Aula VI Extrusão

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
1- EXTRUSÃO – CONCEITOS BÁSICOS
Extrusão é um processo de conformação no qual o material é forçado através de uma matriz, de forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes. 
Praticamente qualquer forma de seção transversal vazada ou cheia pode ser produzida por extrusão. 
Como a geometria da matriz permanece inalterada, os produtos extrudados têm seção transversal constante.
Exemplos de produtos estrudados
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
1- EXTRUSÃO – CONCEITOS BÁSICOS (cont.)
Dependo da ductilidade do material a extrudar, o processo pode ser feito a frio ou a quente. 
Cada tarugo é extrudado individualmente, caracterizando a extrusão como um processo semicontínuo. 
 A extrusão pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste caso denominada extrusão fria.
Tarugo sendo estrudado
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
1- EXTRUSÃO – CONCEITOS BÁSICOS (cont.)
Os produtos mais comuns são: quadros de janelas e portas, trilhos para portas deslizantes, tubos de várias seções transversais e formas arquitetônicas.
 Os produtos extrudados podem ser cortados nos tamanhos desejados para gerarem peças, como maçanetas, trancas e engrenagens, como mostrado na figura abaixo.
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
Perfis de alumínio, cobre e suas ligas obtidos por extrusão a quente
1- EXTRUSÃO – CONCEITOS BÁSICOS (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
Em operação combinada com forjamento, pode-se gerar componentes para automóveis, bicicletas, motocicletas, maquinário pesado e equipamento de transporte.
Os materiais mais usados na extrusão são: alumínio, cobre, aço de baixo carbono, magnésio e chumbo.
Produtos extrudados a quente
1- EXTRUSÃO – CONCEITOS BÁSICOS (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
- EXTRUSÃO A FRIO:
• pequenas reduções de seção em vários estágios
• obtenção de peças de precisão
1- EXTRUSÃO – CONCEITOS BÁSICOS (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
Tarugos (peças a serem extrudadas)
1- EXTRUSÃO – CONCEITOS BÁSICOS (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
EXTRUSÃO A QUENTE
• grandes reduções de seção numa só etapa
• engloba a maioria dos processos para obter produtos longos semiacabados (barras) e acabados (perfis e tubos)
B) EXTRUSÃO A FRIO
• pequenas reduções de seção em vários estágios
• obtenção de peças de precisão
2- CLASSIFICAÇÃO QUANTO Á TEMPERATURA DE TRABALHO
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
3- CLASSIFICAÇÃO – QUANTO AO SENTIDO DE DESLOCAMENTO DO PISTÃO 
EXTRUSÃO DIRETA:
Um tarugo é colocado no interior de um recipiente de extrusão e um pistão comprime esse material, forçando-o a fluir através de uma ou mais aberturas em uma matriz situada na extremidade oposta do recipiente.
Um problema na extrusão direta é o significativo atrito existente entre a superfície do tarugo e as paredes do recipiente quando o material é forçado a deslizar em direção à abertura da matriz. Na extrusão direta, esse atrito causa um substancial aumento na força de extrusão.
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
3- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO SENTIDO DE DESLOCAMENTO DO PISTÃO (cont.)
B) EXTRUSÃO INVERSA (INDIRETA) – é um processo mais antigo e menos utilizado.
Caso 1: A matriz, ao invés de ser fixada na extremidade do recipiente, é montada num pistão oco (ou constituído por hastes). Quando o pistão avança no interior do recipiente, o metal é forçado a fluir através do orifício da matriz, em sentido oposto ao movimento do pistão. Não há atrito entre o tarugo e a parede interna do recipiente e, então, a força de extrusão é menor que na extrusão direta. 
Estrusão Inversa Caso 1
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
Estrusão Inversa Caso 2
3- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO SENTIDO DE DESLOCAMENTO DO PISTÃO (cont.)
Caso 2: Usada também na produção de seções tubulares, a extrusão inversa, neste caso, emprega um pistão com diâmetro menor que o do recipiente, de modo que o metal flui ao redor da matriz, gerando um produto em forma de copo. 
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
C) EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA:
O problema do atrito pode ser superado envolvendo-se o tarugo por um fluido no interior do recipiente e pressurizando este fluido por meio do movimento do pistão.
Deste modo, não há atrito com a parede do recipiente e o atrito no orifício da matriz é reduzido. A força no êmbolo é muito menor que na extrusão direta convencional.
Uma desvantagem do processo é que ele requer a preparação do tarugo inicial, que deve possuir em uma das extremidades uma geometria que se adapte ao ângulo da matriz. Isso evita que o fluido escoe pela abertura da matriz quando o recipiente é inicialmente pressurizado.
3- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO SENTIDO DE DESLOCAMENTO DO PISTÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
D) EXTRUSÃO POR IMPACTO:
É similar à extrusão indireta e frequentemente incluída na categoria da extrusão a frio.
Realizado em alta velocidade e em passes curtos, este processo é utilizado para fabricação de componentes individuais. Como o nome sugere, o punção se choca contra o metal, ao invés de simplesmente pressioná-lo. 
O punção desce rapidamente sobre o tarugo que é extrudado para trás.
A espessura da seção estrudada é função da folga entre o punção e a cavidade da matriz
Os produtos apresentam, em geral, paredes muito finas (p. ex., capas de pilhas).
3- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO SENTIDO DE DESLOCAMENTO DO PISTÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
Prensa hidráulica de até 8 mil toneladas , com componentes conforme ilustra a figura
4- EQUIPAMENTO DE EXTRUSÃO
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
O equipamento básico de extrusão é uma prensa hidráulica. Assim, é possível controlar velocidade e curso. 
A força pode ser mantida constante para um longo curso, tornando possível a extrusão de peças longas, e aumentando a taxa de produção.
Mecânica da Extrusão:
• É classificada como processo de compressão indireta, pois são as paredes internas da ferramenta que provocam, devido a reação à pressão do pistão, a ação de compressão sobre o tarugo.
4- EQUIPAMENTO DE EXTRUSÃO
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
Equipamentos auxiliares:
• sistemas de corte de barras
• sistemas de retrocesso do pistão
• fornos para aquecimento de tarugos (indutivos para maior rapidez e uniformidade de aquecimento)
• controle da atmosfera de aquecimento
4- EQUIPAMENTO DE EXTRUSÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
5- PROCESSO DE EXTRUSÃO
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
5- PROCESSO DE EXTRUSÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
5- PROCESSO DE EXTRUSÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
• Temperatura de trabalho
• Velocidade de extrusão
• Condições de lubrificação
• Geometria da ferramenta
Fatores de Controle do Processo:
5- PROCESSO DE EXTRUSÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
Em relação à temperatura de trabalho, sabe-se que a mesma deve ser suficientemente alta para conferir elevada trabalhabilidade plástica ao metal, conduzindo à recristalização. No entanto, não deve ser exageradamente alta, pois acarreta em gasto excessivo de energia, desgaste e até mesmo a perda de resistência mecânica dos elementos da máquina de extrusão e oxidação excessiva do tarugo (ou lingote) para extrudar.
- Temperatura de trabalho: 
5- PROCESSO DE EXTRUSÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
Analisando a velocidade de extrusão, geralmente procura-se utilizar velocidades mais elevadas, pois implica em maior produção e menor perda de temperatura do tarugo ou do lingote. 
Contudo deve-se considerar a velocidade em conjunto com a pressão
e temperatura para um ajuste adequado do processo de extrusão.
Velocidade média de trabalho: 5 a 80 m/min
- Velocidade de Extrusão: 
5- PROCESSO DE EXTRUSÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
As condições de lubrificação têm influência indireta sobre o modo de escoamento e força de extrusão, pois atuam sobre o coeficiente de atrito entre o recipiente e o tarugo e, entre a ferramenta e o tarugo, afetando o acabamento superficial do extrudado e reduzindo o efeito de desgaste da ferramenta.
Como exemplos de lubrificantes, pode-se citar o vidro, a grafita ou óleos com grafitas.
- Condições de lubrificação:
5- PROCESSO DE EXTRUSÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
• Considerando a geometria da ferramenta, é importante salientar que nas ferramentas cônicas não surge uma zona morta como o que se forma nas planas, na região adjacente ao furo de entrada . O escoamento nestas ferramentas é mais uniforme, apesar do esforço de extrusão ser maior.
- Geometria da Ferramenta:
5- PROCESSO DE EXTRUSÃO (cont.)
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
6- FORÇA DE EXTRUSÃO
- Força de extrusão:
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA 
FIM
Prof José Milton de Freitas 
FABRICAÇÃO MECÂNICA