Aula 09 - Extrusão

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Extrusão Extrusão 
Aula 09
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Extrusão Extrusão 
Aula 09
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Processo de conformação plástica
um tarugo ou lingote de secção
Conceitos iniciais
um tarugo ou lingote de secção
existente no meio de uma ferramenta
ação de compressão se utiliza
hidraúlico ou pneumático
Os produtos da extrusão são
tubos e barras de secção circulartubos e barras de secção circular
O processo é na grande maioria
(não ocorre encruamento)
plástica que consiste em fazer passar
secção circular, através da aberturasecção circular, através da abertura
ferramenta (fieira). Para efetuar esta
utiliza pistões com acionamento
são perfis com diferentes formatos,
circularcircular
maioria da vezes realizado a quente
O objetivo principal do processo
metálicas com dimensões específicas,
controladas e com comprimento
lingote (MP fundida) ou tarugo
É possível efetuar posteriormente
vez que o material irá se encontrar
ao término do processo de extrusão
O processo é mais utilizadoO processo é mais utilizado
ferrosos com baixo ponto de fusão
poliméricos
O processo tem emprego limitado
necessidade de aplicação de elevadas
processo é obter perfis, tubos e barras
específicas, propriedades mecânicas
comprimento limitado pelo volume do
tarugo inicial (MP laminada)
posteriormente o processo de trefilação, uma
encontrar na condição recristalizada
extrusão
na conformação de metais nãona conformação de metais não
fusão como o Al e Cu e materiais
limitado nos aços em função da
elevadas pressões e temperaturas
Extrusão
Produtos mais homogêneos
(estrutural e dimensionalmente)
Menor oxidação superficial (menor
contato com o meio ambiente)
Pouco utilizado na conformação de
aços
Menor produtividade (< velocidade)
Maior custo de aquisição de
equipamentos em relação a tonelada
processada
homogêneos
Laminação a quente
Produtos menos homogêneos
(estrutural e dimensionalmente)
(menor
de
(estrutural e dimensionalmente)
Maior oxidação superficial (maior
contato com o meio ambiente)
Batante utilizado na conformação
de aços
velocidade)
de
tonelada
Maior produtividade (>velocidade)
Menor custo de aquisição de
equipamentos em relação a
tonelada processada
O processo de extrusão é classificado
compressão indireta, pois são
Mecânica da extrusão
compressão indireta, pois são
que provocam, devido a reação
compressão sobre o tarugo
Quanto ao tipo de movimento
extrusão pode ser:
- Direto (com ou sem lubrificante)
- Inverso
classificado como um processo de
são as paredes internas da ferramenta
Mecânica da extrusão
são as paredes internas da ferramenta
reação a pressão do pistão, a ação de
movimento do material o processo de
lubrificante)
Extrusão direta
Ação do pistão sobre o tarugo
atrito entre o tarugo e o recipiente
minimizado com uso de lubrificantes)
Maior utilização devido a maior
pois não exige pistão oco (resistência
tarugo provocando elevada ação de
recipiente de extrusão (pode ser
lubrificantes)
maior simplicidade do equipamento,
(resistência limitada a flambagem)
Processo de extrusão diretaProcesso de extrusão direta
Extrusão direta com lubrificante
Reduz o atrito no processo
Provoca o aparecimento deProvoca o aparecimento de
defeitos na superfície do produto
(bolhas e escamas)
- desalinhamento entre o pistão e o
recipiente
- distribuição deficiente do lubrif.
- superfície irregular do recipiente- superfície irregular do recipiente
- desajuste entre o disco de pressão
e o disco do recipiente
Menor descarte na extremidade
final do tarugo extrudado
Extrusão direta sem lubrificante
Ø disco de pressão < Ø disco do
recipiente
Formação de casca de metal não
extrudado que deve ser retirada
após o término da extrusão
Escoamento do núcleo do
material ocorre primeiro
Maior descarte na extremidade
final do tarugo extrudado, pois a
mesma apresenta um vazio
interno
Extrusão direta sem lubrificante x Extrusão direta com lubrificante
Vantagens:
Ótimo aspecto final do materialÓtimo aspecto final do material
lubrificante
Desvantagens:
Necessidade de > esforço para deformação
restringindo sua aplicaçãorestringindo sua aplicação
Limitação na vde trabalho em função
Maiores perdas de material (folga
final)
Extrusão direta sem lubrificante x Extrusão direta com lubrificante
extrudado sem contaminação com oextrudado sem contaminação com o
deformação do material (30 a 40%)
função do elevado aquecimento
(folga entre os discos + extremidade
Extrusão inversa
O recipiente com o tarugo
com uma ferramenta montadacom uma ferramenta montada
inexistente o atrito entre o tarugo
Exige menor esforço de deformação
Permite obter um produto mais
Suporta menores cargas devido
Bom desempenho na extrusão
menores tolerâncias dimensionais
avança na direção do pistão fixo
montada em sua extremidade, tornandomontada em sua extremidade, tornando
tarugo e o recipiente
deformação
mais homogêneo
devido o fato do pistão ser oco
extrusão de perfis mais longos e com
dimensionais
Processo de extrusão inversaProcesso de extrusão inversa
Equações:
Máquina de extrusão
Consiste em uma prensa hidraúlica,
capacidade de compressão variandocapacidade de compressão variando
8000 t e que pode ser acionada
hidropneumática
Acionamentos oleodinâmicos
processamento de metais não
(menores oscilações na vde(menores oscilações na vde
potências)
Máquina de extrusão
hidraúlica, geralmente horizontal, com
variando comumente entre 1000 avariando comumente entre 1000 a
acionada de maneira oleodinâmica e/ou
oleodinâmicos são mais indicados para
não ferrosos como o Al e suas ligas
processo e emprego de maioresprocesso e emprego de maiores
Máquina de extrusão
Conjunto pistão – cilindro
Sistema de alimentação do fluido sob
Máquina de extrusão – Principais componentes
Pistão de extrusão: Concentra todo o
Disco metálico: Evita qualquer tipo
durante o processamento e minimiza
Recipiente e camisa: Sujeito a esforçosRecipiente e camisa: Sujeito a esforços
Sistema de aquecimento elétrico mantem
Conjunto suporte da ferramenta (fieira)
aumentar a resistência mecânica, posicionar
Estrutura: Base de suporte dos demais
sob pressão (bombas e tubulações)
Principais componentes
esforço de deformação
tipo de junção entre o pistão e o extrudado
o desgaste no pistão
esforços de compressão e atrito a ↑ T.esforços de compressão e atrito a ↑ T.
mantem a T elevada
(fieira): Equipamentos com a finalidade de
posicionar e facilitar a troca da fieira
demais componentes
Detalhamento do conjunto suporte da ferramenta (fieira):Detalhamento do conjunto suporte da ferramenta (fieira):
Pode ter aquecimento elétrico
Forno de aquecimento de tarugos e lingotes
Deve aquecer uniformemente
pouca oxidação superficial (uso
Fornos elétricos por indução
aquecimento uniforme e permitemaquecimento uniforme e permitem
temperatura em meio ao tratamento
indicados
elétrico ou por combustível
Forno de aquecimento de tarugos e lingotes
uniformemente o tarugo ou lingote sem ou com
(uso de atmosferas controladas)
indução magnética apresentam
permitem um controle preciso dapermitem um controle preciso da
tratamento térmico, sendo os mais
Ferramenta de extrusão (fieira)
Para estabelecimento dos
considerações devem ser observadasconsiderações devem ser observadas
Propriedades do metal a ser extrudado
Tolerâncias permitidas no extrudado
Níveis das tensões aplicadas
Contraçãotérmica no extrudadoContração térmica no extrudado
Escoamento uniforme e equilibrado
Ferramenta de extrusão (fieira)
perfis das fieiras as seguintes
observadas:observadas:
extrudado
extrudado
extrudadoextrudado
equilibrado do material
As fieiras podem apresentar ângulos retosAs fieiras podem apresentar ângulos retos
Raios de concordância na entrada da
de evitar quebras e fissuras superficiais
retos (difere do processo de trefilação)retos (difere do processo de trefilação)
fieira devem ser previstos com o intuito
superficiais no extrudado e na fieira
Deve possuir elevada dureza
conciliado com satisfatória tenacidade
Material para as fieiras
conciliado com satisfatória tenacidade
Aços-liga submetido a têmpera
Metal duro como o carboneto
elevado (necessita ser embutidoelevado (necessita ser embutido
Fabricação das fieiras através
metalúrgia do pó
e resistência ao desgaste a quente,
tenacidadetenacidade
têmpera e revenimento
carboneto de W que possui um custo mais
embutido em suporte de aço)embutido em suporte de aço)
através de usinagem por eletro-erosão ou
Etapas do processo de extrusão
1 - Definição da MP (lingote ou
2 - Definição do processo de extrusão2 - Definição do processo de extrusão
3 - Aquecimento da MP em forno
4 - Rápido transporte até o recipiente
5 - Realização do processo de compressão
6 – Retirada do disco e do resto
7 – Limpeza do ferramental antes7 – Limpeza do ferramental antes
Etapas do processo de extrusão
ou tarugo)
extrusão a se adotadoextrusão a se adotado
forno
recipiente
compressão
resto da MP e corte do extrudado
antes da realização de novo cicloantes da realização de novo ciclo
Ciclo do processo 
de extrusão
Controle do processo de extrusão
Diversos fatores exercem influência
é complexa em função das interaçõesé complexa em função das interações
se isolar cada variável. Técnicas
Análises de propriedades mecânicas
material metálico em forma de MP
Análises das condições de processamentoAnálises das condições de processamento
máquina de extrusão (parâmetros
do material durante o processo de
Controle do processo de extrusão
influência no processo e extrusão e a análise
interações existentes e da dificuldade eminterações existentes e da dificuldade em
experimentais utilizadas são:
mecânicas e características metalúrgicas do
MP e produto final
processamento ligadas ao desempenho daprocessamento ligadas ao desempenho da
(parâmetros operacionais) e ao comportamento
de extrusão (fluxo de escoamento)
De uma forma geral busca-se as
MP de composição e estrutura homogênea
Baixa temperatura de trabalho (consumo
Baixa pressão de trabalho (consumo
investimento inicial na aqusição
Alta velocidade de trabalhoAlta velocidade de trabalho
tarugo)
Extrudados com qualidade mecânica
requisitos para uso especificados
seguintes condições:
homogênea e com ↑ prop. Mec.
(consumo de energia e desgaste)
(consumo de energia, desgaste e
aqusição dos equipamentos)
(produtividade e resfriamento do(produtividade e resfriamento do
mecânica e metalúrgica que atendam os
especificados
Classificação dos produtos extrudados
Em função da forma da
extrudados são classificadosextrudados são classificados
Barras (redondas, quadradas,
Arames
Tubos
Perfis ocos ou maciços de formasPerfis ocos ou maciços de formas
Classificação dos produtos extrudados
secção transversal os produtos
em:em:
quadradas, hexagonais, etc.)
formas diversasformas diversas
Comparação entre Al extrudado e Al laminado em toneladasComparação entre Al extrudado e Al laminado em toneladas
Defeitos típicos dos produtos extrudados
Os principais defeitos nos produtos
da qualidade da matéria-primada qualidade da matéria-prima
condições de extrusão. São eles
Vazios internos na parte final
de escoamento. Elevadas vdes agravam
Trincas de extrusão: PossuiTrincas de extrusão: Possui
extrusão e é decorrente de defeito
Escamas superficiais: Ocorre
partículas de metal duro
desalinhamento do pistão ou elevada
Defeitos típicos dos produtos extrudados
produtos extrudados ocorrem em função
prima e principalmente em funçao dasprima e principalmente em funçao das
eles:
final do extrudado: É função do modo
agravam o problema
direção perpendicular a direção dedireção perpendicular a direção de
defeito no lingote ou tarugo
Ocorre em função da aderência de
na superfície das ferramentas,
elevada T trabalho
Riscos de extrusão: Causado
fieira ou resíduos de óxidos retidos
Inclusão de partículas de material
pode ter aderido a MP durante
durante o processo de extrusão
Bolhas superficiais: Proveniente
lingote ou no tratamento térmico
Marcas transversais: Provocada
prensa
Manchas e perdas de cor: Provocado
superficial proveniente ou não do
por irregularidades superficiais na
retidos em sua superficie
material estranho: O material estranho
o transporte e estocagem da MP ou
Proveniente de gases retidos na fundição do
térmico de aquecimento do mesmo
Provocada pelas paradas e retomadas da
Provocado pela oxidação e contaminação
do lubrificante
Propriedades dos produtos extrudados
Varia significativamente em função
utiliza na maioria da vezes reduçõesutiliza na maioria da vezes reduções
Variações microestruturais na seccão
apresentar valores não uniformes
grãos (depende do fluxo do metal
Propriedades mecânicas variamPropriedades mecânicas variam
grãos, da natureza do metal ou liga
tratamentos térmicos posteriores
Normas técnicas nacionais
especificações dos diversos produtos
Propriedades dos produtos extrudados
função da redução empregada (se
reduções de 10 a 60 para 1)reduções de 10 a 60 para 1)
seccão transversal do extrusado podem
uniformes quanto a forma e o tamanho dos
metal >>> processo empregado)
em função da forma e tamanho dosem função da forma e tamanho dos
liga metálica e da existência ou não de
e internacionais estabelecem as
produtos extrudados
Bibliografia
Ettore Bresciani Filho, ConformaçãoEttore Bresciani Filho, Conformação
Quinta edição
Conformação Plástica dos Metais –Conformação Plástica dos Metais –