 
decapagem, que irá remover óxidos e impurezas que porventura estiverem associados à 
sua superfície externa. 
 
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Após passar pelo 1° passe de trefilação, sua seção transversal reduz e o seu 
comprimento aumenta e, com isso, o material vai encruando devido o atrito com a fieira. 
O encruamento é um estado característico muito importante para diversos produtos 
siderúrgicos como fios, arames, fitas, chapas, que conferem ao material as seguintes 
propriedades mecânicas: 
• Aumento da resistência mecânica; 
• Aumento da dureza; 
• Diminuição da ductilidade, que diminui o alongamento e estricção do 
material. 
 
Figura 13 - Relação de propriedades mecânicas decorrentes do aumento de deformação plástica, que gera o 
encruamento 
 
A seguir, temos um quadro com valores de aços trefilados de baixo carbono e o 
diagrama “tensão x deformação convencional”: 
 
Tabela 5 - Efeito do encruamento sobre as propriedades de tração de um aço de baixo carbono 
 
 
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Figura 14 - Diagrama tensão x deformação convencional 
Em relação ao quadro anterior, temos: 
• Limite de proporcionalidade (σp): indica o ponto até onde a deformação é 
proporcional a carga aplicada, ou seja, até qual ponto é válida a Lei de Hooke; 
• Limite de escoamento (σe): indica uma grande deformação acompanhada de 
uma pequena variação na tensão aplicada. É um fenômeno localizado que ocorre no 
inicio da fase plástica; 
• Limite de resistência à tração (σu): é o ponto de carga máxima atingida 
durante o ensaio. Após o escoamento o material vai encruando progressivamente através 
da quebra de grãos quando o material é deformado a frio e isso vai tornando o material 
cada vez mais resistente a tração, o que exige uma tensão cada vez maior para deformá-
lo; 
• Alongamento (%): É no alongamento que podemos verificar o quanto um 
material é dúctil, sendo que quanto maior for a % de alongamento do material, maior será 
a sua ductilidade. Materiais frágeis possuem alongamento tipicamente menor que 5%; 
 
Figura 15 - Alongamento decorrente de um ensaio de tração 
 
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• Estricção (%): Ocorre após o limite de resistência à tração, e é caracterizado 
por uma diminuição da seção nominal do material até a sua ruptura. Normalmente ocorre 
na região mais estreita do material, exceto quando há um defeito interno no material. 
 
Figura 16 - Estricção ocorrida em um corpo de prova 
 
Conforme o número de passes for crescendo, o material torna-se 
progressivamente mais resistente e mais duro, sendo esse encruamento sucessivo e 
repetido a cada passe, fazendo-se necessário um tratamento térmico posterior, a fim de 
que sejam alcançadas as propriedades mecânicas almejadas. 
O material antes de ser trefilado já possui características próprias de dureza e 
resistência à tração que a cada passe são aumentadas, em detrimento de outras 
propriedades mecânicas como ductilidade e tenacidade 
Em relação ao teor de aço-carbono, nós temos a seguinte classificação: 
• Baixo carbono: Máximo de 0,30% de C; 
• Médio carbono: 0,30 a 0,60% de C; 
• Alto carbono: acima de 0,60% de C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A seguir, temos um diagrama “Resistência à tração x Redução da área” no 
estiramento, que relaciona aços de baixo, médio e alto carbono: 
 
 
Figura 17 - Efeito do encruamento na resistência à tração de aços-carbono 
 
Quanto maior for o teor de carbono, maior será a resistência à tração do material 
trefilado. Nota-se também que com o aumento do Manganês essa resistência é 
aumentada, além de tornar o limite elástico do arame mais próximo do seu limite de 
resistência à tração. 
 
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Em aços de alto teor de carbono, é possível alcançar propriedades mecânicas 
extremamente elevadas através do encruamento sucessivo e tratamento térmico 
adequado, como resistência a tração superior a 2943 Mpa (340 kgf/mm2). 
 
10. Tratamentos Químicos e Mecânicos 
 
Em sua maioria, o fio-máquina é obtido através da laminação a quente. A ação das 
altas temperaturas no metal que será trefilado causa a formação de camadas de óxido 
em sua superfície. Esses óxidos, caso não sejam removidos, reduzem a vida útil da fieira 
e aderem à peça, diminuindo a qualidade do produto final. Portanto, a etapa seguinte 
consiste na retirada de impurezas e óxidos da superfície do material, que pode ser feita 
através de tratamento químico (decapagem) ou mecânico (rebarbação e descarepação). 
A adoção de um ou outro processo depende dos custos envolvidos e da qualidade 
exigida do fio. A rebarbação, que é essencialmente um processo de usinagem com 
retirada de cavaco, é mais custosa, mas conduz a obtenção de um produto de qualidade 
melhor que o obtido com a decapagem. 
O tratamento mecânico pode ser feito através da rebarbação ou da descarepação, 
sempre com o objetivo da remoção de uma fina camada superficial de óxidos e impurezas 
nela presente. 
 
10.1. Rebarbação 
Consiste na retirada dos canais de alimentação, massalotes e rebarbas que se 
formam durante a fundição. Ela é realizada quando a peça atinge temperaturas próximas 
às do ambiente. Na rebarbação, a operação é feita por meio de uma ferramenta de 
usinagem circular, de gume cortante. O material passa pelo seu interior e, através de um 
contato cortante, retira uma camada superficial. Neste procedimento não é possível 
alcançar altas precisões devido ao desgaste da ferramenta, portanto se torna necessário 
uma calibragem posterior, onde o fio passa por fieiras calibradoras de diâmetro. O fio 
proveniente desse processo possui diâmetro de cerca de 6 a 5 milímetros.UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA 
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10.2. Descarepação 
Os fios ou arames passam por jatos de alta pressão, onde água ou abrasivos são 
lançados no material. O forte contato do fluido com o material elimina a camada 
superficial de forma uniforme. Dessa forma os óxidos são removidos por meio do atrito. 
 
10.3. Decapagem 
O material é submetido a um tratamento químico que tem como objetivo remover 
camadas de oxidação, impurezas inorgânicas e incrustações artificiais através da imersão 
da peça em um meio ácido conforme demonstrado na figura a seguir. Normalmente são 
utilizados: ácido sulfúrico, ácido muriátrico, ácido clorídrico, entre outros. 
 
Figura 18 - Processo de decapagem 
 
Para a trefilação, o fio-máquina é inicialmente decapado em solução de ácido 
sulfúrico ou ácido muriátrico, com 5% a 20% de concentração, sendo os banhos 
normalmente aquecidos a vapor (CHIAVERINI, 1971). 
O que acontece é que a superfície será atacada pelo ácido e os íons presentes 
irão agregar-se ao ferro, separando-o do oxigênio e consequentemente desfazendo o 
óxido. Os resultados dessa reação normalmente são sulfureto de ferro ou cloreto de ferro. 
Essa combinação do ferro com a solução ácida torna a superfície do material limpa. 
Logo após a retirada fio-máquina é de suma importância que este passe por uma 
lavagem imediata com jatos d’água para a limpeza e remoção dos ácidos residuais da 
 
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peça. A etapa seguinte submete o material a um capeamento de ferrugem e um banho de 
cal, e então são colocados numa estufa. O capeamento de ferrugem age com um 
portador para o lubrificante da trefilação e o capeamento de cal serve para neutralizar o 
excesso de ácido, que pode fragilizar a peça. 
 
11. Tratamentos Térmicos 
 
Assim que o fio-máquina está livre de impurezas e óxidos, busca-se então a 
obtenção das propriedades mecânicas desejadas para que o processo de trefilação 
possa ter prosseguimento sem ruptura do fio. Esta é a função dos tratamentos térmicos: 
deixar o material em condições ideais para que a operação seja bem-sucedida. Estes 
tratamentos podem ser aplicados antes, durante ou depois da conformação. 
Os tratamentos térmicos aplicados em metais ou ligas metálicas são definidos 
como qualquer conjunto de operações de aquecimento e resfriamento, sob condições 
controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento, com o intuito 
de modificar suas propriedades ou conferir-lhes características pré-determinadas. 
Os dois tratamentos mais usuais ao longo da trefilação, que serão abordados 
agora, são o patenteamento e o recozimento. Porém outros tratamentos também podem 
ser aplicados ao fio-máquina, dependendo das propriedades desejadas ao final do 
processo, como a normalização, têmpera seguida de resfriamento em óleo e 
coalescimento. 
 
11.1. Patenteamento 
Este tipo de recozimento é empregado na indústria de arame, quer como um 
tratamento de acabamento, por meio do qual podem ser obtidas certas propriedades 
físicas no material, quer como um tratamento prévio para uma posterior trefilação de 
arame. Este último caso é de particular importância para os aços de médio e alto carbono 
(C> 0,25 %) onde é necessário que os constituintes estejam em tal forma que tenham a 
suficiente ductilidade para a deformação. 
As microestruturas presentes em aços de baixo carbono, normalmente são ferrita 
(em grandes quantias) e perlita. A ferrita, que é predominante nesses aços, é plástica e 
 
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facilmente deformável, portanto resiste ao estiramento sem necessidade de um 
tratamento prévio. 
Já os aços com alto teor de carbono possuem em sua formação perlita e 
cementita, duas microestruturas cuja plasticidade é baixa. A cementita livre resistirá à 
deformação e a perlita depende do posicionamento das suas lâminas em relação ao eixo 
da peça. Caso as lâminas acompanhem o eixo, a sua resistência a tração será menor e 
áreas perlíticas perpendiculares ao eixo aumentam a resistência ao estiramento. 
Portanto, para este último caso, busca-se a preparação do material para que a 
estrutura presente seja perlita fina ou bainita, que consegue aliar as propriedades de alta 
resistência à tração e boa ductilidade. Este é o objetivo do tratamento térmico de 
patenteamento. 
A estrutura resultante perlita fina e ferrita ou somente perlita fina ou somente 
bainita, dependendo da composição do aço e do meio de resfriamento, apresenta 
excelentes propriedades de tenacidade e possui as melhores características para 
produzir por trefilação, fios e arames de alta resistência à tração. (CHIAVERINI, 1971) 
O equipamento para patenteamento compreende: 
• Desenroladeiras; 
• Fornos de aquecimento; 
• Meios de resfriamento; 
• Enroladeiras. 
Esta operação consiste no aumento da temperatura do aço acima da linha crítica 
(região γ), seguindo-se um resfriamento ao ar, ou em banhos de chumbo ou sal mantidos 
a temperaturas entre 450ºC e 550ºC. 
No resfriamento ao ar, ocorre a formação de estruturas de perlitas finas. Neste 
caso deve haver um cuidado especial para fios de diâmetros abaixo de 2.5 mm, pois 
seções muito pequenas, correm o risco da formação de alguma martensita. No 
patenteamento em banho de chumbo fundido ou sais fundidos, a estrutura que é obtida é 
a perlita também muito fina ou bainita. 
As melhores propriedades de resistência à tração são obtidas com o resfriamento 
em banho de chumbo ou sais. A melhora da resistência é relacionada com a temperatura 
de resfriamento, que neste caso, quanto menor a temperatura do banho de chumbo, 
maiores as resistências. 
 
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11.2. Recozimento 
A estrutura do material laminado a quente, conhecido como fio-máquina, o torna 
inadequado para o trabalho a frio, por apresentar granulação não-homogênea, defeitos 
internos e superficiais, por esses motivos, recomenda-se a utilização do recozimento para 
aços de baixo carbono (C < 0,25%) antes da trefilação. 
Os constituintes, particularmente a quantidade de perlita existente na estrutura são 
tão pequenas que não se tornam notavelmente prejudiciais às propriedades de trabalho a 
frio do metal. A ferrita livre, que é predominante nesses aços, é plástica, e facilmente 
deformável. (TEICHERT, 1962) 
• Indicação: principalmente para arames de baixo carbono 
• Tipo: subcrítico, entre 550 a 650°C 
• Objetivo: remover efeitos do encruamento. 
Recorre-se também a recozimentos intermediários, pois cada passe de redução da 
seção transversal o material sofre um encruamento verificado pela elevação da tensão de 
escoamento do material que, ao atingir certo valor, torna a sequência impraticável. Por 
outro lado, durante as etapas de recozimento, devido a fatores como temperatura, tempo 
de recozimento e componentes da atmosfera de recozimento, o aço adquire uma película 
superficial de óxido que deve ser eliminada anteriormente à trefilação, devido ao maior 
coeficiente de atrito correspondente quando comparada com a superfície metálica nua. 
O material é enrolado e posicionado na forma de rolos, que podem variar entre 60 
kg e uma tonelada. A partir daí, segue para o forno ou poço que aquecerá até uma 
temperatura abaixo da crítica. O material é mantido até que toda suaextensão esteja 
aquecida de maneira uniforme e homogênea. Em seguida é resfriado ao ar ou dentro do 
próprio forno. 
O resultado deste tratamento visa deixar o fio-máquina com grãos mais 
homogêneos, sem alterar de modo significante as microestruturas. Ocorre um 
deslocamento das discordâncias para posições de menor energia. Há uma pequena 
redução da dureza e um aumento considerável da ductilidade. Portanto acrescenta ao 
processo de trefilação vantagens como a redução dos esforços necessários para a 
conformação, ou seja, diminui o uso de energia além de reduzir a possibilidade de 
aparecimento de trincas ou fraturas. 
 
 
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12. Atrito 
 
O atrito é um mecanismo que desenvolve forças na superfície de dois corpos em 
contato, que se traduzem em uma resistência ao deslizamento de um corpo sobre o 
outro. A principal causa das forças de atrito entre superfícies metálicas são as chamadas 
forças de adesão, existentes entre as pequenas regiões em contato das superfícies 
deslizantes. 
 O Coeficiente de atrito, geralmente representado pela letra μ, é uma grandeza 
adimensional que relaciona a força de atrito e a força de compressão entre dois corpos 
sendo que esse coeficiente depende dos materiais envolvidos. O coeficiente de atrito 
entre duas superfícies é uma grandeza empírica, ela é determinada a partir de dados 
experimentais, e por isso representa uma predição aproximada da relação entre a força 
de atrito e a força de compressão. 
Na conformação mecânica dos metais, o atrito está presente em todos os 
processos, sendo considerado geralmente nocivo. Alguns aspectos relevantes da 
conformação mecânica que estão diretamente ligados ao atrito são: 
• Alteração, geralmente desfavorável, dos estados de tensão necessários 
para a deformação; 
• Produção de fluxos irregulares de metal durante o processo de 
conformação; 
• Aparecimento de tensões residuais no produto; 
• Influência sobre a qualidade superficial dos produtos; 
• Elevação da temperatura do material a níveis capazes de comprometer-lhe 
as propriedades mecânicas; 
• Aumento do desgaste de ferramentas; 
• Aumento de consumo de energia necessária a deformação. 
 
O atrito que ocorre durante a trefilação pode ocasionar rugosidade superficial do 
produto, desgaste de ferramenta, aumento da força, aumento de energia necessária para 
a deformação e tensão não uniforme na estrutura. 
 
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Figura 19 - Demonstração da zona de atrito 
 
O coeficiente de atrito presente nesse processo específico de conformação é 
determinado em ensaios que reproduzem as condições reais de trabalho. Na figura a 
seguir são apresentados alguns valores do coeficiente de atrito mais comumente 
encontrados no processo de trefilação, nas condições normais de operação. 
 
Processo de Trefilação 
Material Ferramenta Lubrificação µ 
Aço Carbono Matriz CW Diferentes lubrificantes 0,03 - 0,06 
Cobre Matriz CW Lubrif. Forçada de óleo 0,06 
Latão Matriz de aço Lubrif. Forçada de óleo 0,10 
Cobre e inox Matriz CW Cera 0,07 
Cobre e inox Matriz CW Azeites minerais 0,30 
Tabela 6 - Valores de µ para trefilação 
 
A força necessária para superar o atrito entre o fio e a fieira pode chegar a 70% da 
energia total de conformação, sendo assim necessário o uso de lubrificantes para a 
diminuição do atrito e do calor gerado no processo. 
 
13. Lubrificação 
Lubrificação é a técnica utilizada na aplicação de um lubrificante com a finalidade 
de reduzir o atrito e o desgaste entre duas superfícies sólidas em movimento relativo, 
 
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separando-as parcialmente ou completamente. Além de separar as superfícies, também 
tem a função de retirar do sistema o calor e detritos gerados entre elas. 
O lubrificante é qualquer material sólido, líquido ou gasoso de baixa resistência ao 
cisalhamento entre dois corpos em movimento. O seu objetivo na trefilação é impedir o 
contato direto do fio e da fieira, evitando assim o cisalhamento e a perda de partes 
microscópicas dos materiais envolvidos. 
Na trefilação o atrito é muito presente, devido ao movimento relativo entre o fio e a 
fieira, porém é necessário um controle para que não haja um aumento elevado dessa 
grandeza e ocasione algum defeito superficial no fio ou a elevação da temperatura de 
trabalho. 
O coeficiente de atrito entre o fio e a fieira depende de natureza das superfícies em 
contato e das condições de lubrificação. O calor gerado nesse processo deve-se 
controlado por um agente lubrificante cujo tem a finalidade de reduzir o desgaste da 
fieira, dar um bom acabamento superficial ao fio e reduzir o esforço de trefilação. 
Os agentes lubrificantes usados nessa conformação são geralmente compostos de 
produtos líquidos ou sólidos emulsionáveis em água cuja concentração decresce com a 
diminuição do diâmetro do fio a trefilar. Geralmente são usados soluções de sabões, de 
óleos vegetais ou de graxas de animais fracamente aciduladas, com temperaturas de 
trabalho entre 40°C e 60°C. Em temperaturas menores a viscosidade do fluido se altera a 
ponto de não acompanhar o fio para dentro da fieira e, em temperaturas maiores, a 
emulsão perde a ação lubrificante e refrigerante devido à evaporação da água e alteração 
química da emulsão. 
É necessário que as velocidades no processo de trefilação permaneçam em níveis 
mais baixos do que os níveis que são usados geralmente em uma produção por unidade 
de tempo, pois com elevadas velocidades nesse processo, o fluido lubrificante pode 
perder a sua eficiência como refrigerante. 
A seleção do lubrificante a ser utilizado, baseia-se em informações tais como o tipo 
de máquina de trefilar, a velocidade do procedimento, a intensidade do fluxo e de volume 
de agente disponível e da qualidade da água de emulsificação empregada. 
A necessidade de uma formação de película do fluido sobre o metal, exige que o 
lubrificante tenha algumas características como: capacidade de evitar o engripamento, a 
resistência à deteriorização ás temperaturas de trefilação; resistência química à ação 
 
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desagregadora de eventuais óleos minerais presentes e a capacidade de manter a 
superfície do fio isenta de resíduos carbônicos proveniente de tratamento térmico de 
recozimento. 
A classificação dos métodos de lubrificação pode se dar de acordo com a 
consistência e aderência do lubrificante em relação ao fio: 
 
13.1. Lubrificação úmida 
É uma forma de lubrificação na qual o fio de máquina é submerso em um fluido 
lubrificante especial ou em solução alcalina de sabão com o intuito de trefilar,para dar um 
melhor acabamento ao fio utilizam-se feiras de diâmetro fino, e por consequência para 
metragens muito elevadas, se torna vantajoso o uso de fieiras de diamante. 
Após o término deste processo, e necessário fazer a limpeza do fio que está 
impregnado de lubrificante. 
 
13.2. Lubrificação seca 
É uma forma de lubrificação na qual o fio ou barra passa entre um reservatório de 
lubrificante em pó normalmente a base de cálcio ou sódio que é arrastado pelo fio ou 
barra para dentro da fieira, promovendo sua lubrificação durante a trefilação. No processo 
de lubrificação a seco são utilizadosfeiras de videa, que é um material relativamente 
barato, as bitolas tem o diâmetro de grandes dimensões. 
 
13.3. Lubrificação úmida e eletrolítica 
Nessa lubrificação utiliza-se como fluido lubrificante uma solução eletrolítica , para 
que haja a trefilação dos fios de aço. Faz-se uma solução em água de sais de cobre e 
ácido sulfúrico em um pequeno teor para que ao final do procedimento, o trefilado tenha 
um aspecto brilhante. 
 
13.4. Lubrificação com pastas e graxas 
Esse tipo de lubrificação usa lubrificantes com propriedades de redução de atrito e 
desgaste com consistência graxosa. 
 
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A sua aplicação é feita em pontos de lubrificação que não podem ser alimentados 
com óleos lubrificantes. 
 
14. Características da Trefilação 
 
O processo de trefilação atualmente é o mais utilizado para fabricação de fios, 
barras e tubos. Entre as características do processo, podemos citar: 
• Aumento da resistência mecânica durante o processo. A figura 20 ilustra a 
variação nas propriedades mecânicas, trazidas pelas curvas tensão x deformação, 
ocasionadas pela trefilação de um arame de aço de teor de carbono muito baixo 
(0,0070% C). Nota-se que o limite de escoamento e de resistência aumenta à medida que 
aumenta a redução da área percentual por trefilação. 
 
Figura 20 - Gráfico Tensão/Deformação, variação das propriedades mecânicas de um aço de baixíssimo teor de 
carbono (0,0070%), adaptado de Dieter 1988 
O grau de encruamento será tanto maior quanto for o grau de redução no passe de 
trefilação, pois maiores serão as deformações redundantes no material e, 
conseqüentemente, maior o encruamento. Por isso objetiva-se, ao trefilar um material, 
que se tenha a consciência de que haverá perda expressiva da ductibilidade do material e 
consequentemente ganho de propriedades mecânicas (especialmente resistência à 
fadiga e corrosão) (Moraes, W. A., 2009). 
• A preparação da matéria prima para a trefilação se dá em operações de 
trabalho a quente. O aquecimento do metal a trefilar provoca a formação de camadas de 
 
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óxidos em sua superfície. Esses óxidos devem ser retirados em um processo 
denominado decapagem, pois os mesmos reduzem a vida da fieira e ficam inclusos no 
produto trefilado, prejudicando sua qualidade. Muitas vezes se tem a necessidade de 
utilização de cal para neutralizar ácidos remanescentes da decapagem e facilitar a 
aderência do lubrificante (via seca – graxa ou pó de sabão) na trefilação de arames de 
aço; 
• Deve-se ter uma lubrificação e refrigeração adequada, pois o aumento de 
temperatura, em função do atrito, e a alta velocidade de trabalho podem modificar a 
propriedades mecânicas de forma indesejada do material. As condições de lubrificação 
alteram o efeito do atrito e esse provoca a concentração das tensões de compressão na 
entrada da ferramenta enquanto a tensão predominante na saída é de tração. Quanto 
maior for o coeficiente de atrito, mais acentuada será a tendência da pressão na parede 
de decrescer à medida que o ponto considerado se aproxima da saída. É possível assim 
imaginar um ponto onde essa pressão se torne nula, provocando a perda de contato do 
fio com a ferramenta, o que caracteriza condições de lubrificação insuficiente; 
• O calor gerado na trefilação, e que é transmitido ao fio, tem origem no efeito 
de atrito entre o fio e a fieira e entre o fio e o anel tirante (no caso de máquinas do tipo 
com deslizamento). A estas fontes geradoras de calor associa-se a proveniente da 
deformação plástica do fio. Se não houver refrigeração suficiente, pode ocorrer o 
recozimento do fio pelo aquecimento, o que alteraria suas propriedades mecânicas. A 
intensidade de aquecimento é influenciada pela forma da fieira, pelo número de fieiras 
para uma mesma redução total e pelas condições de lubrificação e refrigeração. 
 
15. Vantagens do Processo de Trefilação 
 
O processo de conformação mecânica por trefilação é muito vantajoso em 
comparação com outros processos de fabricação mecânica, principalmente porque tem 
melhor precisão. Entre as principais vantagens, estão: 
• O material pode ser estirado e reduzido em secção transversal mais do que 
com qualquer outro processo; 
• Podem-se aplicar altas velocidades, o que é muito bom para grandes 
produções, mas para isto necessita-se de fieiras com materiais duros como diamantes, 
 
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pois tem maior resistência ao desgaste – essa alta velocidade influencia no limite de 
escoamento, e consequentemente, no nível de tensão necessária para provocar uma 
determinada conformação em um material metálico. (Moraes, W. A., 2009); 
• Durante processo pode-se manipular a propriedade mecânica desejada ao 
produto final, combinando com um tratamento térmico adequado e obtendo uma gama 
variada de propriedades com a mesma composição química; 
• Boa qualidade superficial uniformemente limpa e polida. A trefilação melhora 
a homogeneidade do material, conduzindo a obtenção de uma estrutura encruada (ou 
seja, os grãos do material são alongados e com isto sua tensão de ruptura aumenta); 
 
Figura 21 - Alteração da estrutura de grão de um material metálico devido à conformação mecânica a frio. 
• A conjunção do encruamento é mais intenso na superfície do material, o que 
resulta em melhor acabamento e aumenta sensivelmente a vida útil em relação à fadiga; 
• Excelente controle dimensional, só sendo inferior à laminação a frio, porém 
este não se aplica às bitólas comuns de arames, pois são muito pequenas; 
 
16. Desvantagens do Processo de Trefilação 
 
Na trefilação podemos ter muitas vantagens em relação a outros processos, porém 
há desvantagens que não podemos desconsiderar e estas desvantagens são: 
• Geração de tensões residuais* sendo geralmente necessário um 
tratamento de alívio de tensões para materiais mais resistentes; 
*Tensões Residuais são as tensões presentes em um material quando este não 
está submetido à aplicação de forças externas ou diferente temperaturas. O sistema de 
 
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tensões residuais necessita estar em equilíbrio e o somatório das forças resultantes dos 
momentos será zero. 
Com relação às tensões residuais, é importante destacar que para pequenas 
reduções (1%): 
• As tensões residuais longitudinais são compressivas na superfície e trativas no 
eixo; 
• As tensões radiais são trativas no eixo e caem a zero na superfície livre; 
• As tensões circunferenciais seguem a mesma tendência das tensões residuais 
longitudinais. Para maiores reduções a distribuição de tensões é inversa do caso 
anterior; 
• Tensões longitudinais são trativas na superfície e compressivas no eixo; 
• As tensões radiais são compressivas no eixo e caem à zero na superfície livre; 
• As tensões circunferenciais seguem a mesma tendência das tensões residuais 
longitudinais. 
A figura a seguir ilustra a variação da tensão residual em função da redução da 
área por trefilação. 
 
Figura 22 - Tensão residual longitudinal em função da redução de área por trefilação. 
• As velocidades de trefilação tendem a permanecer em níveis mais baixos do 
que os níveis que originalmente se procuram atingir para uma maior produção por 
unidade detempo. Isso deve-se ao fato de que mesmo com o uso de lubrificantes 
especiais (e de alto custo) somente são possíveis pequenas reduções por fieira, o que 
eleva o número de fieiras necessárias para uma determinada redução (por exemplo: para 
os fios de alumínio, ou seja, com diâmetros mínimos de 0,02 mm, as velocidades 
 
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inicialmente pretendidas eram de 3.500m/min reduzindo-se posteriormente para 
2.400m/min). Com elevadas velocidades de trefilação, o fluido lubrificante pode se 
decompor, devido ao aumento da temperatura, e perder a sua eficiência lubrificante e 
refrigerante. Além disso, para velocidades elevadas, as condições de operação sob o 
ponto de vista térmico tendem a ser adiabáticas e, para velocidades mais baixas, 
aproxima-se da condição isotérmica - tais condições térmicas influem, de maneira 
acentuada, na natureza e forma do escoamento do material e, consequentemente, nas 
propriedades mecânicas do fio trefilado. 
• Na trefilação têm-se dificuldade para se fazer análises experimentais por 
conta de, principalmente das pequenas secções do produto, no caso de fios finos em que 
as pequenas dimensões dificultam a observação dos modos de escoamento pelos 
métodos visuais traçados de em seções longitudinais, como por exemplo, se pode fazer 
no processo de extrusão. Não são, porém somente as pequenas dimensões que 
dificultam a aplicação desta técnica de observação, mas também a própria natureza do 
processo que não ocorre com compressão em um recipiente fechado como na extrusão, 
que evita a separação de partes cortadas longitudinalmente. As altas velocidades de 
trefilação também alteram substancialmente o comportamento do material e dificultam a 
observação durante o processamento. Nesse caso, as técnicas experimentais de 
aplicação mais imediata são as técnicas convencionais de ensaios mecânicos (com 
determinação de resistência e ductilidade do fio antes e depois da trefilação), ensaios 
metalográficos (com exame de microestrutura em secções transversais e longitudinais 
também antes e depois da trefilação) e verificação metrológica (diâmetros, ovalizações e 
defeitos). 
Porém, nos últimos 50 anos o uso de análises numéricas utilizando o método de 
elementos finitos tem permitido aperfeiçoar o estudo dos diferentes processos de 
fabricação, de maneira que se evitem erros de projeto que possam acarretar custos 
elevados na sua correção através de longas etapas de “tryout”. Desta forma, simulações 
computacionais permitem melhorar o processo antes mesmo da construção de protótipos 
podendo prever a quantidade de material suficientemente necessária para a realização do 
processo entre outros benefícios, evitando assim, investimentos desnecessários (Souza 
T. F., 2011). 
 
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Essas análises têm por objetivo encontrar melhores condições de trabalho e 
melhor qualidade final do produto visando melhorar também: 
• A velocidade de trefilação para maior produtividade; 
• Pequenas forças de trefilação para utilização de máquinas menos robustas e 
poupar energia; 
Trefilados de qualidade mecânica e metalúrgica adequados aos usos específicos, 
onde comumente são requeridas uniformidade estrutural e dimensional e ausência de 
defeitos superficiais. 
 
17. Produtos Trefilados 
 
A classificação dos trefilados é realizada primeiramente em função do tipo de 
produto: barra, tubo e arame ou fio. 
Produtos mais comuns: 
Barras Ø >25 mm 
Arames ou 
Fios 
Comuns 
Grossos 25> Ø > 5 mm 
Médios 5 > Ø > 1,6 mm 
Finos 1,6 > Ø > 0,7 mm 
Especiais Ø < 0,02 mm 
Tubos Trefilados de diferentes formas 
Tabela 7 - Classificação de produtos trefilados 
 
17.1. Barras trefiladas 
As Barras trefiladas são usadas para a fabricação de eixos, de peças para a 
indústria mecânica em geral, de implementos agrícolas e rodoviários, fixadores, 
ferramentas, molas helicoidais e hastes para amortecedores, empregada nas indústrias 
parafuseira, de utilidades domésticas, de bicicleta, de eletroferragem, automobilística e de 
máquinas e implementos agrícolas. 
Para melhorar ainda mais o controle dimensional e a qualidade superficial do 
produto, as barras podem passar ainda pelo processo de retificação que se trata da 
obtenção da bitola final por ação de rebolos, após uma pré-calibração da barra laminada - 
 
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via trefilação ou descascamento - para eliminação de ovalização, evitando-se danos ao 
material processado e ao equipamento. 
 
Figura 23 - Diferentes tipos de barras trefiladas 
 
17.2. Arames ou fios 
As barras mais finas, em geral com diâmetro menor do que 5 mm, passam a 
denominar-se arames ou fios. Frequentemente denomina-se o produto como arame 
quando seu emprego é para fins de construção mecânica e, como fio, no caso de 
aplicação para fins elétricos (condutor elétrico). Os fios podem, por sua vez, ser 
classificados em função de seu diâmetro e do tipo de metal que o constitui. No caso dos 
fios de cobre, é comum a classificação em: 
• Fios grossos (5 a 2 mm); 
• Fios médios (2 a 0,5 mm); 
• Fios finos (0,5 a 0,15 mm) ; 
• Fios capilares (menor do que 0,15 mm). 
 
17.3. Tubos trefilados 
Os tubos trefilados são fabricados em tamanhos que variam de 2 a 7 metros de 
comprimento e podem ser feitos multiplicados, onde vários tubos são fixados 
paralelamente, podendo deixar, ou não, espaços entre eles, como é o caso de outros 
tubos diversos. Essa tubulação pode ser confeccionada com ou sem costura, de acordo 
 
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com a necessidade, e, também, apresentarem uma grande variedade de bitolas. Os 
setores de aplicação são os mais variados: a tubulação é empregada, principalmente, na 
indústria automobilística, tanto na fabricação de rodas, quanto na confecção de 
autopeças e do sistema de refrigeração. 
Os tubos trefilados têm a vantagem de serem muito leves e de fácil montagem, 
garantindo, ainda, boa condução de eletricidade e calor, sendo eficientes contra a 
corrosão e, se não bastasse, mais baratos, já que podem ser produzidos a partir de 
processos de reciclagem. O alumínio é o principal material empregado na fabricação 
deste tipo de tubulação, o que lhe permite ser utilizada na fabricação de evaporadores, 
condensadores e linhas de conectores. Por conta da facilidade para serem utilizados em 
conexões hidráulicas, os tubos trefilados são muito empregados, também, em empresas 
de extração de petróleo, em hidrelétricas, nas indústrias químicas e navais, nas usinas de 
álcool e açúcar, nas metalurgias e nas fábricas de celulose e papel. 
Recentemente, esses tubos passaram a ser empregados para cobrir as fiações 
das empresas de telecomunicações, bem como na indústria de alimentos. 
 
Figura 24 - Diferentes modelos de tubos trefilados 
Outras aplicações: 
• Tubos de condução para água, gás, vapor entre outros; 
• Tubos para caldeiras, trocadores de calor, superaquecedores, resfriadores, 
pré-aquecedores de ar e de água de alimentação, evaporadores, serpentinas, 
condensadores; 
• Tubos de precisão, trefilados a frio, redondos, para construções mecânicas, 
com aplicação em sua grande maioria na indústria automobilística; 
• Tubos trefilados estruturais para construções metálicas, etc;