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Trefilação

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a 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 principais