FORJAMENTO

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INSTITUTO FEDERAL DE MINAS GERAIS 
CAMPUS GOVERNADOR VALADARES 
PROCESSOS INDUSTRIAIS I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO SOBRE A CONFORMAÇÃO MECÂNICA COM ÊNFASE NO 
FORJAMENTO 
 
 
 
 
 
ANDRÉ VALBUSA 
GEOVANE GUALBERTO DE SÁ 
GUILHERME HELMER QUEIROZ PINTO 
JANDERSON JOSÉ RODRIGUES SUBTIL 
LUÍS FELIPE 
MATHEUS VIANA SOUZA 
 
 
 
 
GOVERNADOR VALADARES - MG 
2017 
 
 
 
RESUMO 
O presente trabalho é caracterizado como um estudo bibliográfico a respeito do 
processo mecânico de conformação chamado forjamento, explanando como se dá o 
processo em si, desde sua matéria prima até o produto final. A metodologia utilizada foi a 
pesquisa acadêmica, onde foram consultados livros de renome na área, tal como artigos 
relevantes sobre o assunto abordado. Quanto ao processo, foi constatado que é realizado sob 
altas temperaturas através de martelamento ou prensagem, a quente ou a frio, em matriz 
aberta ou fechada. Foram citadas algumas vantagens e desvantagens e, por fim, sua 
aplicação, que abrange diversas áreas, não só dentro do segmento industrial, mas também 
fora dele. 
Palavras-chave: processo mecânico, materiais, forjamento, deformação, metal. 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
The present work is characterized as a bibliographical study about the mechanical process of 
forging, explaining the itself process, from its raw material to the final product. The 
methodology used was the academic research, where they were consulted books of renown in 
the area, as well as relevant articles on the subject approached. As for the process, it was 
found that it is carried out under high temperatures by hammering or pressing, hot or cold, in 
an open or closed matrix. Some advantages and disadvantages were mentioned and, finally, 
its application, which covers several areas, not only within the industrial segment, but also 
outside it. 
 
Keywords: mechanical process, materials, forging, deformation, metal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Exemplo de um martelo de queda livre...................................................................08 
Figura 2 – Exemplo de um martelo de dupla-ação...................................................................08 
Figura 3 – Exemplo de um martelo de contragolpe..................................................................09 
Figura 4 – Exemplo de uma prensa hidráulica..........................................................................09 
Figura 5 – Exemplo de uma prensa mecânica...........................................................................10 
Figura 6 – Operação de esmagamento em uma matriz aberta..................................................12 
Figura 7 – Exemplo de forjamento em matriz fechada.............................................................12 
Figura 8 – Exemplos de aplicações no setor de motocicletas...................................................14 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................05 
1.1 Processos Industriais...........................................................................................................05 
1.2 Conformação dos Materiais................................................................................................05 
2 O PROCESSO DE FORJAMENTO..................................................................................06 
2.1 Martelamento......................................................................................................................06 
2.1.1 Tipos de Martelos para o Forjamento..............................................................................06 
2.2 Prensagem...........................................................................................................................08 
2.2.1 Tipos de Prensas Para Forjamento...................................................................................08 
3 A TEMPERATURA NO FORJAMENTO........................................................................09 
3.1 Forjamento a Quente...........................................................................................................09 
3.2 Forjamento a Frio................................................................................................................10 
4 MATRIZES DE FORJAMENTO......................................................................................10 
4.1 Forjamento em Matriz Aberta (ou Forjamento Livre) .......................................................11 
4.2 Forjamento em Matriz Fechada..........................................................................................11 
5 OPERAÇÕES UNITÁRIAS MAIS COMUNS NO FORJAMENTO.............................12 
6 DEFEITOS TÍPICOS DE PRODUTOS FORJADOS......................................................12 
7 PRODUTOS ORIGINADOS DO PROCESSO DE FORJAMENTO.............................13 
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS..............................................................................................14 
REFERÊNCIAS......................................................................................................................15 
ANEXO I..................................................................................................................................16 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
1.1 Processos Industriais 
 
Existem três processos industriais principais que dão origem aos produtos de aço 
utilizados em larga escala atualmente. São eles: o mineiro, o siderúrgico e o metalúrgico. O 
primeiro lida basicamente com a extração do minério de ferro, o segundo com a fundição do 
material extraído, e o terceiro, foco deste trabalho, lida com a conformação desse material. 
É interessante destacar que, ao final da siderurgia são obtidos os aços lingotados, 
podendo ser em forma de placas, tarugos, perfis, blocos, entre outras. Tais lingotes servem de 
matéria prima para a metalurgia, onde ocorrem os processos de fabricação que dão origem a 
produtos acabados, ou semi-acabados de alta resistência mecânica. 
 
1.2 Conformação dos Materiais 
 
O processo de conformação dos materiais pode ser classificado em dois grupos: 
processos metalúrgicos, nos quais as modificações se relacionam com a aplicação de altas 
temperaturas no material, e processos mecânicos, onde a transformação acontece por meio da 
aplicação de tensões externas ao material. Helman (2010), trata a conformação mecânica 
como uma operação onde se aplicam solicitações mecânicas em metais, que respondem com 
uma mudança permanente de dimensões. 
Há ainda uma subdivisão em cada processo de conformação citado. Nos processos 
metalúrgicos encontramos a conformação por solidificação, em que a temperatura adotada é 
superior à de fusão do material, e a conformação por sinterização, em que a temperatura 
adotada é inferior à de fusão do material. Já os processos mecânicos são constituídos pelo 
processo de conformação plástica, em que são aplicadas tensões menores que o limite de 
resistência à ruptura do material, e a conformação por usinagem, onde as tensões aplicadas 
superam o limite de resistência à ruptura do material, com geração de cavaco. 
No quadro 1 observa-se um quadro geral de classificação dos processos de 
conformação dos metais. 
 
 
 
 
7 
 
 
 
Quadro 1 - Classificação dos processos de conformação dos metais 
 
Fonte: Elaborada pelos autores, 2017 
 
2 O PROCESSO DE FORJAMENTO 
 
 O forjamento éo processo de conformação mecânica pelo martelamento ou pela 
prensagem, em geral é realizado a quente e leva à obtenção de produtos acabados ou semi-
acabados de alta resistência mecânica, destinados a sofrer grandes esforços e solicitações em 
sua utilização. 
 Quando bem executado, o forjamento, além de boa formação da peça, melhora as 
propriedades mecânicas do material. 
 
2.1 Martelamento 
 
Aplica-se golpes rápidos e sucessivos no metal. Desse modo, a pressão máxima 
acontece quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente de intensidade à medida 
que a energia do golpe é absorvida na deformação do material. O resultado é que o 
martelamento produz deformação principalmente nas camadas superficiais da peça, o que dá 
uma deformação irregular nas fibras do material. 
 
2.1.1 Tipos de Martelos para o Forjamento 
 
 Martelo de 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. 
 
 
 
 
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Figura 1 - Exemplo de um martelo de queda livre 
 
Fonte: Chiaverini, 1986, p. 78 
 
Martelo de dupla-ação: Neste equipamento, a massa cadente é conectada a um pistão 
contido em um cilindro no topo do martelo. O pistão é acionado geralmente por vapor ou ar 
comprimido. O sistema de válvulas do cilindro pode ser controlado de modo a acelerar ou 
desacelerar a massa cadente na proporção desejada e, portanto, é possível variar a intensidade 
de cada golpe. 
 
Figura 2 - Exemplo de um martelo de dupla-ação 
 
Fonte: Chiaverini, 1986, p. 86 
 
Martelo de contragolpe: Caracteriza-se por duas massas que se chocam no meio do 
percurso com a mesma velocidade, sendo que a massa superior é acionada por um sistema 
pistão-cilindro. A massa inferior, ligeiramente menor que a superior (cerca de 5%) é acoplada 
normalmente à superior por meio de cabos. 
 
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Figura 3 - Exemplo de um martelo de contragolpe 
 
Fonte: disponível em: <http://pt.forginghammer.cn/p5.asp>. Acessado em 25 nov. 2017 
 
2.2 Prensagem 
 
Na prensagem, o metal fica sujeito à ação da força de compressão em baixa velocidade 
e a pressão atinge seu valor máximo pouco antes da peça ser retirada, de modo que as 
camadas mais profundas da estrutura do material são atingidas no processo de conformação. 
A deformação resultante é, então, mais regular do que a produzida pela ação dinâmica do 
martelamento. 
 
2.2.1 Tipos de Prensas para o Forjamento 
 
 Prensa hidráulica: Para forjar peças grandes, as prensas hidráulicas verticais com um 
cilindro na parte superior são especialmente adequadas. É o único tipo de prensa que aplica 
uma pressão uniforme com uma velocidade de deformação quase constante. 
 
Figura 4 - Exemplo de uma prensa hidráulica 
 
Fonte: Chiaverini, 1986, p. 82 
 
 Prensa mecânica: É muito usada para forjar peças de tamanhos médios e pequenos, 
devido à facilidade de manuseio e ao baixo custo de operação. A aplicação de força sobre o 
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material é comandada por um excêntrico, sendo, por isso, essa máquina conhecida como de 
curso limitado. 
 
Figura 5 - Exemplo de uma prensa mecânica 
 
Fonte: disponível em: <http://www.etwinternational.com.br/7-2-2-inclinable-punch-press-machine-12904.html> 
Acessado em 25 nov. 2017 
 
3 A TEMPERATURA NO FORJAMENTO 
 
 O processo de forjamento, assim como outros processos de deformação mecânica, exige 
que o material trabalhado esteja em determinada temperatura para alcançar os resultados 
pretendido. Nesse contexto, é possível dividir os processos em forjamento a quente e 
forjamento a frio. 
 Há de se definir, porém, o que quer dizer cada um desses termos, pois tomam como 
referência uma temperatura indicada como “temperatura de recristalização”. Essa temperatura 
é definida por Chiaverini (1986) como a menor temperatura na qual uma estrutura deformada 
de um metal trabalhado a frio é restaurada ou é substituída por uma estrutura nova, livre de 
tensões, após a permanência nessa temperatura por um tempo determinado. 
 
3.1 Forjamento a Quente 
 
No forjamento a quente, a temperatura na qual o material é trabalhado é superior à 
temperatura de recristalização. Graças a isso, durante a deformação os mecanismos de 
recuperação e recristalização acontecem, o que inibe a geração de tensões internas e favorece 
a ductilidade pela formação e aumento dos grãos. 
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As vantagens oferecidas por esse método incluem menor energia necessária para 
deformar o material, aumento da ductilidade, eliminação de bolhas e poros. Entre as 
desvantagens estão a necessidade de equipamentos especiais (como fornos), gasto de energia 
para aquecimento das peças, formação de óxidos e maior desgaste das ferramentas. 
 
3.2 Forjamento a Frio 
 
No forjamento a frio, a temperatura do material é inferior à de recristalização. Dessa 
forma, a deformação plástica resultante provoca o encruamento, que é a alteração da estrutura 
cristalina e a mudança das propriedades mecânicas do material, que se intensifica nas 
proporções do esforço mecânico aplicado. 
São consideradas vantagens desse mecanismo, a menor necessidade de matéria-prima, 
alta produtividade, a possibilidade de substituição de um material mais caro forjado a quente 
por um mais barato forjado a frio, obtendo propriedades mecânicas equivalentes. Porém, 
como desvantagens é coerente citar a necessidade de prensas de maior capacidade, a possível 
necessidade de recozimentos à medida que o processo ocorre e sua viabilidade econômica, 
que passa a existir apenas em lotes de grandes de peças. 
 
4 MATRIZES DE FORJAMENTO 
 
Toda a operação de forjamento precisa de uma matriz. É ela que ajuda a fornecer o 
formato final da peça forjada. E ajuda também a classificar os processos de forjamento, que 
podem ser: 
 
● Forjamento em Matriz Aberta (ou Forjamento Livre); 
● Forjamento em Matriz Fechada. 
 
 As matrizes de forjamento são submetidas a altas tensões de compressão, altas 
solicitações térmicas e, ainda, a choques mecânicos. Devido a essas condições de trabalho, é 
necessário que essas matrizes apresentem alta dureza, elevada tenacidade, resistência à fadiga, 
alta resistência mecânica a quente e alta resistência ao desgaste. Por isso, elas são feitas, em 
sua maioria, de blocos de aços-liga forjados e tratadas termicamente. Quando as solicitações 
são ainda maiores, as matrizes são fabricadas com metal duro. 
 
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4.1 Forjamento em Matriz Aberta (ou Forjamento Livre) 
 
 É uma operação preliminar em que, partir de blocos, tarugos, entre outras formas, 
procura-se esboçar novas formas que, em deformações posteriores por forjamento em matriz 
fechada ou outro processo, são transformadas em objetos de formas mais complexas, mas 
também produzem peças acabadas de formato simples. 
 
Figura 6 - Operação de esmagamento em uma matriz aberta
 
Fonte: Chiaverini, 1986, p. 83 
 
4.2 Forjamento em Matriz Fechada 
 
 No forjamento em matrizes fechadas, o metal adquire o formato da cavidade esculpida 
na matriz e, por causa disso, há forte restrição ao escoamento do material para as laterais. Essa 
matriz é construída em duas metades: a metade inferior fica presa à bigorna, e a outra metade 
está presa ao martelo (ou à parte superior da prensa) que cai sobre a metade inferior, fazendo 
o material escoar e preencher a cavidade da matriz. Esse preenchimento forma uma faixa 
estreita (rebarba) em torno da peça forjada. A rebarba exige uma operação posterior de corte 
(rebarbação) para remoção.Figura 7 - Exemplo de forjamento em matriz fechada 
 
Fonte: Chiaverini, 1986, p. 87 
 
 
 
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5 OPERAÇÕES UNITÁRIAS MAIS COMUNS NO FORJAMENTO 
 
Com a intenção de produzir peças acabadas de feitio simples, ou mesmo redistribuir a 
massa de uma peça bruta, facilitando a posterior aplicação do processo de forjamento em uma 
matriz fechada, são realizadas operações relativamente simples de forjamento em matrizes 
abertas ou ferramentas especiais, denominadas operações unitárias, algumas delas são: 
Recalque: compressão direta do material entre um par de matrizes planas ou 
côncavas, visando reduzir a altura da peça e aumentar sua secção transversal. 
Estiramento: método que visa aumentar o comprimento da peça reduzindo sua 
espessura. 
Encalcamento: Uma categoria de estiramento em que se reduz apenas uma secção de 
uma porção intermediária da peça, por meio de uma ferramenta ou impressão adequada. 
Rolamento: Operação de distribuição de massa ao longo do comprimento da peça, 
mantendo-se a secção transversal redonda enquanto a peça é girada em torno de seu próprio 
eixo. 
 
6 DEFEITOS TÍPICOS DE PRODUTOS FORJADOS 
 
Podem ser mencionados os seguintes defeitos típicos de peças forjadas, decorrentes de 
falhas na matéria-prima ou da técnica de operação: 
Falta de redução: Consequência de uma penetração incompleta na cavidade da 
ferramenta, que altera a forma da peça, e que surge quando são usados golpes de martelo 
rápidos e leves; nesse caso, pode não se dar também a modificação da estrutura do material no 
interior da peça, e a diferença de estrutura no interior e na superfície acarreta diferentes 
propriedades mecânicas; o forjamento em prensa geralmente elimina esse problema. 
Trincas superficiais: Origina-se como consequência de um excessivo trabalho na 
periferia da peça a uma temperatura de trabalho demasiadamente baixa; também podem 
ocorrer devido a certa fragilidade a quente. 
Trincas nas rebarbas: Aparecem nas peças forjadas em matriz na região da rebarba; 
essas trincas podem penetrar no interior das peças quando se efetua a, operação de 
rebarbação; esse tipo de defeito é tanto mais frequente quanto mais alto for o grau de redução 
nas rebarbas. 
Trincas internas: Defeitos menos frequentes e originam-se no interior da peça como 
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consequência de tensões de tração ao se efetuar grandes deformações; evita-se o aparecimento 
deste defeito reduzindo-se o grau de deformação por etapa ou fazendo o recalque em matriz 
fechada; trincas internas ocorrem menos no forjamento em matriz fechada devido às tensões 
laterais de compressão, que se desenvolvem por reação das paredes da matriz. 
Gotas frias: São descontinuidades que se originam quando duas superfícies se dobram 
uma contra a outra sem ocorrer a soldagem; as possíveis origens desse defeito estão nos 
fluxos anormais do material quente dentro das matrizes durante o forjamento. 
Incrustação de óxidos: Originam-se nas camadas de óxido formadas durante o 
aquecimento que, apesar de normalmente se desprenderem, em certas ocasiões podem ficar 
retidas na peça. 
 
7 PRODUTOS ORIGINADOS DO PROCESSO DE FORJAMENTO 
 
 O processo de forjamento é capaz de fornecer produtos sob medida, conforme as 
necessidades de cada projeto. O processo é amplamente utilizado para diversas aplicações, 
nos mais variados segmentos. É possível citar dos mais simples, como chaves de boca, 
alicates, tesouras, tenazes, facas e instrumentos cirúrgicos; aos mais complexos, como eixos 
para veículos leves e pesados, pinos e ponteiras, peças de motores, materiais bélicos e de 
aplicação aeronáutica, como é possível observar na figura 8. 
 
Figura 8 - Exemplos de aplicações no setor de motocicletas 
 
Fonte: disponível em: <http://www.presstecnica.com.br/produtos.php >. Acessado em 25 nov. 2017 
 
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8 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Durante a pesquisa realizada em prol do trabalho foi possível perceber a importância 
dos processos de conformação para a indústria e, consequentemente, para o ser humano. O 
processo de forjamento é um dos responsáveis por esse mérito, pois desempenha um papel 
importante na conformação de peças nos mais diversos setores da vida moderna, desde o 
industrial e agrícola, até o âmbito bélico, automobilístico e aeronáutico. Foi possível perceber 
também que esse método de conformação, por ser utilizado há séculos, tem sua aplicação bem 
consolidada em meio à metalurgia, sendo mais amplamente utilizado e melhor aproveitado 
frente a outros processos. Por fim, é correto afirmar que o forjamento foi, é, e será 
indispensável para o bom funcionamento da vida, pois nos auxilia em quase todas as 
atividades que realizamos diariamente, desde se alimentar, até se locomover. 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica: Processos de Fabricação e Tratamento. 2. 
ed. São Paulo: McGraw-Hill Ltda, 1986. 267 p. 
 
FISCHER, Urich, et al. Manual de Tecnologia Metal Mecânica. Tradução Helga 
Madjderey/ Revisão Ingeborg Sell - 43. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2008. 412 p. 
 
HELMAN, Horacio; CETLIN, Paulo Roberto. Fundamentos da Conformação Mecânica 
dos Metais. 2. ed. São Paulo: ArtLiber, 2010. 261 p. 
 
MIRANDA, Helio Cordeiro de. Processos de Fabricação: Tecnologia Mecânica III. Ceará. 
(Apostila) 
 
PRESSTECNICA. Processos. disponível em:<http://www.presstecnica.com.br/forjados.php>. 
Acessado em 25 nov. 2017 
 
SCHAEFFER, L. Forjamento: introdução ao processo. Porto Alegre: Editora Imprensa 
Livre, 2001. 
 
SENAI-SP. Mecânica Geral 6: Processos de Fabricação I. [Apostila] 2. ed. São Paulo, 
1989.