AULA I PCU FORJAMENTO

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Unip – Universidade Paulista
Departamento de Engenharia
Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Processos de Conformação e Usinagem
Prof. Me Willian Roberto Valicelli Sanitá
Aula I
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
FORJAMENTO
 
O QUE É CONFORMAÇÃO
Conformação é o processo mecânico onde se obtém peças através da compressão de metais sólidos em moldes, utilizando a deformação plástica da matéria-prima para o preenchimento das cavidades dos moldes.
O processo pode ou não ser executado com o aquecimento da matéria-prima, para facilitar o processo ou para modificar as características mecânicas da peça final.
Forjamento 
O que é: Forjamento é o nome dado às operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão sobre um material dúctil entre duas ferramentas, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da cavidade na ferramenta de trabalho. 
Esforço de compressão: Sucessivos golpes ou Prensagem gradual para obtenção da peça
Ferramentas: Na maioria das operações de forjamento emprega-se um ferramental constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava, denominadas matrizes.  
Usos: A maioria das operações de forjamento é executada a quente; contudo, uma grande variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, pinhões, etc., são produzidas por forjamento a frio. 
Histórico
 O forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos AC.
 A substituição do braço do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial. 
Os processos de conformação mecânica tem sua origem na pré-história;
Antes de 4000AC os homens das cavernas empregavam ouro e cobre nativos e meteoritos ricos em ferro, sem fundi-los, para a confecção de pequenos artefatos metálicos;
Este metais eram martelados para adquirirem a forma desejada e endurecerem (encruarem);
Parte do desenvolvimento que levaria aos métodos de soldagem empregados atualmente teve origem em tempos remotos. É bem possível que a origem dos metais tenha coincidido com a do fogo, tido como descoberto por volta do ano 8000 a.C;
Há 5000 anos, na cidade de Ur, Caldéia, uniam-se peças de ouro, considerado o primeiro metal obtido e utilizado, por meio de uma técnica hoje conhecida como soldabrasagem;
Há 3000 anos, o homem inventou o processo de forjar a quente, concentrando o calor na zona da peça que queria ligar, seguido de martelamento.
os processos mais antigos de unir metais são a soldabrasagem e o forjamento;
O advento do ferro, por volta de 2000 A.C., foi um passo importante para a metalurgia;
Descobertas arqueológicas indicam que o início do desenvolvimento do metal deu-se na Mesopotâmia, de onde foi para a China e índia, e depois para o Egito, Grécia e Roma. Nesse período, o homem começou a fabricar utensílios de duas ou mais partes por meio de união por forjamento a quente, colocando uma peça contra a outra até que se soldassem;
Uma das mais antigas notícias que se tem sobre a soldagem remonta ao forjamento da espada de Damasco, (1300 A.C.) e ao uso de uma espécie de maçarico soprado pela boca, usando álcool ou óleo como combustível; esta técnica, usada pelos egípcios para fundir e soldar bronze, foi transmitida a gregos e romanos;
A arqueologia descobriu pilares de ferro de 20 metros de altura e 40 centímetros de diâmetro na cidade de Delhi, índia, datando da época de Cristo;
Classificação
 
O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: 
 Forjamento em matriz aberta ou Forjamento livre 
 Forjamento em matriz fechada
Forjamento livre: - matriz aberta (Fig. 1, 2)
Forjamento livre: - formas regulares (anéis, eixos) (Fig. 3)
Forjamento livre: - Recalque em prensa horizontal (Fig. 4)
 Forjamento em matriz fechada: - formas complexas; (Fig. 5, 6, 7)
 	 - alta produtividade;
	 - maior homogeneidade estrutural
			 - prensas e martelos
 Forjamento a quente:
Processos Básicos: recalque e ascensão
 Sequência de processamento: corte, aquecimento, forjamento, rebarbação, normalização, limpeza.
 Etapas de forjamento: esboçadora, formadora, calibradora (Fig. 5, 6 )
 Recalque de eixos: recalcadoras horizontais (Fig. 8)
Forjamento matriz fechada: (Fig. 5, 6, 7)
https://pt.scribd.com/doc/27628960/41/Forjamento-rotativo
Forjamento matriz fechada - Recalque em prensa horizontal (Fig. 8)
 Forjamento a quente:
 Comparação do forjamento a quente convencional e de precisão (Fig. 5 e 6)
 Controle da temperatura e do aquecimento de tarugos e matrizes,
 Controle do corte e das dimensões do tarugo,
 Precisão dimensional e geométrica de matrizes e insertos,
 Características dos equipamentos de conformação.
Forjamento a frio
Sequência de processamento: corte, lubrificação, forjamento, limpeza.
 Etapas de forjamento: recalque e extrusão (Fig. 9 )
Forjamento de precisão
A quente, a frio, morno ou isotérmico,
 Menores sobremetais, sem rebarba, sem ângulos de extração e raios de arredondamento menores (Fig. 9)
Equipamentos de forjamento
 Martelos (queda livre e auxiliados)
 Prensas (excêntricas, por fricção, hidráulicas)
 Recalcadoras.
Forjamento a frio (Fig. 9)
ftp://ftp.cefetes.br/Cursos/EngenhariaMetalurgica/Marcelolucas/Disciplinas/Conformacao/Forjamento/Apres_Forjamento.pdf
Martelo em queda livre
Este equipamento consiste de uma base que suporta colunas, nas quais são inseridas as guias do suporte da ferramenta, e um sistema para a elevação da massa cadente até a altura desejada.
ftp://ftp.cefetes.br/Cursos/EngenhariaMetalurgica/Marcelolucas/Disciplinas/Conformacao/Forjamento/Apres_Forjamento.pdf
Martelo de dupla ação 
Neste equipamento, a massa cadente é conectada a um pistão contido em cilindro no topo do martelo.
ftp://ftp.cefetes.br/Cursos/EngenhariaMetalurgica/Marcelolucas/Disciplinas/Conformacao/Forjamento/Apres_Forjamento.pdf
Martelo de contragolpe
Vantagens (em relação aos outros martelos)
- Maior rendimento; maior velocidade de acionamento.
Desvantagens: 
Maior desalinhamento entre as partes superior ou inferior da matriz;
 Necessidade da força de forjamento estar localizada no meio da matriz para evitar grandes atritos entre massas e as guias; 
Impossibilidade de manipulação da peça durante o movimento;
 Maiores despesas de manutenção.
Capacidade – 500 – 15.000 kgm
Tratamentos térmicos (produtos de aços forjados )
Recozimento: aquecimento a uma temperatura de 750 a 900°C,
dependendo de seu teor de carbono, seguido por resfriamento lento.
Possibilita refinar o grão (obtido no forjamento a altas temperaturas), remover as tensões internas introduzidas durante o trabalho a quente do metal e provocar certo amolecimento. 
Propriedades mecânicas e a usinabilidade dos forjados são melhoradas.
Normalização: aquecimento do aço forjado em um forno, como o recozimento, e resfriamento ao ar livre. 
Obtém estrutura refinada em grau bem maior que a obtida no recozimento. 
Propriedades mecânicas também são melhoradas e as tensões internas removidas.
Forjamento – Defeitos
Falta de redução – caracteriza-se pela penetração incompleta do metal na cavidade da ferramenta. Isso altera o formato da peça e acontece quando são usados golpes rápidos e leves do martelo. 
Trincas superficiais - causadas por trabalho excessivo na periferia da peça em temperatura baixa, ou por alguma fragilidade a quente.
Trincas nas rebarbas - causadas pela presença de impurezas nos metais ou porque as rebarbas são pequenas. Elas se iniciam nas rebarbas e podem penetrar na peça durante a operação de rebarbação. 
Trincas internas - originam-se no interior da peça, como consequência de tensões originadas por grandes deformações.
Forjamento – Defeitos
Gotas frias - são descontinuidades originadas
pela dobra de superfícies, sem a ocorrência de soldagem. Elas são causadas por fluxos anormais de material quente dentro das matrizes, incrustações de rebarbas, colocação inadequada do material na matriz.
Incrustações de óxidos - causadas pela camada de óxidos que se formam durante o aquecimento. Essas incrustações normalmente se desprendem mas, ocasionalmente, podem ficar presas nas peças.
Descarbonetação - caracteriza-se pela perda de carbono na superfície do aço, causada pelo aquecimento do metal. Queima - gases oxidantes penetram nos limites dos contornos dos grãos, formando películas de óxidos. Ela é causada pelo aquecimento próximo ao ponto de fusão.