4- Conformação - Extrusão_Trefilação - 2 AREA

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul 
Curso de Graduação em Design de Produto, 
Engenharia de Produção, e Engenharia de 
Controle e Automação 
 Processos Discretos de Produção Prof. Cíntia Mazzaferro 
Conformação de metais: 
extrusão e trefilação 
Extrusão 
Processo no qual o material é forçado a passar através do orifício de uma 
matriz para produzir a forma desejada, a quente ou a frio. 
-muito usado para produzir produtos longos de seção transversal 
constante (sólidas ou não); 
-nem todo o material inicial (billet) passa pela matriz; remanesce uma 
ponta que depois deve ser cortada; 
-existem dois tipos básicos: extrusão direta e extrusão inversa (indireta). 
Esquema do processo 
de extrusão direta: o 
fluxo de material 
ocorre no mesmo 
sentido do movimento 
do pistão 
Extrusão 
Obtenção de formas “vazadas” através de extrusão direta 
Extrusão 
Esquema do processo de extrusão inversa (indireta): o fluxo de material ocorre 
em sentido contrário ao do movimento do pistão. (a) produção de produtos 
sólidos; (b) produção de produtos vazados. 
Limitações: menor rigidez do pistão; dificuldade de ‘suportar’ produtos na saída da matriz. 
Extrusão inversa 
Extrusão 
Formação 
da ponta 
Extrusão direta 
Comprimento 
remanescente do billet 
Deslocamento do pistão 
Início da extrusão 
P
re
ss
ão
 
Extrusão inversa 
 Pressões: extrusão direta vs. inversa (indireta) 
Pressões de extrusão (direta) 
para pares de materais 
distintos, de acordo com 
Engelhardt et al. 2012. 
Esquema de pressões de extrusão 
resultantes para extrusão direta e 
extrusão inversa (indireta). 
(a) Definição de ângulo de matriz na extrusão direta; (b) Efeito 
do ângulo da matriz na força aplicada no pistão para 
extrusão. 
Extrusão: ângulo da matriz 
 Ângulo da matriz 
Menores ângulos: maior área 
de contato, maior atrito 
Maiores ângulos: maior 
turbulência no fluxo de 
material Ponto ótimo 
• A pressão de extrusão pode ser aplicada por impacto ou 
de forma suave, com o uso de prensas hidráulicas. Os 
eixos das máquinas podem ser verticais ou horizontais. 
• As matrizes empregadas são geralmente fabricadas em 
aço ferramenta, podendo haver revestimento 
(endurecimento superficial). 
• As pressões exercidas nos êmbolos (ou punções) 
dependem do material a ser extrudado. 
 
Extrusão: equipamentos 
 Equipamentos em extrusão 
A razão de extrusão pode ser estimada pela razão entre a 
área inicial do material que sofrerá extrusão (A0) e a área final 
do extrusado (Af): 
 
 
 A razão de extrusão é influenciada, entre outros fatores, pelo 
tipo de material: 
 -Al (liga 1100) → R=40 
 -aço 1018 → R=5 
 -aço inox austenítico→ R=3,5 
f
o
A
A
R =
Extrusão: razão de extrusão 
Efeito da razão de extrusão na 
pressão do punção durante a 
extrusão direta de aços com 
diferentes teores de carbono e 
em diferentes condições: 
esferoidizado, recozido ou 
forjado a quente. ASM 
Handbook. 
Extrusão: razão de extrusão 
Efeito da resistência à tração sobre a pressão do punção para a 
extrusão indireta (a) e direta (b) de aços baixo e médio carbono e 
usando diferentes razões de extrusão. ASM Handbook. 
Extrusão: razão de extrusão 
A extrusão a quente é empregada para obter produtos 
com seção transversal constante, como produtos 
longos, barras, tubos, arames de materiais que não 
podem ser extrudados a frio. 
 
Temperaturas empregadas 
para a extrusão a quente de 
alguns metais A
SM
 H
a
n
d
b
o
o
k 
Extrusão a quente 
 Existem três tipos de extrusão a quente: 
 
Não lubrificada Lubrificada Hidrostática 
Extrusão a quente 
• Extrusão a quente não lubrificada: 
 
Direta Indireta 
 -Produz peças com excelente acabamento superficial e 
tolerâncias dimensionais estreitas 
 -Normalmente usa matrizes com faces planas 
1–billet; 2–container; 3–matriz ; 4–punção; 5–bloco falso; 6–porta-matriz 
Extrusão a quente 
• Extrusão a quente lubrificada: 
 Usada em ligas de cobre, titânio e aços. 
 Os lubrificantes podem ser a base de grafite ou vidro. As 
graxas com lubrificante sólido - grafite - não oferecem 
proteção a quente para as matrizes, ocasionando 
desgaste severo. Já os a base de vidro são usados 
principalmente na extrusão de aços e titânio (maiores 
temperaturas de extrusão): o vidro amolece quando 
entra em contato com billet aquecido, isolando-o em 
relação às paredes do container. 
 
Extrusão a quente 
• Extrusão a quente hidrostática: 
 Neste tipo de extrusão, o billet fica circundado por um 
fluído. A pressão exercida pelo fluído no billet é que 
causa sua extrusão. 
 
 
 
 
 
 Pode ser realizada a quente, a morno ou a frio e em 
materiais frágeis, nos quais não é possível realizar os 
outros tipos de extrusão. 
 
Extrusão a quente 
 -Vantagens da extrusão hidrostática sobre os outros tipos de 
extrusão: 
•não há fricção entre o billet e o container. 
Consequentemente, a pressão de extrusão inicial é bem 
menor; 
•desta forma, também podem ser conseguidas maiores razões 
de extrusão ou usadas menores temperaturas. 
 -Desvantagens: 
•sistema deve ser bem “selado” devido às altas pressões; 
•os billets usualmente são usinados em toda a sua superfície 
para remover imperfeições que reaparecerão no produto 
extrudado (principalmente quando são usados billets 
fundidos) 
 
Extrusão a quente 
A extrusão a frio compete com alguns processos de 
fabricação, tais como recalque, forjamento a quente, 
trefilação a quente, usinagem e às vezes fundição. São 
produzidas peças individuais por esse processo. Ele é usado 
quando se torna economicamente atrativo devido a: 
•Não-geração de rebarbas 
• Redução ou eliminação de alguns processos de usinagem, 
devido ao bom acabamento superficial e precisão 
dimensional 
• Eliminação de tratamento térmico para aumento de 
resistência, pois isto é conseguido devido ao encruamento 
que o material sofre durante o processamento a frio 
Extrusão a frio 
Combinação de 
extrusão direta 
e inversa 
Alguns tipos de extrusão por impacto 
Extrusão 
direta 
Extrusão 
inversa 
Exemplos: etapas de fabricação (extrusão a frio) 
Peças em alumínio AA1100 
A
SM
 H
a
n
d
b
o
o
k 
Extrusão a frio 
Trefilação 
Processo similar à extrusão: o material é forçado a passar 
através do orifício de uma matriz, porém na trefilação são 
aplicadas forças de tração – apesar de haver compressão do 
material durante a deformação. 
- usado principalmente para produzir barras, arames e fios; 
- na maioria das vezes efetuada a frio. 
Trefilação 
Sistema de trefilação 
de barras 
Sistema de trefilação 
de fios/arames 
As ferramentas utilizadas na trefilação são chamadas de 
fieiras, e para suportar os esforços em operação, 
devem ser fabricadas em material de alta resistência: 
• Metal duro (WC = Vídia); 
• Diamante; 
• Aços alto C endurecidos superficialmente (cromagem, 
nitretação, ...); 
• Aços alta liga (Cr, Mo, W, V, Nb); 
• Cerâmicos. 
Trefilação: fieiras 
Características da matriz de trefilação (fieira) 
Aproximação 
Entrada 
Ângulo da matriz 
Alívio 
Orifício da matriz 
Trefilação: fieiras 
Produção de tubos através de trefilação 
Trefilação 
Sem mandril 
Não há controle 
sobre espessura do 
tubo ou diâmetro 
interno do tubo 
Com mandril fixo 
Controle sobre espessura e diâmetro 
interno do tubo, mas limitação 
quanto ao comprimento do tubo 
que pode ser trefilado 
Com plug flutuante 
Geometria do plug é projetadade 
forma a achar uma posição “natural” 
na zona de redução da matriz. Sem 
limitação de comprimento do tubo. 
•Groover, M.P. Fundamentals of modern manufacturing. 4th ed., 
New Jersey, Prentice Hall, 2010. 
•Engelhardt , M. et al. Extrusion of hybrid sheet metals. Journal of 
Materials Processing Technology, vol. 212, p.1030-1038, 2012. 
•ASM Handbook. 8a ed. Vol. 14 – Forming and Forging. 
 
Bibliografia 
Exemplo de trefilação 
-Recebimento da matéria-prima / estoque 
-Decapagem (mecânica ou química) 
-Ponteamento 
Trefilação: exemplo 
-Trefilação 
Trefilação: exemplo 
-Corte da ponta; corte dos tubos 
Trefilação: exemplo 
Últimas etapas: 
-Endireitamento; -Inspeção Final; -Proteção superficial (óleo); 
-Estoque / Expedição