Aula 08 - Trefilação

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Trefilação 
Aula 08 
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Trefilação 
Aula 08 
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Processo de conformação plástica
de conduzir um fio, barra ou
Conceitos iniciais
de conduzir um fio, barra ou
denominada fieira, de formato
um furo em seu centro, por onde
O furo apresenta diâmetro decrescente
funil curvo ou cônico
Operação comumente realizada
no material trefilado (aumento
redução de ductilidade)
plástica que se realiza pela operação
ou tubo através de uma ferramentaou tubo através de uma ferramenta
formato externo cilíndrico e que contém
onde passa o fio
decrescente e perfil na forma de
realizada a frio, ocorrendo encruamento
(aumento de resistência mecânica e
O objetivo principal do processo
de diâmetros menores e com
controladas
Entre passes de trefilação pode
um tratamento térmico de recozimento
A matéria-prima para o processo
na forma de arame, barra ouna forma de arame, barra ou
extrusão (metais não ferrosos)
(para metais ferrosos e não ferrosos)
processo é obter fios, barras ou tubos
com as propriedades mecânicas
pode ser necessário a realização de
recozimento
processo de trefilação é um produto
ou tubo, obtido pelo processo deou tubo, obtido pelo processo de
ferrosos) ou pelo processo de laminação
ferrosos)
Mecânica da trefilação
Deformação ocorre devido os esforços
pelas paredes do furo da ferramenta
esforço de tração externo é aplicado
O processo de trefilação é classificadoO processo de trefilação é classificado
compressão indireta
Mecânica da trefilação
esforços de compressão exercidos
ferramenta sobre o fio, sendo que um
aplicado na direção axial do fio
classificado como um processo declassificado como um processo de
Operação de trefilação
Equações:
Pt = σo . 1+B (1
onde B = µ cotg α
Pt: tensão de trefilação
σo: limite de escoamento do material
µ: coeficiente de atrito na interface barraµ: coeficiente de atrito na interface barra
α: semi-ângulo da fieira
R: relação de trefilação
Ao: área da secção transversal da barra
A: área da secção transversal da barra
o . 1+B (1- (1-R)B) 
α e R = 1 – A / Ao
o: limite de escoamento do material
barra-fieirabarra-fieira
barra a trefilar
barra trefilada
Máquinas de trefilação
As máquinas de trefilação podem ser classificadas segundo três 
critérios:critérios:
1. quanto ao modo que exercem o esforço de trefilação
2. quanto aos sistemas de lubrificação adotados
3. quanto aos diâmetros dos fios trefilados
Máquinas de trefilação
As máquinas de trefilação podem ser classificadas segundo três 
1. quanto ao modo que exercem o esforço de trefilação
2. quanto aos sistemas de lubrificação adotados
3. quanto aos diâmetros dos fios trefilados
1. Quanto ao modo que exercem o esforço de trefilação
1.1. Máquina de trefilar sem deslizamento
Existência de anel tirante e acumulador
Velocidades crescentes entre
comprimento do fio
Acumulação de fio em cada
seja interrompido caso haja
ou pequenas oscilações no processo
1. Quanto ao modo que exercem o esforço de trefilação
1.1. Máquina de trefilar sem deslizamento
acumulador entre as fieiras
entre os anéis devido o aumento de
um dos aneis evita que o processo
variações de velocidade nos anéis
processo de trefilação
1. Quanto ao modo que exercem o esforço de trefilação
1.2. Máquina de trefilar com deslizamento
Existência de anel tirante entre
certo número de voltas (depende
para tracionar o fio)
Movimento do fio na formaMovimento do fio na forma
deslizamento lateral no anel
Velocidades crescentes entre
comprimento do fio
1. Quanto ao modo que exercem o esforço de trefilação
1.2. Máquina de trefilar com deslizamento
entre as fieiras, onde o fio dá um
(depende da força de atrito necessária
forma de hélice provoca o seuforma de hélice provoca o seu
tirante
entre os anéis devido o aumento de
Anéis tirantes
Os anéis são fabricados em
revestidos com metal duro ourevestidos com metal duro ou
Operação periódica de retificação
desgaste ocasionado pelo contato
Os anéis possuem um diâmetro
diâmetro do fio decresce (aumentodiâmetro do fio decresce (aumento
Movimento rotativo relativo
movimento rotatório ao redor
o desgaste uniforme da fieira
em aço temperado e podem ser
ou material cerâmicoou material cerâmico
retificação dos anéis é exigida devido o
contato com o material trefilado
diâmetro crescente a medida que o
aumento da velocidade tangencial)aumento da velocidade tangencial)
relativo entre a fieira e o fio (efetua
redor de seu próprio eixo) possibilita
fieira
2. Quanto aos sistemas de lubrificação adotados
2.1. Máquinas com sistema de imersão 
Fieira e anéis permanecem
lubrificante
2.2. Máquinas com sistema de
Fieira recebe um jato líquido
2. Quanto aos sistemas de lubrificação adotados
2.1. Máquinas com sistema de imersão 
imersos no líquido refrigerante e
aspersão
líquido refrigerante e lubrificante
3. Quanto aos diâmetros dos fios trefilados
3.1. Para barras redondas (Ø >3.1. Para barras redondas (Ø >
3.2. Para fios grossos (Ø entre
3.3. Para fios médios (Ø entre 0,50 e 2 mm)
3.4. Para fios finos (Ø entre 0,15 e 0,50 mm)
3.5. Para fios capilares (Ø inferiores a 0,15 mm)
3. Quanto aos diâmetros dos fios trefilados
5 mm)5 mm)
2 e 5 mm)
3.3. Para fios médios (Ø entre 0,50 e 2 mm)
3.4. Para fios finos (Ø entre 0,15 e 0,50 mm)
3.5. Para fios capilares (Ø inferiores a 0,15 mm)
3.1. Para barras redondas (Ø > 5
As máquinas são robustas,
individualizados e permitemindividualizados e permitem
( maiores que 70%)
Possuem poucas fieiras (máximo
ser do tipo com ou sem deslizamento
Velocidades de trefilação da
trefilação atinge valores superiores
5 mm)
robustas, possuem anéis tirantes
permitem grandes reduções de secçõespermitem grandes reduções de secções
(máximo em torno de quatro) e podem
deslizamento
ordem de 2 – 5 m/s e a força de
superiores a 3 toneladas
3.2. Para fios grossos (Ø entre 2
Trabalham a velocidades maiores
redondas e podem ter umredondas e podem ter um
montado após a última etapa de
3.3. Para fios médios (Ø entre 0
As máquinas são sempre do tipo
utilizam o sistema de lubrificaçãoutilizam o sistema de lubrificação
ser adotada)
Número de fieiras pode chegar
e 5 mm)
maiores que as máquinas para barras
forno de recozimento contínuoforno de recozimento contínuo
de trefilação
0,50 e 2 mm)
tipo com deslizamento e em geral
lubrificação por imersão (aspersão podelubrificação por imersão (aspersão pode
chegar a vinte
3.4. Para fios finos (Ø entre 0,15
Possui concepção muito similar
médios, porém a velocidade demédios, porém a velocidade de
A qualidade final do fio depende
operação de bobinamento (tensão
3.5. Para fios capilares (Ø inferiores
Vde trabalho podem atingir valores
A máquina deve estar muito bem
mecanicas em função da elevada
e 0,50 mm)
similar as das máquinas para fios
de trefilação é maiorde trefilação é maior
depende muito dos cuidados tomados na
(tensão aplicada e controle de passo)
inferiores a 0,15 mm)
valores > 40 m/s (2400 m/min)
bem ajustada e isenta de vibrações
elevada precisão requerida no processo
Instalações complementares
A definição das máquinas e equipamentos
do tipo de produto a ser fabricadodo tipo de produto a ser fabricado
material a ser trefilado). Estas
Máquinas de afinar a ponta do
Máquinas de soldagem topo a
Equipamentos de decapagem
Equipamentos de tratamento térmico
Equipamentos para revestimento
ou metálico (estanhagem, zincagem)
equipamentos auxiliares dependemfabricado (propriedades e natureza dofabricado (propriedades e natureza do
Estas máquinas e equipamentos são:
do fio
a topo
térmico de recozimento
revestimento do fio com material plástico
zincagem)
Ferramentas de trefilação
A natureza da fieira tem grande
custo final do produto trefiladocusto final do produto trefilado
A fieira ou ferramenta de
diferentes regiões, ao longo do
- cone de entrada- cone de entrada
- cone de trabalho
- cilindro de calibração
- cone de saída
Ferramentas de trefilação
grande influência na qualidade e no
trefiladotrefilado
trefilar é constituída de quatro
do furo interno
Cone de entrada
Guia o fio em direção ao cone
Permite que o lubrificante minimizePermite que o lubrificante minimize
cone de trabalho
Cone de trabalho
Região onde é aplicado o esforçoRegião onde é aplicado o esforço
a redução do fio
O atrito deve ser minimizado
desgaste da fieira
cone de trabalho
minimize o atrito entre o fio e ominimize o atrito entre o fio e o
esforço de compressão e onde ocorreesforço de compressão e onde ocorre
minimizado de forma que se possa reduzir o
Cilindro de calibração
É onde ocorre o ajuste do diâmetro
Caso tenha um pequeno comprimentoCaso tenha um pequeno comprimento
operações de retificação das
diâmetro
Cone de saída
Deve proporcionar uma saída
superfícies da fieira e do fio
diâmetro do fio
comprimento (ou altura) possibilitacomprimento (ou altura) possibilita
das fieiras gastas para um novo
saída livre do fio sem causar danos nas
Tipos de perfis de fieira
Possuir elevada resistência ao
Materiais para fieiras - Caracteristicas requeridas 
Possuir elevada resistência ao
Permitir trefilações a elevadas
Permitir a adoção de elevadas
Conferir calibração constante
Conferir elevada vida útil a ferramenta
Permitir a obtenção de superfíciePermitir a obtenção de superfície
durante longo período de uso
ao desgaste (alta dureza)
Caracteristicas requeridas 
ao desgaste (alta dureza)
elevadas velocidades
elevadas reduções de secção
constante do diâmetro do fio
ferramenta reduzindo as paradas
superfície lisa e brilhante no fiosuperfície lisa e brilhante no fio
uso
Os materiais comumente empregados
diamante (Ø ≤ 2 mm) e o metal
Materiais para fieiras 
diamante (Ø ≤ 2 mm) e o metal
As fieiras fabricadas com metal
técnica da metalurgia do pó
O metal duro é constituidoO metal duro é constituido
tungstênio com pequenas adições
ainda cromo e tântalo
A composição irá depender do
empregados para os fios são o
metal duro (Ø > 2 mm)metal duro (Ø > 2 mm)
metal duro são obtidas através da
seguido de polimento final
constituido principalmente de carboneto deconstituido principalmente de carboneto de
adições de cobalto, podendo conter
do tipo de metal a ser trefilado
Diamante é montado em um
ao sistema e facilitar a dissipação
suporte metálico para dar rigidez
dissipação de calor
A vida média da fieira é estimada
de material que pode ser processado
recuperação da fieira (nova
maior diâmetro)
A vida média da fieira é estimada
normais de trabalho (esforços
trabalho, condição de lubrificação,
do fio a ser trefilado e limpeza
A manutenção e o controle dimensional
dimensões são realizados com
de até 80 X para fieiras
capilares)
estimada com referência a quantidade
processado sem a necessidade de
retificação e polimento para um
estimada baseando-se nas condições
(esforços atuantes), temperatura de
lubrificação, homogeneidade do material
limpeza do fio e do ambiente de trabalho
dimensional das fieiras de menores
com auxilio de microscópio (aumento
utilizadas na trefilação de fios
Tratamentos químicos e mecânicos 
Visa a retirada de óxidosVisa a retirada de óxidos
material a ser trefilado
Os óxidos causam a redução
defeitos superficiais no material
O processo de retirada dos
(meio químico) ou por rebarbação
escolha do processo irá depender
final exigida
Tratamentos químicos e mecânicos 
existentes sobre a superfície doexistentes sobre a superfície do
redução da vida útil da fieira e provocam
material trefilado
óxidos pode ser por decapagem
rebarbação (meio mecânico). A
depender dos custos e da qualidade
Rebarbação: Consiste na retirada
metal da superficie do fio com
circular de gume cortante
Decapagem: O processo é dividido
1.Imersão do fio em solução
2.Lavagem com jato de água
resíduos de pós metálicos)resíduos de pós metálicos)
3.Lavagem adicional com
neutralizantes da solução ácida
elevar resistência do fio a ação
retirada de uma fina camada de
com uma ferramenta de usinagem
dividido em três etapas:
ácida decapante
água fria (retirar resto de ácidos e
com água aquecida e aditivos
ácida (eliminar ação dos ácidos e
ação oxidante do meio ambiente)
Apesar de ser um processo realizado
contato trefila e material podem
Processo de trefilação 
contato trefila e material podem
função das condições de atrito
trabalho, alterando as condições
mecânicas do material sob deformação
As técnicas experimentais mais
processo são o uso de ensaios mecânicosprocesso são o uso de ensaios mecânicos
ensaios metalográficos (microestrutura)
(diâmetros, ovalizações e defeitos)
realizado a frio, as temperaturas no
podem atingir valores muito altos em
Processo de trefilação 
podem atingir valores muito altos em
atrito (lubrificação) e velocidade de
condições de escoamento e as propriedades
deformação
mais utilizadas para parametrização do
mecânicos (resistência e ductilidade),mecânicos (resistência e ductilidade),
(microestrutura) e verificação metrológica
defeitos)
Fatores de influência na trefilação
A análise dos fatores de influência
encontrar as melhores condiçõesencontrar as melhores condições
objetivos:
Alcançar alta velocidade de trefilação
Alcançar pequenas forças de trefilação
menos robustas e de menor consumomenos robustas e de menor consumo
Obter trefilados com uniformidade
defeitos superficiais e que atendam
metalúrgicas requeridas
Fatores de influência na trefilação
influência no processo visa, principalmente,
condições de trabalho, com os seguintescondições de trabalho, com os seguintes
trefilação >>> elevada produtividade
trefilação >>> utilização de máquinas
consumoconsumo
uniformidade estrutural e dimensional sem
atendam as características mecânicas e
Fatores de influência na trefilação
Vdes de trefilação tendem a permanecer
desejados (maior número de passes)desejados (maior número de passes)
O trabalho de deformação é maior
em função da redução efetuada na
Atrito entre o fio-fieira e fio-anel
calor no processo. A refrigeraçãocalor no processo. A refrigeração
material trefilado
Fatores de influência na trefilação
permanecer em valores inferiores aos
passes)passes)
maior na periferia do fio (diferença varia
na fieira)
anel tirante + deformação plástica geram
refrigeração deve evitar ↑aquecimento dorefrigeração deve evitar ↑aquecimento do
Fatores de influência na trefilação
Sistema de filtragem deve evitar
Fieiras de metal duro e diamanteFieiras de metal duro e diamante
metálicos com maior condutividade
Polimento constante e cuidadoso
O ângulo do cone de trabalho varia
redução, tendendo a apresentar valoresredução, tendendo a apresentar valores
necessidade de promover a entrada
Utilizando um maior número de
fieira se obtêm melhores condições
Fatores de influência na trefilação
a presença de partículas sólidas
diamante devem ser montadas em suportesdiamante devem ser montadas em suportes
condutividade térmica (aços e latões)
cuidadoso da fieira é indispensável
varia em função do Ø fio e do grau de
valores maiores que o ótimo devido avalores maiores que o ótimo devido a
entrada do lubrificante / refrigerante
de fieirase limitando a redução por
condições de lubrificação e refrigeração
Demais pontos importantes no processo de trefilação
O processo tem se desenvolvido
conferida pela prática industrial do
O coeficiente de atrito (µ) entre o
decisiva no desgaste da fieira
superficial do material trefilado
Lubrificantes sólidos como o sabão
0,01 -0,05) possuem menor µ que0,01 -0,05) possuem menor µ que
Quanto a acabamento superficial
Rt de 40 µm para barras laminadas
entre 1 - 10 µm após a trefilação
Demais pontos importantes no processo de trefilação
desenvolvido muito mais através da experiência
do que métodos científicos
o fio e a ferramenta influi de maneira
fieira e no aquecimento e acabamento
sabão vegetal ou graxa animal (µ èntre
que lubrificantes liquidos (0,08 – 0,15)que lubrificantes liquidos (0,08 – 0,15)
superficial considera-se valores aproximados
laminadas e decapadas e valores finais
Classificação dos produtos trefilados
Inicialmente são classificados
que pode ser barra, tubo, arameque pode ser barra, tubo, arame
As barras mais finas (Ø <
arames (fins mecânicos) ou fios
Os fios são classificados emOs fios são classificados em
médios, finos e capilares, do
emprego
Ex. Fio de cobre de baixa tensão
Classificação dos produtos trefilados
classificados em função do tipo de produto
arame ou fioarame ou fio
< 5 mm) são denominados como
fios (fins elétricos)
em função do diâmetro (grossos,em função do diâmetro (grossos,
do metal que o constitui e do seu
tensão com 1,5 mm de diâmetro
Defeitos típicos em produtos trefilados
Os principais defeitos no fio trefilado
Diâmetro escalonado (a): Partículas
depois se desprendem
Fratura irregular c/ estrangulamento
devido lubrificação deficiente,devido lubrificação deficiente,
anel tirante rugoso e/ou com Ø
Fratura com risco lateral ao
Partícula dura inclusa no fio inicial,
extrusão
Defeitos típicos em produtos trefilados
trefilado e suas causas são:
Partículas duras retidas na fieira que
estrangulamento (b): esforço excessivo
excesso de espiras no anel tirante,excesso de espiras no anel tirante,
Ø incorreto e redução excessiva
redor da marca de inclusão (c):
inicial, proveniente de laminação ou
Marcas na forma de V ou
excessiva e parte cilíndrica pequena
saída, ruptura de parte da fieira
contato fio-fieira, inclusão decontato fio-fieira, inclusão de
Ruptura taça-cone (e): Redução
muito grande com acentuada
fratura em ângulo (d): Redução
pequena com inclinação do fio na
fieira com inclusão de partícula no
de partículas duras estranhasde partículas duras estranhas
Redução pequena e ângulo de fieira
deformação na parte central
Propriedades dos produtos trefilados
A propriedades mecânicas e
dimensionais dos produtosdimensionais dos produtos
carcterísticas da MP e dos
trefilação
Normas técnicas nacionais
especificações dos diversos
ferrosos como em não ferrososferrosos como em não ferrosos
Propriedades dos produtos trefilados
e metalúrgicas e as características
trefilados são dependentes dastrefilados são dependentes das
diversos fatores no processo de
e internacionais estabelecem as
diversos produtos trefilados, tanto em
ferrososferrosos
Exemplo: fio de cobre de secção circular para fins elétricos
a) Especificações dimensionais (diâmetro
transversal
b) Propriedades mecânicas
c) Propriedades elétricas
d) Condição superficial: Fio acabado deve
escamas, estrias, rebarbas, inclusões, resíduos
estranhos
Exemplo: fio de cobre de secção circular para fins elétricos
diâmetro nominal, tolerâncias e secção
deve estar isento de fissuras, asperezas,
resíduos de óxidos e outros materiais
Bibliografia
Ettore Bresciani Filho, ConformaçãoEttore Bresciani Filho, Conformação
Quinta edição
Conformação Plástica dos Metais –Conformação Plástica dos Metais –